Отрицательное влияние человека на почву. Влияние хозяйственной деятельности на почвенный покров

Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95–97 % продовольственных ресурсов для населения планеты.

Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов. Продолжительность процесса почвообразования для различных материков и широт составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч лет.

Основное свойство почвы – плодородие. Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Этому способствуют следующие процессы.

Аридизация суши – комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв – разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия – смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1–2. Водной эрозии способствуют уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствуют уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильные ветры, непрерывный выпас скота.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50 % площади орошаемых земель засолено, потеряны миллионы гектаров ранее плодородных земель.

Основные загрязнители почвы

В отличие от загрязнения атмосферы и воды, загрязнение почвы носит только техногенный характер. Техногенная интенсификация производства способствует загрязнению и дегумификации (уничтожению плодородного слоя почвы – гумуса), вторичному засолению, эрозии почвы.

Загрязнителями почвы являются пестициды , применяемые для борьбы с сорняками.

Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами.

Загрязнение почв нефтью в местах ее добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз.

Таким образом, интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение ее качества. Сильное загрязнение почвы тяжелыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводит к изменению состава микроэлементов и возникновению техногенных пустынь.

Изменение содержания микроэлементов в почве сказывается на здоровье травоядных животных и человека, приводит к нарушению обмена веществ, вызывает различные эндемические заболевания местного характера. Например, недостаток йода в почве ведет к болезни щитовидной железы, недостаток кальция в питьевой воде и продуктах питания – к поражению суставов, их деформации, задержке роста.

Вывоз промышленных и бытовых отходов на свалки приводит к загрязнению и нерациональному использованию земельных угодий, создает реальные угрозы значительных загрязнений атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, росту транспортных расходов и безвозвратной потере ценных материалов и веществ.

Очистка почвы от вредных веществ невозможна – самоочищение естественным путём происходит в течение нескольких тысяч лет. Невозможно предотвратить и косвенное воздействие почвы на здоровье людей, через мясо животных и растения. Они аккумулируют в себе вредные вещества, которые накапливаются в них в течение долгого времени. Механизмов эффективной защиты от косвенного влияния отравленных почв не найдено, поскольку терми-ческая обработка не выводит соли тяжёлых металлов из мяса, овощей и злаков.

Исследования свидетельствуют о том, что 1 см гумусового горизонта образуется примерно за 100 лет.
Термин относительный возраст почв введен В. Р. Вильямсом. который отмечал, что при одинаковом абсолютном возрасте территории почвы могут быть эволюциоино различны, т. е. могут находиться на разных стадиях развития: одни - в начальных стадиях, а другие - значительно развиты. Различия в эволюции почв взаимосвязаны с различиями растительного покрова материнских пород, рельефа и других местных условий, влияющих на почвообразование.

ВЛИЯНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА НА ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ

Все факторы почвообразования взаимосвязаны и действуют одновременно, оказывая влияние не только на интенсивность биологического круговорота и почвообразования, но и друг на друга. Так, изменение микроклиматических условий может вызвать смену растительного покрова и почв. Почвы в свою очередь могут оказать воздействие на смену растительности и изменить микроклиматическую обстановку.
Влияние хозяйственной деятельности человека на почвообразование проявляется в регулировании состава и характера растительности, изменении свойств самих почв и процессов, протекающих в них. На огромных лесных и сельскохозяйственных территориях производят механизированную обработку почв, при которой уничтожается естественная растительность, эксплуатируются леса, проводятся мелиоративные работы, вносятся органические, бактериальные и минеральные удобрения. Происходит изменение естественных физических и химических свойств почв, приостанавливаются нежелательные для человека направления процессов почвообразования, изменяются биологические свойства. При увеличении, например, содержания кальция (известковании) в почве становится больше органического вещества, меняется реакция среды, возрастает количество микроорганизмов и элементов питания; в результате повышается плодородие почвы. Осушение приостанавливает болотный процесс, а орошение в засушливых районах создает условия для накопления органического вещества в почвах, повышая плодородие почв и урожай растений.
В результате хозяйственной деятельности человека изменяются характер и интенсивность биологического круговорота веществ, почвы дополнительно получают органическое вещество и элементы питания, формируется мощный пахотный горизонт, создаются окультуренные почвы с повышенным плодородием. Различной хозяйственной деятельностью охвачено 500 млн. га земель. Однако применение неправильных приемов ведения хозяйства вызывает развитие неблагоприятных почвообразовательных процессов: заболачивания, засоления, разрушения органического вещества и потери элементов питания.
Таким образом, почвообразование начинается с момента формирования малого биологического круговорота веществ.
В отличие от материнской породы в почвах содержится органическое вещество, являющееся одним из основных источников элементов питания растений и обусловливающее важнейшее свойство почвы - плодородие, уровень которого неуклонно повышается под влиянием хозяйственной деятельности человека.

