Текст книги "Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек"

Автор книги: Евгений Никитин

Соавторы: Эдуард Гирусов
сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 12 страниц)

Фундамент биосферы

Обрисуем экологическую роль литосферы и ее значение в жизни других приповерхностных сфер Земли. Под таким углом зрения каменная оболочка планеты изучена явно недостаточно, поскольку интерес к ней был. в основном практический: добыть как можно больше разнообразных полезных ископаемых, мало заботясь о том, что в конце концов с ними станется и что будет с окружающей средой в результате нещадной эксплуатации земных недр. И в этом человек основательно преуспел, внушительный результат – многие и многие миллиарды тонн ежегодно копаемого, добываемого, перевозимого вещества литосферы. Ведь в расчете на одного жителя Земли это составляет около 30 т в год.

Естественно, что такие масштабы горной добычи не остались бесследны для биосферы, особенно для ее почвенного покрова. И что весьма симптоматично, все более тяжелая болезнь распространяется на саму геологическую среду. Об этом говорят известные отечественные и зарубежные ученые, об этом свидетельствуют и конкретные исследования, например разработки С.В. Николаева (1989 г.) по выделению ценных геологических объектов и их экстренной защите от дальнейшей эксплуатации. В связи со сказанным становится ясным, насколько важно уяснение экологических функций литосферы. Дадим им самую общую характеристику (детальное освещение – дело будущего).

При взаимодействии с водной оболочкой литосфера выполняетвесьма ответственные гидрологические функции. Она является источником и приемником воды глобальных влагооборотов, фактором передвижения текучих вод, с одной стороны, поглощает свободную воду с помощью вторичных минералов, а с другой – опять ее высвобождает в ходе метаморфизации рыхлых отложений. Значимость гидрологических функций литосферы удобнее всего показать на примере ее влияния на движение текучих вод. Возьмем речную сеть Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин. Мало кто из нас задумывается над тем, что сам рисунок гидрографической сети, а вместе с ним и ландшафтные особенности этих регионов в значительной или решающей степени предопределены строением и динамикой земной коры в пределах данных территорий.

Известно, что Западная Сибирь – это край болот и озер, которых здесь больше, чем в аналогичных широтах Европейской территории страны.

Лесная зона здесь на 50 % занята заболоченными ландшафтами. Почему это происходит? Ответ, как правило, простой: Западно-Сибирская равнина – слаборасчлененная и пониженная. В связи с этим речной сток на ней замедленный, оттого она и сильно заболочена. Действительно, данная причина весьма важна, но она не единственная, не меньшее значение имеют общие особенности геологического строения данного региона, в силу которых главные реки – Обь, Енисей – направлены в одну сторону, что является важнейшей дополнительной причиной переувлажнения территории. На Восточно-Европейской равнине магистральные реки текут в различных направлениях, что способствует более быстрому ее освобождению от избытка вешних и дождевых вод.

А особенности сложения пород? Разве можно сбрасывать со счетов этот фактор? Ведь западносибирские грунты склонны в большей степени задерживать влагу вследствие своей повышенной слоистости, длительной промерзаемости и ряда других особенностей.

Когда мы анализируем ситуацию с водой в том или ином регионе, мы должны в полной мере учитывать разностороннее влияние литологии. Это влияние порой весьма неожиданно. Взять, например, современные неотектонические движения земной коры. Долгое время считалось, что заметные их проявления следует ожидать в горных и предгорных районах, а жители равнинных регионов о них могут забыть и спать спокойно. К сожалению, это утверждение справедливо лишь частично, поскольку, как выясняется, неотектоника вездесуща и человеку никак нельзя забывать о ней, особенно при строительстве различных сооружений.

Поучительный урок преподнесла Западная Сибирь. Обнаружилось, что в силу относительной геологической молодости данная территория испытывает значительные вертикальные движения. Так, А.Д. Панадиади (1974) указывает, что район Барабы заметно приподнимается, причем с неодинаковой скоростью – на западе 4,6 мм в год, а на востоке 19–23,6 мм. Это необходимо в полной мере учитывать при строительстве мелиоративных систем и не устраивать каналы с юго-запада на северо-восток, так как приданный им уклон будет со временем уменьшаться.

