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

Великая степь Великая степь

Великая степь была всегда, сколько себя помнит человечество

Вокруг света
Борис Ельцин: «Я ухожу не по болезни» Борис Ельцин: «Я ухожу не по болезни»

Интервью с Валентином Юмашевым, зятем Бориса Ельцина, о событиях конца 1999 года

Дилетант
Умереть по-христиански Умереть по-христиански

«Мы насилу довели его до смерти христианской»

Дилетант
Когда застывшие чувства становятся хронической болью: как жить с человеком с ПТСР Когда застывшие чувства становятся хронической болью: как жить с человеком с ПТСР

Какие симптомы наблюдаются в ситуации травмы и как жить с человеком с ПТСР?

Psychologies
Как подводить итоги года правильно: 5 пунктов, которые поднимут вашу самооценку и мотивируют на движение Как подводить итоги года правильно: 5 пунктов, которые поднимут вашу самооценку и мотивируют на движение

Итоги года: как сделать этот процесс наполняющим, а не разочаровывающим?

Psychologies
Поэт Императорской гвардии Поэт Императорской гвардии

Поэты-эмигранты возвращались в Россию стихами. Но иным и того не довелось

Дилетант
На худой конец На худой конец

Как быть при осечке в сексе

Men Today
Как пережить предновогодний марафон и сохранить здравый рассудок Как пережить предновогодний марафон и сохранить здравый рассудок

Как не утонуть в предновогоднем хаосе и встретить праздник с улыбкой

VOICE
Болезнь от поцелуев Болезнь от поцелуев

Вирус Эпштейна–Барр: чем он опасен и как его вовремя распознать?

Лиза
Искусство компромисса Искусство компромисса

Карл V: монарх, который искал компромиссов, а в итоге разочаровался во всём

Дилетант
Система Юпитера: бесчисленные спутники и чудеса в «зоне смерти» Система Юпитера: бесчисленные спутники и чудеса в «зоне смерти»

Помимо четырех знаменитых «галилеевых» спутников Юпитер окружен роями малых тел

Наука и техника
«Он совершенно чокнутый»: как гипнотизер проклял «Манчестер Сити» и его тренера «Он совершенно чокнутый»: как гипнотизер проклял «Манчестер Сити» и его тренера

Почему футбольный клуб «Манчестер Сити» переживает самый глубокий кризис

Forbes
«Черные голуби»: триллер с Кирой Найтли о том, как совместить шпионаж с материнством «Черные голуби»: триллер с Кирой Найтли о том, как совместить шпионаж с материнством

Кино о женщине, которая балансирует между ролью матери и опасной работой

Forbes
У Яниса Тиммы была маскированная депрессия? Как вовремя заметить невидимую боль близкого У Яниса Тиммы была маскированная депрессия? Как вовремя заметить невидимую боль близкого

Почему человек может маскировать свое депрессивное состояние?

Psychologies
Пять прелюдий о Грибоедове Пять прелюдий о Грибоедове

Грибоедовский миф занимает особое место среди других литературных мифов

Знание – сила
Экскурсия Экскурсия

Бери что хочешь, если достанет силы... отпустить

СНОБ
Строительство нового жилья: «Судьба льготной ипотеки определит будущее отрасли» Строительство нового жилья: «Судьба льготной ипотеки определит будущее отрасли»

Как можно ускорить строительство новых многоквартирных домов?

ФедералПресс
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
Англия накануне нормандского завоевания. Основные игроки Англия накануне нормандского завоевания. Основные игроки

Нормандское завоевание Англии – одно из переломных моментов английской истории

Наука и техника
Дело сделано Дело сделано

Творцы заряжают верой в то, что любимое занятие может вырасти в небольшое дело

Seasons of life
Назад к истокам: почему создатель соуса Mr. Yoshida's выкупил его назад у Heinz Назад к истокам: почему создатель соуса Mr. Yoshida's выкупил его назад у Heinz

Неожиданные повороты в истории соуса Mr. Yoshida's

Forbes
Джуны нужны: неочевидные преимущества молодых айтишников и почему их не заменит ИИ Джуны нужны: неочевидные преимущества молодых айтишников и почему их не заменит ИИ

Работодателям имеет смысл вкладываться в развитие начинающих IT-специалистов

Inc.
Как экс-сотрудник «Яндекса» запустил сервис ремонта гаджетов, который взлетел за счет дружелюбного отношения к клиентам Как экс-сотрудник «Яндекса» запустил сервис ремонта гаджетов, который взлетел за счет дружелюбного отношения к клиентам

Отрывок из книги «Сделано по-настоящему» о предпринимателях (не)перфекционистах

Inc.
Если только захочу Если только захочу

Как научить ребёнка мечтать?

Новый очаг
Праздник на Неве Праздник на Неве

Зимний Санкт-Петербург приглашает на новогодние каникулы!

Лиза
Помощники РПКСН Помощники РПКСН

Роль флота в структуре ядерного сдерживания

Обозрение армии и флота
Уменьшить хроническую боль можно с помощью качественного питания Уменьшить хроническую боль можно с помощью качественного питания

Как связаны употребление качественной пищи и хронические боли?

ТехИнсайдер
Почему у одних самолетов крыло находится в нижней части фюзеляжа, а у других в верхней: 15 неочевидных причин Почему у одних самолетов крыло находится в нижней части фюзеляжа, а у других в верхней: 15 неочевидных причин

От чего зависит расположение крыльев у самолетов?

ТехИнсайдер
Сорт-гигант: откуда в магазинах появился виноград без косточек, размером с мяч для пинг-понга Сорт-гигант: откуда в магазинах появился виноград без косточек, размером с мяч для пинг-понга

В чем секрет размеров гигантского винограда сорта «Шайн Мускат»?

ТехИнсайдер
Враги женского здоровья: 5 привычек, которые мешают укрепить мышцы тазового дна Враги женского здоровья: 5 привычек, которые мешают укрепить мышцы тазового дна

Отрывок из книги о женском здоровье «Влюбиться в свое тело»

Psychologies
Открыть в приложении