38. Антропогенные изменения в геосферах. Педосфера.

Совокупность почв мира часто выделяют в особую часть экосферы, называемую сферой почв, или педосферой (от греч. пeдон – почва). По определению В.А.Ковды, педосфера – это общемировая биоэнергетическая и биогеохимическая система, способная к саморазвитию и саморегуляции, обеспечивающая существование и воспроизводство живых организмов. Именно эти черты педосферы обусловливают плодородие естественых и антропогенных (сельскохозяй-ственных, лесохозяйственных) экосистем.

Почва – самостоятельное естественно-историческое органо-минеральное природное тело, возникающее на поверхности земной суши в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие соответствующие условия для роста и развития растений.

Почвы несут отпечаток тех условий, как естественных, так и антропогенных, в которых они развиваются.

Почва тесно связана с элементами геосфер в каждом ландшафте, а значит, и с Землей в целом, играя активную роль в глобальных биогеохимических циклах вещества. Происходит обмен между воздухом почвы и атмосферы. Движение воды сквозь почву в процессах инфильтрации, испарения, стока и пр. обусловливает активное участие почвы в глобальном круговороте воды. Верхняя часть литосферы, подверженная процессам выветривания, является источником минеральных компонентов в почве.

Таким образом, почва может рассматириваться как природное тело, как динамическая система и как часть ландшафта.

Основными функциями почвенного покрова, по В.А.Ковде, являются:

– биоэкологическая (почва это место размещения и функционирования живого вещества);

– биоэнергетическая (это место преобразования солнечной энергии, аккумулированной в гумусе и других органических веществах, в биомассу);

– функция фиксации азота и образования белков;

– функция активного агента в глобальных биогеохимических циклах основных химических элементов;

– функция преобразования подстилающих кристаллических пород в измельченные фракции (выветривание);

– гидрологическая функция (это область активного водообмена между геосферами);

– метеорологическая функция (это область, вносящая заметный вклад в формирование состава и режима атмосферы).

Эти функции определяют очень многие взаимосвязи в глобальном механизме функционирования экосферы как системы.

Антропогенная деградация почв

Почвы – это возобновимый природный ресурс, но практически, вследствие малых скоростей естественных процессов по сравнению с антропогенными, этот ресурс в большинстве ситуаций может рассматриваться как невозобновимый. Использование почв зачастую приводит к ухудшению их природных свойств, то есть к их деградации. В процессе деградации ухудшаются многие свойства почвы, в том числе уменьшается содержание почвенного гумуса и теряется часть наиболее ценной, тонкодисперсной фракции почвы. Применение удобрений и других агротехнических приемов может временно компенсировать или затушевывать эффект деградации почв.

Основные причины деградации почв мира: сведение лесов, главным образом для сельского хозяйства; перевыпас скота; несовершенное и неправильное сельское хозяйство; переэксплуатация почв. Категории эти не имеют четких границ и переходят одна в другую.

Преобладают следующие процессы деградации почв:

1) Снижение содержания гумуса (дегумификация);

2) Обесструктуривание, в том числе уплотнение из-за использования тяжелой сельскохозяйственной техники;

3) Водная эрозия;

4) Ветровая эрозия, или дефляция;

5) Техногенное подкисление (выбросами промышленности и от удобрений);

6) Загрязнение пестицидами;

7) Промышленное загрязнение (вокруг крупных городов и мест горно-добывающей промышленности);

8) Заболачивание и подтопление;

9) Вторичное засоление.

Водная и ветровая эрозия почв

Под эрозией понимают разрушение почв в результате воздействия воды и ветра. Водная эрозия возникает вследствие нарушения техники обработки почв, уничтожения растительности. Самые распространенные нарушения технологии – распашка крутых склонов (5-15⁰), пахота вдоль склонов, преобладание пропашных культур и сокращение площадей сеяных трав.

Выпавшие осадки при стекании по склону захватывают значительное количество почвенных частиц и выносят их в ручьи и реки – это плоскостная эрозия. При этом более легкие частицы гумуса выносятся первыми. Плоскостная эрозия широко распространена на холмистом рельефе. При достаточном количестве осадков и рыхлых подстилающих почву породах развивается линейная эрозия, в результате которой образуются овраги.