Проявление неотектоники на Западно-Сибирской равнине приходилось наблюдать одному из автором, и, надо сказать, зрелище это незабываемое.

В один из августовских дней 1968 г. при подлете на вертолете к очередной точке полевых исследований на правобережье Оби, проводимых почвоведами совместно с геологами МГУ В.М. Семеновым и В.Н. Коломенской, мы вдруг увидели обширное белоснежное пространство. Все прильнули к иллюминаторам. «Это снег», – крикнули новички. И некоторые стали доставать теплую одежду – в Сибири мало ли что может быть? Но каково же было наше удивление, когда, совершив посадку, мы обнаружили под собой белоснежный кварцевый песок дна бывшего озера, вода из которого совсем недавно была спущена в результате локального восходящего движения поверхностного слоя земной коры.

Можно еще много говорить о тесной зависимости гидрологических особенностей территории от строения и динамики ее литогенной основы, но ограниченный объем книги не позволяет это сделать. Поэтому отметим лишь весьма важный аспект проблемы – явную недооценку негативных последствий антропогенных изменений литосферы, связанных с добычей полезных ископаемых, с закачкой воды в скважины и др. Так, замечено, что при нерегламентированном нагнетании воды в скважины на большую глубину в горизонты, где находятся рассолы, могут происходить местные замлетрясения (Львович, 1986).

Важное значение литосферы в жизни воздушной оболочкисостоит в том, что она пополняет ее газообразными соединениями, особенно во время извержения вулканов, передает тепловую энергию недр, влияет на динамику воздушных масс при их взаимодействии с поверхностью Земли, является фактором эволюции атмосферы.

И конечно, огромный интерес представляет роль литосферы в формировании и жизни почв. Основной материал по данной проблеме систематизирован в специальном учебном пособии Е.М. Самойловой «Почвообразующие породы» (1992). Здесь же мы отметим, что по отношению к почве литосфера (прежде всего поверхностный слой земной коры) выступает как универсальный фактор почвообразования, основной источник вещества почв, фактор их эколого-генетического разнообразия, регулятор механической и химической денудации почвенного профиля. Следует также обратить внимание на трудный путь признания почвоведами тесных родственных уз почвы с материнскими породами.

На протяжении развития почвоведения как науки наблюдалась прямо-таки парадоксальная ситуация. Суть парадокса – в шараханье из одной крайности в другую без видимых на то оснований. Вначале отношение почвоведов к материнским почвообразующим породам было более чем уважительным, а агрогеологическая школа почвоведов фактически только с ними и связывала пространственное разнообразие почв. Затем произошла корректировка чрезмерной привязанности агрогеологов к породе, закончившаяся перегибом в другую сторону – признанием в качестве главного почвообразователя другого фактора – климата (климатическое почвоведение) и почти полным забвением роли геологического фактора. К настоящему времени благодаря работам А.А. Роде, В.В. Пономаревой, В.А. Ковды, В.О. Таргульяна, М.А. Глазовской, Г.В. Добровольского, В.М. Фридланда, В.Д. Тонконогова, Б.П. Градусова, П.Н. Чижикова, Ф.Р. Зайдельмана, Л.О. Карпачевского, С.В. Зонна и других почвоведов положение в столь важном деле, как признание значимости вклада материнской породы в формирование основного разнообразия почв, в значительной мере выправлено.

Завершая краткий обзор основных экологических функций литосферы, отметим ее колоссальную общебиосферную и планетарную роль. Ведь каменная оболочка является фундаментом биосферы, источником материала и энергии для глобальных круговоротов, фактором эволюции и существования живых организмов, узловым структурно-динамическим компонентом планеты. В сформулированном А.Б. Роновым геохимическом принципе сохранения жизни отражена теснейшая зависимость живого от динамики литосферы и геологической активности планеты в целом:

«Жизнь на Земле и других планетах, при прочих равных условиях, возможна лишь до тех пор, пока эти планеты активны и происходит обмен энергией и веществом между их недрами и поверхностью. С энергетической смертью планет неизбежно должна прекратиться и жизнь» (1980, с. 78).

