Наверное, мало кто знает, что почвы участвуют в регуляции климата

Наука и жизньНаука

Чем дышат почвы и как они влияют на климат

Кандидат биологических наук Ольга Гончарова, кандидат биологических наук Георгий Матышак, Московский государственный университет им. М. в. Ломоносова

Почва, тонкий слой поверхности земли, имеет толщину всего один-два метра. Но благодаря именно этому тонкому слою существует жизнь на нашей планете. В. И. Вернадский назвал почву биокосным телом, поскольку помимо неживой материи она содержит миллиарды живых существ, что принципиально отличает её от горной породы. Формируется и функционирует почва в зависимости от климата, материнской породы, рельефа, времени образования, населяющих её живых организмов, а в последние годы — и от деятельности человека. То есть, по сути, это центральное звено во взаимодействии геологического и биологического круговоротов веществ.

Наверное, мало кто знает, что почвы участвуют в регуляции климата. С одной стороны, они обладают способностью к значительному долговременному накоплению органического углерода (его депонированию), а с другой — к выделению климатически активных газов в атмосферу. Как почва регулирует климат, можно понять из её строения.

Почва состоит из четырёх фаз: твёрдой, жидкой, газовой и живой. Если взять какой-то объём «идеальной» почвы, то приблизительно половину его займёт твёрдое вещество: минералы, обломки горных пород, остатки растений и животных, новообразованное органическое вещество — гумус. Вторая половина — это пустоты между твёрдыми частицами, иначе говоря — пóровое пространство. Поровое пространство занято почвенным воздухом и почвенным раствором — газовой и жидкой фазами. Соотношение этих фаз очень динамично и в зависимости от увлажнённости почв может быстро меняться. Для нормального развития и роста растений нужно приблизительно равное соотношение газовой и жидкой фаз. Что же собой представляет газовая фаза (воздух) почв?

Почвенный воздух по составу отличается от атмосферного: при схожей концентрации азота (около 78%) соотношение содержания кислорода и углекислого газа может быть существенно иным. Если содержание углекислого газа в атмосфере составляет около 0,04%, то в почве его концентрация бывает на один-два порядка выше, то есть достигает величин 0,4—4% и более. Увеличение происходит за счёт уменьшения содержания кислорода. Также в почве могут наблюдаться существенно бóльшие по сравнению с атмосферой концентрации так называемых микрокомпонентов газовой фазы: метана, закиси азота, сероводорода и других.

Как же формируется состав почвенного воздуха? Высшие растения и другие фотосинтезирующие организмы ассимилируют углекислый газ атмосферы в процессе фотосинтеза. При этом образуются сложные органические вещества, которые необходимы для жизнедеятельности как самих растений, так и всех других живых организмов почвы. Органические соединения включаются в растительные ткани, и углерод растительных тканей может продолжительное время оставаться в составе многолетних органов растений. Бóльшая же его доля в виде отмерших частей ежегодно попадает в почву: либо на её поверхность (опад), либо непосредственно в почву. Почвенные организмы — мезо- и микрофауна — начинают активно перерабатывать растительные ткани, преобразуя их до относительно устойчивых органических соединений, которые объединены под общим термином гумус. Гумус, специфическое органическое вещество, может оставаться в почве достаточно продолжительное время: от нескольких лет до столетий. Гумификация (образование почвенного гумуса) — второй по масштабности процесс превращения органического вещества на планете после фотосинтеза. Запасы углерода органического вещества почв в мировом масштабе огромны — по разным оценкам 1500—1700 Гт, что в несколько раз больше, чем запасы углерода в живой биомассе и атмосфере.