Вредный антропогенное воздействие, а также разгул стихий, природных и усиленных человеком, наносят почвы огромной, иногда непоправимый вред. Это, прежде всего, водная и ветровая эрозия, ухудшение почвенной структуры, механическое разрушение и уплотнение почвы, постоянное обеднение гумусом и питательные вещества, загрязнение почвы минеральными удобрениями, ядохимикатами, маслами и топливом, переувлажнение и засоленность земель.

Некоторые виды антропогенных воздействий на почвы, которые обусловливают изменение их плодородия, приводятся в табл. 2.11.

Потеря почвами комковатой структуры в верхнем горизонте происходит вследствие постоянного уменьшения содержания органических веществ, механического разрушения структуры разнообразными орудиями обработки, а также под воздействием осадков, ветра, перепада температур и т.

Еще одной причиной потери плодородия является многократный возделывание почв различными орудиями с помощью мощных и тяжелых тракторов. Часто поле в течение года обрабатывается до 10-12 раз. Не учитывается, что удобрения, посевной материал, зерно и солому, корнеплоды и клубнеплоды завозят на поле и вывозят прицепами. Причем часто

Таблица 2.11. Последствия антропогенных воздействий на почвы

Вид воздействия Основные изменения почв
Ежегодное распашка Усилено взаимодействие с атмосферой, ветровая и водная эрозия, изменение численности почвенных организмов
Сенокосы, уборка урожая Удаление некоторых химических элементов, повышение испарения
Выпас скота Уплотнение почвы, уничтожение растительности, которая скрепляет почву, эрозия, обеднение почв рядом химических элементов, высушивание, удобрения гносм, биологическое загрязнение
Выжигание старой травы Уничтожение почвенного организмов в поверхностных слоях, усиления испарения
Орошения При неправильном поливе происходит заболачивание и засолки почв
ОсушениеПрименение ядохимикатов и гербицидов Снижение влажности, возникновения ветровой эрозии Гибель ряда грунтовых организмов, изменения почвенных процессов, накопления опасных для живых организмов ядов
Создание промышленных и бытовых свалок Снижение площади земли, пригодной для сельского хозяйства, отравления грунтовых организмов на прилегающих участках
Работа наземного транспорта Уплотнение почвы при движении вне дорог, отравления почв отработанными газами и сыпучими материалами
Сточные воды Увлажнения почв, отравления грунтовых организмов, загрязнение органическими и химическими веществами, изменение состава почв
Выбросы в атмосферу Загрязнение почв химическими веществами, изменение их кислотности и состава
Уничтожение лесов Усиление ветровой и водной эрозии, усиление испарения
Вывоз органических отходов производства и фекалий на поля Загрязнение почв опасными организмами, изменение их состава
Шум и вибрация Замедление роста растений, гибель живых организмов
Энергетические винроминювання Замедление роста растений, загрязнение почв

случается так, что автотранспорт, избегая раскисших дорог, едет по полю, через посевы, образуя параллельные временные дороги. Такого не бывает ни в одной другой стране, где каждое поле имеет своего настоящего хозяина. Высокая частота обработки объясняется еще и тем, что наше сельское хозяйство не имеет орудий для одновременного обработки земли и ухода за посевами.

Через частый обработку земли распыляется поверхность почвы. Один трактор "Беларусь", работая на сухих полях, поднимает 13-14 тонн пыли на каждом гектаре, и без пылевых бурь приводит к износу миллиардов тонн плодородного слоя почвы ежегодно.

Через уплотнение почвы колесами тяжелых тракторов и комбайнов типа "Дон", резко снижается плодородие. Нормальная объемная масса структурного почвы - 1,1 1,2 г / см3 - на многих полях меняется до 1,6-1,7 г / см3, что значительно превышает критические величины. В таких почвах почти вдвое уменьшается общая пористость, резко снижается водопроницаемая и водоудерживающая способность, уменьшается сопротивляемость почвы к эрозионных процессов. Колеса трактора "Кировец-700" уплотняют в пути почву на глубину до 20 см, и урожай на таких полосах вдвое ниже, чем на участках между ними. Только за счет этого фактора общий урожай на поле уменьшается на 20%.