Функции мира живых организмов

Мир живого… Фактически все, что сейчас существует и происходит на земном шаре, в той или иной мере прямо или опосредованно связано с деятельностью организмов, их прошлой и современной жизнью. По-настоящему вклад биомира в развитие биосферы оценил В.И. Вернадский (1987), им же было успешно использовано понятие биогеохимических функций живого вещества. Первейшее значение Владимир Иванович придавал участию организмов в формировании химического состава приповерхностных геосфер, особенно нижней части воздушной оболочки – тропосферы. Так, он подчеркивал, что тропосфера не есть астрономическое явление, а есть планетное явление, созданное живым веществом. Все основные газы тропосферы и более высоких слоев атмосферы – N ₂, O ₂, H ₂S, СН ₄… и их количественные соотношения – результат суммарного действия живого вещества.

Исследования последних десятилетий доказывают справедливость основных установок В.И. Вернадского и, более того, дают нам основания идти дальше и утверждать, что, по существу, ничто на Земле не минует влияния живого. Даже процессы, идущие в недрах планеты – за пределами земной коры, связаны с биомиром, так как они подпитываются энергией, освобождающейся при погребении в глубокие слои биогенных продуктов. Перечислим основные экологические функции живых организмов.

Весьма очевидны по своей важности атмосферные и гидросферные функции биомира,который осуществляет биогенизацию и регулирование состава водной и воздушной оболочек, заметно воздействует на динамику нижних слоев воздуха, участвует в перераспределении и трансформации атмосферных осадков и регулировании поверхностного и речного стока. Значимость данной группы функций покажем на следующем примере.

Атмосферные осадки… Многие из нас, слушая метеопредсказания о выпадающих на почву осадках, полагают, что Земля получила столько влаги, сколько пролилось дождя. Увы или, напротив, к счастью, дело обстоит намного сложнее, а потому интереснее. Во-первых, целительную дождевую воду старательно ждут биоперехватчики в лице трав, деревьев и кустарников. Первые порции дождя, особенно в засушливые дни, жадно поглощаются листовой поверхностью. Далее вступают травянистые стебли и деревянистые стволы, растительный опад и напочвенная подстилка, которые также стремятся зарядиться влагой. В результате, если дождь небольшой, самой почве мало что останется. Растительность выполнит функцию перераспределителя атмосферных осадков. Например, лесной полог задерживает до 30 % всех выпадающих на него осадков.

Но растительный покров не только активно перераспределяет, но и существенно трансформирует химический состав атмосферных осадков. Так, исследованиями Л.B. Медведева, Т.Е. Шитиковой, В.А. Алексеенко (1986), выполненными в южной тайге на Валдае, показано, что воды, стекающие с крон и стволов деревьев, значительно отличаются от исходных осадков, падающих на древостой. С одной стороны, эти воды обогащаются многими химическими компонентами. В них возрастает содержание калия, органического углерода и т. д. Причем рост этот различен – в 3-20 раз в кроновых водах и в 5-60 раз – в стволовых. С другой стороны, из осадков, падающих на лес, древостой извлекает недостающие ему элементы – в наибольшей степени азот, а также натрий и хлор. Исследователи приходят к выводу: «Вымывание десятков кг/га*год органических соединений придает кроновым и стволовым водам качественно новые свойства химически и биологически активных растворов, включающихся в процессы биорегуляции, почвообразования и геохимического транспорта веществ. Не менее важно химическое взаимодействие леса и осадков и для самого древостоя. Поглощение из осадков необходимых элементов питания и выделение с помощью омывающих осадков ряда элементов, в том числе избыточных и вредных продуктов обмена веществ, являются одним из важнейших механизмов саморегуляции леса, в частности его пищевого режима» (Медведев и др., 1986, с. 52).

