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

Анатомия Жар-птицы Анатомия Жар-птицы

Кем могла бы быть волшебная Жар-птица с точки зрения науки?

Вокруг света
Непростой узелок Непростой узелок

О чем сообщают увеличенные лимфоузлы у ребенка?

Лиза
Музей целой Вселенной Музей целой Вселенной

Кирхерианум: что общего у ордена иезуитов и интерактивного музея

Вокруг света
Радужные перспективы Радужные перспективы

Увидеть радугу посреди зимы – добрая примета. Но что именно она сулит?

Лиза
«Доверие Александра Македонского к врачу Филиппу» «Доверие Александра Македонского к врачу Филиппу»

Во время похода в Персию Александр Ма­кедонский тяжело заболел

Дилетант
«Мы читаем о реальной жизни»: рэпер Whole Lotta Swag о творчестве, планах и успехе «Мы читаем о реальной жизни»: рэпер Whole Lotta Swag о творчестве, планах и успехе

Whole Lotta Swag — о своем отношении к критике и философии успеха

Forbes
Русская Атлантида – город Молога Русская Атлантида – город Молога

История Тихвинской водной системы, по которому шло освоение Русского Севера

Знание – сила
Бородатый рейс — о чем говорят мужчины на приеме у косметолога и пластического хирурга Бородатый рейс — о чем говорят мужчины на приеме у косметолога и пластического хирурга

Почему мужчины все чаще обращаются к косметологам и хирургам

СНОБ
Первому «Аватару» 15 лет. Как создавался революционный проект Джеймса Кэмерона Первому «Аватару» 15 лет. Как создавался революционный проект Джеймса Кэмерона

Какую роль «Аватара» занял в истории кино и наших сердцах?

Правила жизни
Об очередях и амбулаторных картах. Отрывок из книги «Пациентология» Об очередях и амбулаторных картах. Отрывок из книги «Пациентология»

Как устроена очередь в российской больнице

СНОБ
Стратегические ядерные силы Пакистана Стратегические ядерные силы Пакистана

Военное руководство Пакистана определяет военную доктрину как оборонительную

Обозрение армии и флота
Джессика Джессика

Всего за год Jessica Gallery собрала пул актуальнейших художников

Собака.ru
Когда твой друг — перс Когда твой друг — перс

Иран сегодня основной стратегический союзник России на Ближнем Востоке

Монокль
Все болезни от нервов? Все болезни от нервов?

Специалисты считают: многие проблемы со здоровьем имеют психологическую основу

Добрые советы
Американский ситком, Gucci и Бурунов: эволюция батиного свитера Американский ситком, Gucci и Бурунов: эволюция батиного свитера

Как уродливый свитер перевесили из отцовского гардероба в раздел постмодерна

Правила жизни
Как стать лучше: 5 маленьких шагов к большим переменам Как стать лучше: 5 маленьких шагов к большим переменам

Поговорим о пяти привычках, которые помогут вам день ото дня становиться лучше

Psychologies
Музыка, созданная искусственным интеллектом: кто является автором? Музыка, созданная искусственным интеллектом: кто является автором?

Как ИИ влияет на авторское право в музыкальной сфере?

Наука и техника
Предательство: как снова доверять людям после измены? Предательство: как снова доверять людям после измены?

Измена: как выбраться из этого травматичного опыта и извлечь из него пользу?

Psychologies
Банкир всех штатов Банкир всех штатов

Как Амадео Джаннини создал Bank of America

Деньги
«Ай да валенки!» «Ай да валенки!»

Валенки — обувь, которая никогда не устареет

Зеркало Мира
Не платил налоги, опубликовал фото с «кровавого» сафари, надел костюм со свастикой: дети политиков, которые попадали в крупные скандалы Не платил налоги, опубликовал фото с «кровавого» сафари, надел костюм со свастикой: дети политиков, которые попадали в крупные скандалы

Скандальные истории наследников глав государств

СНОБ
Почему анаморфные объективы популярны в кино, однако не на ТВ? Узнайте секреты киноделов! Почему анаморфные объективы популярны в кино, однако не на ТВ? Узнайте секреты киноделов!

Анаморфные объективы — это техника, которая преобразила язык кинематографа

ТехИнсайдер
Писательница Чухе Ким — о правках, тиграх и Анне Карениной Писательница Чухе Ким — о правках, тиграх и Анне Карениной

Южно-корейская писательница Чухе Ким — о своей любви к Толстому и животным

РБК
Как сохранить уровень сахара в норме: 7 добрых советов Как сохранить уровень сахара в норме: 7 добрых советов

Простые рекомендации, которые помогут поддерживать оптимальный уровень сахара

ТехИнсайдер
Волшебный мотив Волшебный мотив

Шампанское и креветки, классический новогодний дуэт, камертон праздничного стола

Добрые советы
Нечеловеческим животным отказали в чувстве справедливости Нечеловеческим животным отказали в чувстве справедливости

Ученые не обнаружили у животных непринятия несправедливости

N+1
Нарисуем — будем жить! Нарисуем — будем жить!

3D-принтеры: прошлое, настоящее и космическое будущее

Зеркало Мира
Сон с младенцем Сон с младенцем

Что лучше: спать в одной кровати с младенцем или раздельно?

Здоровье
Всё это приключилось Всё это приключилось

Реальные истории о самых странных и счастливых праздниках

Новый очаг
Методом пропп Методом пропп

Хтоническая подоплека классических русских сказок

Правила жизни
Открыть в приложении