Глобальной проблемой сегодня является постоянное уменьшение содержания гумуса, который играет ведущую роль в формировании почвы, его ценных агрономических свойств, обеспечении растений питательными веществами. Одной из основных причин этого является потребительский подход к земле, стремление как можно больше с нее взять и меньше ей вернуть. А гумус расходуется не только на минерализацию с высвобождением доступных для растений питательных веществ, но и выносится из почвы в процессе эрозии, с корнеплодов и клубнеплодов, на колесах транспортных средств, разрушается под воздействием различных химических веществ.

Сейчас в Украине количество гумуса в почве уменьшилось в среднем в шесть раз и составляет примерно 3%. Ежегодно почвы Украины теряют за счет минерализации 14 млн т гумуса, за счет эрозии - 19 млн т.

Сегодня все более ощутимыми становятся негативные последствия химизации сельского хозяйства - ухудшаются свойства почвы, ее состояние из-за накопления в нем большого количества вредных химических веществ, которые вносились без надлежащих расчетов и учета экологических законов. К таким химических веществ, в первую очередь, относятся минудобрения и различные ядохимикаты - пестициды.

В результате внесения высоких доз минеральных удобрений почву загрязняется балластными веществами - хлоридами, сульфатами.

Пестициды подавляют биологическую активность почв, уничтожают полезные микроорганизмы, червей, уменьшают естественное плодородие. Кроме этого, погибают насекомые - опылители, от чего тоже резко снижается урожайность, например, гречки, бахчевых культур и др.

Уже сегодня в результате спровоцированной человеком пестицид ной эволюции около 500 видов насекомых устойчивы против применяемых инсектицидов. Такая устойчивость возникает у растений, моллюсков, грызунов, грибов.

Все без исключения пестициды относятся к ядам широкого действия, и поэтому, попадая в продукты питания, они наносят большой вред здоровью людей. Исследования в нашей стране показали, там, где интенсивно используются сельскохозяйственные ядохимикаты, у местного населения повреждаются структуры наследственности, расстраивается деятельность центральной нервной системы, жизненно важных органов, у женщин учащаются случаи осложнения беременности, рождение неполноценных или мертвых детей, возникает аллергия. Американские исследователи обнаружили, что ЗО% инсектицидов, 60% гербицидов, 90% фунгицидов, применяемых в СЕЛА, способные вызвать рак. Также установлено, что пестициды стимулируют развитие в окружающей среде вирусов, в частности тех, которые возбуждают опасные заболевания людей, разрушают иммунную систему. Площадь земель, загрязненных остатками ядохимикатов, достигает 13 млн га.

Почвы также загрязняются отработанными газами тракторов, комбайнов, автомобилей, маслами и топливом, из них выливаются во время работы на полях. В почвы попадают и техногенные загрязнения от промышленных предприятий - сульфаты, окислы азота, тяжелые металлы и другие соединения.

Исключительно острой проблемой является изъятие пахотных земель под застройку различных промышленных объектов, а также складирования промышленных и бытовых отходов. За последние шестьдесят лет в Украине под различные виды несельскохозяйственного использования изъято плодородные земли, площадь которых превышает территорию Одесской области (333 тыс. Кв. Км, или 3300000 га). Более 700 тыс. Га плодородных земель затоплены водохранилищами на Днепре. Отвалы промышленных отходов поглотили 200 тыс. Га плодородных земель.

Отрицательную сторону имеют и такие важные для сельского хозяйства работы как орошения и осушения земель. Орошаемые земли дают около 30% продукции растениеводства, но создание водоемов и орошения больших территорий приводит к поднятию уровня грунтовых вод и изменения их химического состава. Происходит засоление почв, заболачивание, повышается сейсмичность территории. 50% орошаемых земель в нашей стране подтопления, теряется или перерасходуется на каждом гектаре 700 куб. м в год. Перерасход воды, заложенная в самой норме полива, превышена на ЗО%. Вообще длина оросительных мелиоративных водоводов Украины превышает длину экватора Земли, а площадь затопленных угодий втрое превышает площадь такого государства, как Люксембург (2,6 тыс. Кв. М).

За двадцать лет площадь переувлажненных земель на Украине увеличилось на 1 млн га. Вместе с введением новых осушенных площадей более ЗО% староорних почв выводится из сельскохозяйственного использования, то есть, если ежегодно вводится 135 тыс. Га, то 46 тыс. Га выводится из числа мелиоративных земель в результате их деградации.