Педосферные и литосферные функции живых организмовпроявляются в том, что организмы являются ведущим фактором почвообразования и постоянно подзаряжают почвенное плодородие, оказываются агентом биохимического выветривания и преобразования пород и минералов, служат материальным источником для формирования органогенных полезных ископаемых. Отличительная особенность данных функций – теснейшая связь с жизнью почв, потому их конкретные проявления разумнее рассмотреть в следующей главе настоящей книги.

Общебиосферные и планетарные функции биомиравыражаются в том, что живые организмы – это решающий фактор возникновения и сохранения развитой биосферы, основной механизм перевода материи в особое активное состояние, порождающее ошеломляющее разнообразие ее форм. Кроме того, биомир формирует энергетический банк планеты, стимулирует динамику геосфер и их компонентов и поддерживает полноценную жизнь на Земле. Из всего перечисленного поясним вклад живых организмов в возникновение и сохранение развитой, весьма сложноорганизованной биосферы.

Как и отчего возникла биосфера, благодаря каким обстоятельствам приобрела устойчивость и способность к прогрессивной эволюции, по каким законам живет и функционирует и почему до сих пор прощает человечеству эксперименты над собой? На все эти вопросы ответы пока в стадии созревания. Но одно весьма важное обстоятельство начинает достаточно отчетливо проясняться. Суть его в том, что биосфера со всеми ее важнейшими атрибутами (за вычетом того, что в ней натворил человек) создана прежде всего всем миром живых организмов в результате упорной работы на протяжении около 4 млрд лет. Да, именно столько трудились организмы над своим детищем – биосферой. Это, в частности, доказывается тем, что наиболее древние осадочные породы в Гренландии возрастом 3,8 млрд лет содержат следы биологической активности, а в кремнях возрастом 3,5 млрд лет в Австралии отмечены строматолиты и микрофоссилии трихомных микроорганизмов.

То, что биосфера со всеми составляющими (водной оболочкой, тропосферой, почвой и т. д.) есть в первую очередь порождение живых организмов, подчеркивал В.И. Вернадский: «Жизнь, живое вещество как бы само создает себе область жизни. Это характерная организованность нашей планеты» (1987, с. 225). Следует особо подчеркнуть, что область жизни не строится отдельной группой или отрядом живых существ, а созидается всей их совокупностью, всем биологическим миром Земли, представленным чрезвычайно разнообразными видами, у каждого из которых есть своя неповторимая экологическая функция, свое узаконенное эволюцией место на планете. Из признания этих убедительных установок следует, к прискорбию, весьма удручающий вывод: если человечество, даже перестав далее загрязнять среду, будет продолжать уничтожение биологических видов, оно неизбежно угробит сложноорганизованную биосферу, превратив ее в «биопримитив», неспособный произвести бесплатно воду, воздух и пищу нужного качества, так как в биосфере исчезнут необходимые «специалисты» различных профилей.

Справедливость сделанного заключения обосновывается не только общими рассуждениями, но и рядом доказанных теоретических и фактических положений. Так, уместно сослаться на универсальный принцип американского математика-теоретика Джона фон Неймана, согласно которому если уровень сложности и организованности системы становится расположенным ниже определенного минимума, то это приводит к ухудшению ее качества. И напротив, превышение минимального уровня создает условия для самообеспечения и совершенствования системы (см.: Моисеев, 1990).

Так что сохранение видов, скорости исчезновения которых стали катастрофическими, – это не просто сбережение детищ биологической эволюции, это прежде всего спасение пригодной для жизни естественной среды обитания человека.

В этой связи коснемся ноосферных функций живых организмов– их роли в жизни землян. Эти функции впечатляют даже при беглом знакомстве с ними, ведь биомир не только создает жизнепригодную для человечества среду обитания, но и снабжает его необходимыми ресурсами, является условием сохранения здоровья людей, фактором эстетического и нравственного развития человека, источником познания законов природы.

Особая роль принадлежит зеленым фотосинтезирующим растениям, дарящим нам и здоровый воздух, и вкусную пищу, и прочее, и прочее, и прочее. Не случайно В.И. Вернадский подчеркивал: «Весь животный мир, и человек в том числе, взятый в целом, требующий для своей жизни свободного кислорода, является придатком хлорофилльных организмов. Без них он не мог бы существовать. Хлорофилльные растения являются автотрофным живым веществом. В отсутствие их наземный животный мир позвоночных должен был бы исчезнуть» (1987, с. 223).

