Зеркало ландшафта - Карпачевский Лев Оскарович - Страница 27

Интересна деятельность листовертки дубовой, широко распространенной в наших лиственных лесах. Бабочка листовертки откладывает летом яички, из которых весной появляются гусеницы. Гусеницы питаются дубовыми листьями, свертывая их в трубочку (с этим связано название насекомых). В июне гусеницы окукливаются и затем из куколок вылетают бабочки. В начале июня распускаются листья дуба, и бывают годы, когда вся листва на дубах оказывается съеденной листоверткой. Дубовые леса стоят голые, как осенью. Но срабатывает природный механизм, и уже в июле дубы снова одеты листвой, при этом листья второго поколения обычно бывают более крупными, больше первого в два-три раза. Возможно, это результат того, что деревья получают удобрения в виде экскрементов листоверток. Исследования показывают, что общая масса листвы лишь процентов на десять меньше, чем масса листвы в нетронутых листоверткой лесах. Экскременты листовертки обогащают почву доступными формами азота, ферментами и гумусовыми веществами. Общее количество углерода, поступающего в конечном счете в почву, остается тем же. И хотя во время самой активной деятельности гусениц листовертки лес производит гнетущее впечатление — деревья стоят голые и слышен постоянный шорох — гусеницы поедают листья, в конечном счете листовертка ускоряет круговорот вещества в биогеоценозе.

Особое место в лесных, тундровых, болотных и пойменных биогеоценозах занимают комары. Они тоже опыляют растения, служат пищей для птиц и других насекомых, в частности стрекоз. Они концентрируют в себе некоторые микроэлементы, например молибден, и обогащают ими почву, чем стимулируют поглощение азота из атмосферы.

Многие другие не названные здесь животные влияют на почву и биогеоценоз в целом. В пустынях и полупустынях, например, муравьи выносят на поверхность несколько тонн почвенного материала из нижних горизонтов.

Специфична жизнь термитов. Они обитают в глубоких слоях почвы почти всю жизнь, питаются грубой клетчаткой, строят специальные пирамиды и тоннели.

Осы и шмели, роя норы, меняют свойства почв, влияют на впитывание воды почвой, на ее плотность.

Многообразие связей животных и почв требует исследований, и на этом пути ученых ждут интересные открытия. Очень важно знать обратную сторону связи: как почвы влияют на животных. Раньше этими вопросами занимались экологи и зоологи, изучающие условия жизни животных. Но многие вопросы были бы яснее, если бы ими занимались и почвоведы.

Биогеоценотический подход требует изучения всех многообразных связей в биогеоценозах, поэтому так важна почвенная зоология, вскрывающая роль почвы в природной системе.

Биогеоценотический метод позволяет подойти к еще одной важной проблеме современной науки — происхождению жизни. Существуют три научные гипотезы о происхождении жизни. Одна из них связана с почвой. Наиболее распространена и признана гипотеза Н. Н. Худякова — А. И. Опарина. Н. Н. Худяков, профессор микробиологии и физиологии растений Тимирязевской академии, в 20-х годах высказал и развил мысль о возникновении жизни в «первичном бульоне», образовавшемся в теплом океане нашей планеты. Последователи этой гипотезы считают, что жизнь зародилась именно в океане: в воде или же в морской пене (откуда появилась Афродита), где были самые благоприятные условия для синтеза жизни. Водная гипотеза была развита А. И. Опариным и получила широкую известность.

В последние годы вулканолог Е. К. Мархинин выдвинул вулканическую гипотезу происхождения жизни. Он установил, что при извержении вулканов в газовом облаке образуются разные аминокислоты, синтезируются другие органические вещества. В газовом вулканическом облаке заключены громадные запасы энергии, которая может способствовать синтезу веществ типа нуклеиновых кислот.