Вследствие осушения исчезают болота, мелеют реки. Мелиорация меняет состав растительности, места обитания животных, приводит к большим потерям лекарственных и пищевых растений. Так, в начале шестидесятых годов польские кооператоры заготавливали 220 центнеров валерианы в год, а сейчас - всего 5 центнеров. Из 47 видов лекарственных трав, растущих на Полесье, теперь собирают 6-7 видов. 20 лет назад на Полесье было 80 тыс. Га клюквы, которая имеет чрезвычайно целебные свойства, а сейчас эта площадь сократилась до 23 тыс. Га. Катастрофически снизилась и урожайность этой целебной ягоды. В начале шестидесятых заготовители собирали 900-950 кг клюквы с гектара, а сегодня - 100.

Такое использование и ухудшение качества наших земель требует принятия срочных научно обоснованных мер, способствующих значительному повышению плодородия почв и получению экологически чистых продуктов питания.

Вредное антропогенное воздействие, а также разгул природных и усиленных человеком стихий почвам наносит огромный, иногда непоправимый вред. Это прежде всего водная и ветровая эрозия, ухудшение почвенной структуры, механическое разрушение и уплотнение почвы, обеднение гумусом и питательные вещества, загрязнения минеральными удобрениями, ядохимикатами, маслами и топливом, переувлажнение и засоление земель (табл. 3.4).

Сейчас в мире пахотные земли и многолетние насаждения занимают около 1440 млн.га (более 11% суши) (World Resources, 1994-95). Естественно бесплодные земли (климатические пустыне, выходы скальных пород и т.п.) занимают 2500 га, а площадь непродуктивных земель антропогенного происхождения достигла 2000 млн.га.

самым Весомым фактором деградации почв является водная и ветровая эрозия, то есть смыв или сдувание плодородных слоев почвы. Эродированные земли составляют более 80% всех антропогенно истощенных почв планеты (Программа действий.., 1993). Основные причины эрозии - чрезмерная эксплуатация сельскохозяйственных земель (сплошное разорение, чрезмерное пастбищное животноводство), сведение лесных массивов и другой естественной растительности. В засушливых и полузасушливых (аридных, семіаридних и субаридних) климатических регионах планеты эрозия почв вызывает процессы антропогенного опустынивания, т.е. потеря экосистемами способности обеспечивать живые организмы водой. Последствия опустынивания испытывают около 12% жителей Земли, наиболее угрожающих масштабов они достигли в странах Африки, Южной Азии и Латинской Америки.

Таблица 3.4. Последствия антропогенных воздействий на почвы

Вид воздействия

Основные изменения в почве

Ежегодное распашка

Ветровая и водная эрозия, угнетение почвенных организмов

Сенокошение, сбор урожая

Изъятия биогенных химических элементов, повышение испарения

Выпаса скота

Уплотнение почвы, уничтожение растительности, задернение, эрозия, обеднение на отдельные химические элементы, биологическое загрязнение, удобрения навозом

Выжигание травы

Уничтожение почвенных организмов в поверхностных слоях, повышение испарения

Орошение

Заболачивание и засоление почв (при избыточном орошении)

Осушение

Снижение влажности, ветровая эрозия

Применение пестицидов

Гибель почвенных организмов, изменения почвенных процессов, накопление токсичных веществ

Создание промышленных и бытовых свалок

Уменьшение площади, пригодной для земледелия, отравление почвенных организмов на прилегающих участках

Работа наземного транспорта

Уплотнения грунта во время движения вне дорог, отравления отработанными газами и топливом

Сточные воды

Переувлажнения фунтов, отравление грунтовых организмов, химическое загрязнение, изменение состава фунтов

Выбросы в атмосферу

Химическое загрязнение, изменение кислотности и минерального состава почв

Вырубка лесов

Ветровая и водная эрозия, усиление испарения

Удобрение органическими отходами и фекалиями

Биологическое загрязнение и изменения состава почв

Потеря почвами комковатой структуры в верхнем горизонте происходит вследствие уменьшения содержания органических веществ, механического разрушения разнообразными орудиями обработки, а также под воздействием осадков, ветра, перепадов температур и т.д.