Василий Васильевич Докучаев выделил пять элементов природной среды, под совместным действием которых образуются почвы. Материнские (почвообразующие) породы — это поверхностный слой коры выветривания. Они передают почвам присущие им минералогический, химический и механический составы, а также физические и химические свойства. От рельефа зависит перераспределение солнечной энергии, воды и твёрдых частиц, а от климата — развитие почвенных процессов, тип растительности, скорость создания и разрушения органического вещества, состав почвенной микрофлоры и фауны, а также процессы выветривания. Живые организмы — основные поставщики и преобразователи органического вещества в почвы, влияют на её физические свойства, участвуют в разрушении и образовании минералов, накоплении химических элементов. Под временем понимается возраст почвы. Позже к этим пяти факторам почвообразования добавили ещё два — воду и деятельность человека. Иллюстрации: flaticon.com

Другая часть растительных остатков может быть полностью минерализована (разрушена) до начальных продуктов: воды, углекислого газа, простых минеральных солей и энергии, за счёт которой почвенные организмы и существуют. Процессы, обусловленные преобразованием органического вещества в почве, его трансформацией и минерализацией, в большинстве случаев — окислительные, то есть связаны с потреблением кислорода аэробными организмами. Не нужно забывать, что в почве в большом количестве присутствуют корни растений, которые, как известно, не являются фотосинтезирующими органами и активно дышат, то есть потребляют кислород и выделяют непосредственно в почву углекислый газ. Таким образом, кислород почвенного воздуха расходуется в процессе жизнедеятельности корней и микроорганизмов, а диоксид углерода выделяется.

Почва — открытая система, то есть она активно взаимодействует с окружающими её гидросферой, атмосферой, биосферой и литосферой. И как всё в природе, системы в этом взаимодействии всегда стремятся к равновесию. И, конечно же, углекислый газ не может бесконечно долго накапливаться в почве. Куда же он девается? Часть углекислого газа в соответствии с законом Генри растворяется в почвенной влаге и, перемещаясь в составе почвенных вод вниз по профилю, уходит из почвы в грунтовые воды. Другая часть газа взаимодействует с твёрдой фазой почвы — адсорбируется глинистыми частицами. Также растворённый углекислый газ может взаимодействовать с катионами кальция почвенного раствора и при испарении почвенных растворов, превращаться в твёрдую фазу, образуя вторичные почвенные карбонаты. Этот процесс активно идёт в засушливых регионах.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

День обратился в ночь День обратился в ночь

Затмения часто влияли на ход истории всего человечества

Вокруг света
Транспорт, который удивляет: как инновации помогают при передвижении по городу Транспорт, который удивляет: как инновации помогают при передвижении по городу

Технологические тренды, развивающиеся в сфере городского транспорта в регионах

ФедералПресс
Первый резидент Кима Филби Первый резидент Кима Филби

Человек по имени Хиель Рейф сыграл немалую роль в истории разведки

Дилетант
Мамбл-ром-хоррор Мамбл-ром-хоррор

«Мой сосед — монстр»: «Красавица и чудовище» нового времени

Weekend
Свидание с Россией Свидание с Россией

Успешные россияне рассказали о близких их сердцу регионах

RR Люкс.Личности.Бизнес.
На берегу озера 1,5 миллиона лет назад встретились два гоминина На берегу озера 1,5 миллиона лет назад встретились два гоминина

Ученые обнаружили окаменевшие следы сразу двух гомининов на берегу озера Тукан

ТехИнсайдер
Перемены к лучшему: как провести реформы в компании безболезненно для сотрудников Перемены к лучшему: как провести реформы в компании безболезненно для сотрудников

Как мягко интегрировать новые технологии в работу компании?

Inc.
Художник Артур Кривошеин: «Мне нравится ностальгировать» Художник Артур Кривошеин: «Мне нравится ностальгировать»

Художник Артур Кривошеин — об авангардистах и неизбежных изменениях

СНОБ
«Ваше тело — мое дело»: как женщины работают телохранительницами и кто их нанимает «Ваше тело — мое дело»: как женщины работают телохранительницами и кто их нанимает

Телохранительницы об особенностях работы и о том, как они пришли в эту профессию

Forbes
Далекий гром: как распознать признаки грядущего разрыва с китайским партнером Далекий гром: как распознать признаки грядущего разрыва с китайским партнером

Как не потерять китайского партнера?