Но еще раньше, в 30-х годах, академики Н. Г. Холодный и затем В. Р. Вильямс высказали гипотезу о зарождении жизни в почве, точнее — в рыхлом субстрате, продукте выветривания горных пород. Вильяме назвал его рухляком выветривания. В пользу этого предположения можно сказать, что жизнь как система самовоспроизводящихся единиц, которые строят себя из материала, поступающего в ограниченном количестве всего надежнее могла бы образовываться на почвенной частице, почвенной матрице, как сейчас на ней формируются полимеры гумусовых веществ. Если эта гипотеза справедлива, то можно считать, что жизнь и почва на нашей планете возникли одновременно.

Пробороненные просторы

Так гладко улеглись вдали,

Как будто выровняли горы

Или равнину подмели.

Б. Л. Пастернак

Пробороненные просторы так гладко улеглись вдали

Почва — это сложное образование, состоящее из минералов в форме кристаллов и коллоидов, обломков различных горных пород, водных растворов, газов. Среди минералов есть устойчивые к химическому выветриванию и химическим реакциям, например кварц, и неустойчивые, быстро разрушающиеся и превращающиеся в простые окислы, растворимые соли (к таким относится, например, оливин).

В почву постоянно поступает органическое вещество, в составе которого можно обнаружить кислоты, такие, как яблочная, щавелевая, янтарная, лимонная, и другие, аминокислоты, сахара и т. д. — словом, разнообразные органические соединения. Эти вещества вступают в реакции с минералами, переводят элементы в растворимую форму. Часть органических веществ превращается в гумус, при этом, как предполагают некоторые ученые, почвенные минералы могут играть роль матрицы, шаблона, по которому образуются гумусовые вещества строго определенного типа. Идет как бы репродукция гумусовых веществ.

На состояние многих минералов и органических веществ влияет содержание в почве кислорода. Недостаток кислорода в летние месяцы приводит к восстановлению соединений железа, марганца, азота (эти элементы принимают на свои «атомные орбиты» электроны и тем самым меняют свою валентность). Недостаток кислорода в эти месяцы обычно связан с переувлажнением почвы при избытке осадков. Высокие летние температуры уменьшают растворимость кислорода в воде и увеличивают потребление его микроорганизмами. Но восстановление элементов в почве может происходить также под влиянием органических веществ, фильтрующихся и попадающих в почву.

Почвенные процессы, эволюция почв и деятельность человека

Любое передвижение воды, расход ее на испарение или, наоборот, приток с орошением, дождями, из грунтовых вод меняет концентрацию почвенных растворов, сдвигает равновесие между растворенными и нерастворенными формами соединений. В результате изменения влажности в почве либо растворяются, либо выпадают в осадок самые разные вещества. Кроме того, вещества приносятся или уносятся из почвы. Таким образом, во всех случаях наблюдается определенная динамика веществ.

В качестве примера можно привести изменение содержания растворимых солей в грунтовых водах при поливе. Так, полив луговых слабозасоленных почв привел к тому, что в грунтовой воде, уровень которой поднялся, содержалось больше солей, чем до полива. Это было связано с тем, что поднявшаяся вода растворила соли, содержащиеся в верхней части почвы. Этому же способствовала фильтрующаяся через почву поливная вода.

Все почвенные реакции, как и любые химические реакции, связаны с температурой воздуха, а следовательно, и почвы. Повышение температуры ускоряет реакции, увеличивает растворимость твердых соединений, уменьшает растворимость газов и т. д. Повышение температуры в интервале двадцать — тридцать градусов усиливает активность микроорганизмов. Положительные температуры — непременное условие жизни растений. Только когда температуры устойчиво превысят пять — десять градусов, большинство растений начинают вегетировать, поглощать в большом количестве углекислый газ, выделять кислород, образовывать зеленую массу. Приблизительно при пяти градусах начинается активная жизнь в почве, увеличивается растворимость питательных веществ. Одновременно начинается усиленное потребление питательных веществ растениями.