Важной причиной потери плодородия является многократный обработка почвы различными орудиями с помощью мощных и тяжелых колесных тракторов. Часто поле в течение года обрабатывается до 10 - 12 раз, не считая того, что удобрения, посевной материал, зерно и солому, корнеплоды и клубнеплоды завозят на поле и вывозят прицепами. Часто случается так, что автотранспорт, избегая розкислих дорог, едет по полю, посевами, образуя параллельные временные дороги. Такого нет ни в одной стране, где каждое поле имеет своего настоящего хозяина. Высокая частота обработки объясняется еще и тем, что наше сельское хозяйство не имеет конкретных орудий для одновременного проведения нескольких видов возделывания земли и ухода за посевами.

Через частый возделывание земли распыляется поверхность почвы. Один трактор "Беларусь", работая на сухом поле, образует по 13-14 тонн пыли на каждом гектаре, что приводит к ветровой эрозии (дефляции) и износа миллиардов тонн плодородного слоя почвы ежегодно.

Через уплотнение почвы колесами тяжелых тракторов и комбайнов типа "Дон" (15-20 т) резко снижается плодородие. Нормальная объемная масса структурного почвы 1,1 - 1,2 г/куб.см на многих полях изменяется вплоть до 1,6 - 1,7 г/куб.см, что значительно превышает критические величины. В таких почвах почти вдвое уменьшается общая пористость, резко снижается водопроницаема. и водоудерживающая способность, уменьшается сопротивляемость к эрозионных процессов. Колеса трактора "Кировец-700" уплотняют в пути грунт на глубину до 20 см, и урожай на таких полосах два раза ниже, чем на участках между ними. Только за счет этого фактора общий урожай на поле уменьшается на 20%.

Глобальной проблемой на сегодняшний день является уменьшение содержания гумуса в почвах (дегуміфікація), который играет ведущую роль в формировании почвы, его ценных агрономических свойств, обеспечении растений питательными веществами. Одной из основных причин него есть потребительский подход к земле, стремление как можно больше с нее взять и поменьше ей вернуть. А гумус расходуется не только на минерализацию с высвобождением доступных для растений питательных веществ, но и выносится из почвы в процессе эрозии, с корнеплодами и бульбоплодами, на колесах транспортных средств, разрушается под воздействием различных химических веществ.

Все более ощутимыми становятся негативные последствия химизации сельского хозяйства - ухудшение свойств грунта, его состояния через накопление большого количества вредных химических веществ, которые вносились без надлежащих расчетов и учета экологических законов. В таких химических веществ, в первую очередь, относятся минеральные удобрения и пестициды. В результате внесения высоких доз минеральных удобрений почва загрязняется балластными веществами - хлоридами, сульфатами, нитратами.

Чрезмерное применение пестицидов негативно влияет на качество почвы. Стойкие пестициды, играя важную роль в защите растений и животных от болезней и вредителей, вместе с тем дают резкий негативный эффект в отношении количества и активности почвенной фауны и микроорганизмов. Остатки пестицидов или продукты их превращения попадают в виде примесей в природные воды, включаются в трофические цепи, попадают в продукты питания и часто оказываются очень вредными для человека. Там, где интенсивно применяются сельскохозяйственные ядохимикаты, у местного населения повреждаются структуры наследственности, разлаживается деятельность центральной нервной системы и жизненно важных органов, у женщин учащаются осложнения беременности, случаи рождения неполноценных или мертвых детей, возникает аллергия. Американские исследователи выявили, что 30% инсектицидов, 60% гербицидов, 90% фунгицидов, применяемых в США, являются канцерогенными.

В связи с этим усиленно изучается судьба биоцидов в почвах и возможности их обезвреживания химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять исключительно препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи, но проблемы в целом остаются не решенными.

Почвы также загрязняется отработанными газами тракторов, комбайнов, автомобилей, маслами и топливом, выливающиеся из них во время работы на полях. В почву попадают и техногенные загрязнения от промышленных предприятий - сульфаты, окислы азота, тяжелые металлы и другие соединения.

Исключительно острой проблемой является изъятие пахотных земель под застройку промышленных объектов, прокладка дорог, а также складирования промышленных и бытовых отходов.

отрицательную сторону могут иметь и такие важные для сельского хозяйства работы, как мелиоративные. За действием на фунт и растения мелиорация подразделяется на несколько видов. Агротехническая мелиорация предусматривает значительное улучшение агрономических свойств почвы путем оптимального возделывания с применением специальных приемов - прерывистого боронование, щілинування, лункування и приемов для задержания снега и влаги. Лесотехническая мелиорация осуществляется с целью улучшения водного режима и микроклимата, защиты почв от эрозии путем облесения склонов, балок и оврагов, водоразделов и подвижных песков, насаждения лесов общего агрономического назначения. Химическая мелиорация улучшает агрохимические и агрофизические свойства почвы путем использования извести, гипса, дефеката, торфа, сапропелей, торфа, навоза и других материалов, которые обогащают почву органикой. Гидротехническая мелиорация направлена на улучшение водного режима путем обводнения и осушения.