Forbes
4 причины, почему нам трудно сказать «спасибо» 4 причины, почему нам трудно сказать «спасибо»

Как быть, если в нужный момент не найти нужных слов благодарности?

Psychologies
Как добавить 11 лет своей жизни? Ходьбой! Как добавить 11 лет своей жизни? Ходьбой!

Каждый час ходьбы может принести до шести лет «дополнительной» жизни

ТехИнсайдер
Все аварии и катастрофы самолетов Sukhoi Superjet 100 Все аварии и катастрофы самолетов Sukhoi Superjet 100

Российский ближнемагистральник «Сухой» — не самый безопасный самолет в мире

Maxim
Как отучить себя осуждать других людей и почему при этом вам станет легче Как отучить себя осуждать других людей и почему при этом вам станет легче

Зачем люди осуждают друг друга?

Psychologies
Новая эклектика Новая эклектика

Уникальные пространства разноуровневой квартиры в Санкт-Петербурге

SALON-Interior
Джонни, бегут Джонни, бегут

Как тяга к красивым цифрам заставила Антона Иванова пробежать 42 км в 42 года

Men Today
6 фильмов с очень интересными деталями на заднем плане 6 фильмов с очень интересными деталями на заднем плане

Фильмы и сериалы, которые стоит пересмотреть ради заднего плана

Maxim
Научить хорошему Научить хорошему

Как транслировать ребенку именно то, что для нас ценно?

Psychologies
Get ready with me: в чем смысл тренда и почему люди показывают, как готовятся выйти из дома Get ready with me: в чем смысл тренда и почему люди показывают, как готовятся выйти из дома

Почему видеоролики, в которых блогеры одеваются, становятся вирусными?

Psychologies
Куда вложить деньги, чтобы они приносили прибыль Куда вложить деньги, чтобы они приносили прибыль

Варианты для инвестиций и пассивного дохода

VC.RU
Огонь царей Огонь царей

Переосмысление истории предков, чтобы избавиться от семейного проклятья

Grazia
Спору — нет / спору — да Спору — нет / спору — да

Где подстерегают людей конфликты и почему они полезны?

Men Today
7 трюков, которые надо знать, если ты хочешь накрасить ногти лаком с блестками 7 трюков, которые надо знать, если ты хочешь накрасить ногти лаком с блестками

Любишь блеск и гламур? Понимаем и одобряем!

VOICE
Мажорные аккорды российских атомщиков: как технологии открывают путь к (почти) неисчерпаемой энергии Мажорные аккорды российских атомщиков: как технологии открывают путь к (почти) неисчерпаемой энергии

Реактор БН-800: как он может повлиять на будущее человечества?

СНОБ
Менкипинг: как жены становятся «бесплатными психологами» для мужей и почему так происходит Менкипинг: как жены становятся «бесплатными психологами» для мужей и почему так происходит

Почему мужчины обращаются к своим женам, а не к психологам?

Psychologies
Дело мастера Дело мастера

Тест-драйв первого люксового внедорожника Tank

RR Люкс.Личности.Бизнес.
«Нас очень быстро догнала реальность» «Нас очень быстро догнала реальность»

Анна Кузнецова о своем дебютном фильме «Каникулы»

Weekend
Знали ли вы, что витамины можно «вдыхать» Знали ли вы, что витамины можно «вдыхать»

Почему мы чувствуем бодрость, когда вдыхаем свежий воздух на природе?

ТехИнсайдер
Подготовка к зиме: обязательный набор автомобилиста Подготовка к зиме: обязательный набор автомобилиста

Что входит в обязательный набор, который нужно возить с собой в автомобиле зимой

4x4 Club
Самая близкая химия Самая близкая химия

Академик Степан Калмыков — о том, насколько Менделеев повлиял на развитие химии

Наука и жизнь
Открыть в приложении