А проблема питания! Ведь благодаря растениям и получаемым из них продуктам человечество не просто не умирает с голоду, а приобретает возможность развития, комфортного житья. Например, полкилограмма хорошего хлеба – это больше чем наполовину удовлетворенная суточная потребность человека в белке, углеводах, витаминах групп В и Е, различных минеральных и балластных веществах. Как здесь не вспомнить слова К.А. Тимирязева о хлебе как выдающемся достижении людей, полученном ими благодаря наличию на земле зеленого золота: «Многим ли, действительно, приходила в голову мысль, что ломоть хорошо испеченного пшеничного хлеба составляет одно из величайших изобретений человеческого ума, одно из тех эмпирических открытий, которые позднейшим научным изысканиям приходится подтверждать и объяснять. В самом деле, из сотен тысяч растений, населяющих Землю, нужно было найти то, которое представляет наилучшее сочетание неизвестных веществ (белков и углеводов), соединенных в органах растений, легко собираемых и сохраняемых» (цит. по: Тышкевич, 1985, с. 7).

Растения не только кормят, но и уже тысячи лет лечат человека. Г.Л. Тышкевич (1985) сообщает, что в Древнем Египте репчатый лук имел не только пищевое, но и лекарственное назначение. Луковицы почитались как амулеты, которые носили воины для храбрости и чтобы не заболеть, особенно во время долгих военных походов. Луковицы содержат настолько сильные фитонциды, что амулеты, изготовленные из них, способны были предохранить человека от возбудителей тяжелых заболеваний. Аналогично использовался и чеснок. Египтяне не только употребляли его в пищу, но и натирались им (это же делали наши предки во время вспышек чумы и холеры). Чеснок наряду с луком входил в обязательный рацион легионеров Древнего Рима. Широко использовался он и в России, куда был завезен из Византии в IX–X вв. Жевание дольки чеснока в течение 3–4 мин убивает бактерии в полости рта.

К сожалению, современный человек борется со своими болезнями в основном порошково-микстурно-таблеточным методом, зачастую забывая нацело о достижениях народной медицины.

И конечно нельзя не сказать хотя бы несколько слов о бесспорном влиянии биомира на эстетическое и нравственное развитие людей и их творческую деятельность. Живая природа является главным учителем, воспитателем человека, а во многих случаях и соавтором выдающихся творений ума и сердца. Пушкин, Тургенев, Толстой, Левитан, Есенин, Пришвин… Когда мы произносим эти имена, в нашем воображении рисуется не только тот или иной гений русской культуры, но и милая одухотворенная русская природа, во многом создавшая и долгие годы питавшая творчество своих великих сыновей.

Один только небольшой исторический пример: тихий древнерусский городок Плёс на берегу Волги с великолепными зелеными холмами и березовыми рощами. Ведь именно он и его окрестная изумительная природа вдохновили Левитана на создание бессмертных творений. Только за три летних приезда (1880–1890 гг.) художник создает здесь 200 картин и этюдов. Упомянем некоторые из этих полотен: «После дождя. Плёс», «Вечер. Золотой Плёс», «Над вечным покоем», «Золотая осень. Слободка», «Березовая роща», «Осень. Мельница. Плёс». Вы обратили внимание, что в названии ряда картин упомянуто место, где они создавались? И это не случайно. Художник бесспорно чувствовал и считал, что памятник русской природы Плёс – его верный вдохновитель, соавтор и друг.

Вот мы и подошли к окончанию главы «Земля – единый организм». Были приведены разнообразные факты и доказательства теснейшей взаимосвязи атмосферы, литосферы, гидросферы, мира живых организмов и невозможности их существования друг без друга. Это бесспорный аргумент целостного устройства нашей планеты. Но экологические функции одного из важнейших компонентов биосферы – почвы оказались нерассмотренными. И сделано это умышленно. Почва является узлом планетарных связей, а потому ее роль в жизни природы уместно рассмотреть особо.