Орошаемые земли дают около 30% продукции растениеводства, но создание водоемов и орошения больших площадей приводят к поднятию уровня грунтовых вод и изменения химического состава почвы. Возникает засоление и заболачивание почв, повышается сейсмичность территории. Вследствие осушения пересыхают болота, мелеют реки, что в свою очередь приводит к разрушению мест обитания животных и растений.

Поэтому все виды мелиорации нужно применять только на основе экологически обоснованных потребностей, чтобы не ухудшить состояние земель.

Ученые из Института географии и Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, а также Почвенного института имени В.В. Докучаева совместно с коллегами из Германии и США исследовали образцы пород из Восточной Антарктиды и пришли к выводу, что местные организмы постепенно делают антарктические силикатные породы похожими по структуре на почвы. По мнению исследователей, сходные процессы могли породить предшественников почвы в докембрийский период, дав возможность растениям колонизировать сушу. Соответствующая опубликована в Scientific Reports .

Глинистые минералы в эндолитическом органо-минеральном горизонте по сравнению с более глубоким гнейсовым слоем породы без биопленок: (а) — частицы каолинита и агрегаты на зернах полевого шпата; (б) — коалесценция органо-минеральных пленок и частиц каолинита; (c, d) — минералы смектитовой группы в порах исходной породы (гнейс, Thala Hills, Восточная Антарктида).
© Nikita Mergelov & all

Вопрос о возникновении почв в период до массового выхода растений на сушу - один из самых сложных для изучения. Сегодня почти все сухопутные территории нашей планеты находятся под покровом развитой растительности, аналогов которой еще полмиллиарда лет назад не было. Активность флоры резко ускоряет и меняет характер разрушения скальных обнажений. Поэтому понять, как именно образовались предшественники почв в докембрии, крайне сложно, как и составить полное представление о том, как именно жизнь колонизировала сушу.

Авторы новой работы в поисках ответов на эти вопросы обратились к скальным породам из Восточной Антарктики. В этом регионе очень слабая водная эрозия, а ультрафиолет, напротив, весьма силен. В сочетании с сухим и холодным воздухом данные факторы принуждают местную жизнь к эндолитическому образу жизни - организмы обитают внутри камней.

Дело в том, что песчаник и иные породы могут впитывать и подолгу удерживать те небольшие количества воды, что все же появляются в условиях Антарктиды. Даже тонкий слой каменистой породы эффективно блокирует ультрафиолет, а большая теплоемкость камней снижает резкость температурных колебаний.

Исследователи с помощью компьютерной томографии изучили структуру образцов пород из антарктических оазисов (мест, где скальные породы выступают из льдов и снега). В результате им удалось установить, что внешние слои скальных пород пронизаны большим количеством микротрещин. Те из них, что ближе к вертикальным, имеют размеры до 20 микронов, горизонтальные достигают 200 микрон в длину. Одна трещина соединяется с другой, и, как правило, они заселены различными организмами.

Чаще всего это цианобактерии и лишайники. И те и другие выделяют различные соединения в ходе своей жизнедеятельности, тем самым создавая кислую среду в трещинах. Она дополнительно ускоряет образование новых микротрещин. В итоге их количество увеличивается до такой степени, что каменистые породы по своим характеристикам становятся ближе к почве, чем к типичным скальным породам в чистом виде.

В результате деятельности эндолитических организмов в песчанике из отдельных оазисов было найдено от 1,4 до 6,0 граммов азота органического происхождения. То есть даже криптоэндолитические (скрытые в камне) живые организмы уже начали насыщать на вид безжизненные скальные породы органическими остатками. Это также типичный и для обычных почв процесс.

Как отмечается в работе, все это указывает на то, что методы воздействия живых организмов на скальные породы - и, шире, методы подготовки «полуфабриката» для создания почв - не изменились с докембрийских времен. Да, сосудистые растения резко активизировали процесс в мягких климатических условиях, однако не они начали его. По всей видимости, к моменту выхода растений на сушу цианобактерии и лишайники уже провели там обширную «подготовительную работу», сделав возможной быструю колонизацию.

  • Сергей Савенков

    какой то “куцый” обзор… как будто спешили куда то