Ветровая эрозия – наиболее опасное явление для обрабатываемых земель с засушливым климатом. Главные причины возникновения ветровой эрозии – уничтожение растительности и распашка больших массивов земель. При распашке почва разрыхляется, при недостатке осадков происходит ее иссушение, и ветер легко поднимает почвенные частицы и переносит на большие расстояния. Ветровая эрозия возникает также в результате перегрузки пастбищ. В этом случае скотом выедается растительность, копытами разрыхляется верхний слой почвы, и она легко развевается ветром.

Засоление почв

В природных зонах с недостаточным увлажнением (южные степи, полупустыни, пустыни) подпочвенные породы и грунтовые воды часто засолены. При чрезмерном поливе избыточная вода верхнего горизонта смыкается с засоленными грунтовыми водами, которые по почвенным капиллярам подтягиваются к поверхности. При интенсивном испарении воды соли в больших количествах откладываются в почве и на ее поверхности.

Уплотнение почвы

Многократное использование тяжелых сельскохозяйственных машин за сезон и за многие годы приводит к уплотнению почв. Разрушается структура почвы, снижается ее пористость, ограничивается развитие корней растений, и таким образом неуклонно снижается плодородие почвы. Если эти процессы развиваются в верхнем слое почвы, то ситуация может быть скорректирована ежегодной вспашкой. Но все более интенсивное использование тяжелых машин приводит к уплотнению глубоких горизонтов почвы, что не может быть исправлено снятием нагрузки или вспашкой.

Последствия применения удобрений

Применение удобрений маскирует деградацию почв, заменяя естественное плодородие на плодородие, базирующееся в основном на химических веществах.

В настоящее время рост применения удобрений вызывает все меньшее приращение урожая.

Последствия применения пестицидов

Одно из основных направлений борьбы с вредителями сельского хозяйства (насекомыми, грызунами, грибками, сорняками и пр.) – это применение химических веществ, называемых пестицидами. Гербициды применяются для контроля сорняков, фунгициды – против грибков, родентициды – против грызунов.

Большинство проблем применения пестицидов, возникает потому, что практически все пестициды являются ксенобиотиками – чуждыми для природы химическими соединениями.

Обычно менее одного процента применяемых пестицидов достигает цели. Остальные 99% попадают в окружающую среду, загрязняя почву, воздух и воду и отравляя биоту, часто с непредсказуемыми последствиями. Большую роль в плодородии почв играет почвенная биота. Подавляя вредителей пестицидами, человек снижает также численность почвенных организмов (особенно дождевых червей).

Опустынивание

Опустынивание является крайней степенью эрозии. Опустынивание означает деградацию земель в засушливых районах, которая происходит вследствие различных факторов, включая колебания климата и деятельность человека. Почвы районов опустынивания отличаются низким плодородием, что в сочетании с малыми и изменчивыми осадками приводит к тому, что биологическая продуктивность в районах значительного опустынивания не превышает 400 кг/га в год сухого вещества. При умеренном опустынивании пастбищ и пахотных земель их продуктивность падает на 10-25%, при сильном - на 25-50%. Очень сильное опустынивание может привести к образованию на месте плодородных угодий глубоких оврагов и песчаных дюн. По различным оценкам, за вторую половину ХХ века опустыниванию подверглись от 300 до 800 га. Различают две формы опустынивания: дезертификацию, т.е. расширение ареала пустыни, и дезертизацию, т.е углубление процесса опустыниванияв конкретном регионе.

Признаками опустынивания являются: перевыпас скота продолжительное время, сокращение степени покрытости почвы растительностью, увеличение отражательной способности (альбедо) поверхности почвы, значительная потеря многолетних растений, особенно деревьев и кустарников, неправильное орошение, ведущее к засолению почв и разрушению их верхнего слоя, деградация и эрозия почвы, кое-где наступание песков и засоление почв. Эффективная борьба с опустыниванием должна основываться на глубоком понимании системы взаимодействующих естественных и социально-экономических факторов и, в конечном итоге, на стратегии социально-экономического преобразования стран, страдающих от опустынивания. Международная Конвенция по борьбе с опустыниванием – один из основных механизмов участия всех стран мира в решении этой проблемы.

Особую биологическую опасность среди загрязняющих веществ представляют тяжелые металлы. Здесь следует особо выделить хром, марганец, железо, никель, медь. Загрязнения меняют ход почвообразовательного процесса, резко снижают урожаи, накапливаются в растениях, из которых прямо или косвенно попадают в организм человека. Загрязнение приводит к ослаблению самоочищения почв от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов.