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

Сложные связи Сложные связи

Какими удивительными чертами могут обладать человеческие языки

Вокруг света
Астрономы отыскали две популяции темных комет в Солнечной cистеме Астрономы отыскали две популяции темных комет в Солнечной cистеме

Астрономы обнаружили семь новых объектов класса темных комет

N+1
Болотный хлопок Болотный хлопок

Пушица — растение с мягким пушком, которое растёт на болотах

Наука и жизнь
Рассеянный склероз: какое лечение доступно в России Рассеянный склероз: какое лечение доступно в России

Почему возникает рассеянный склероз и как современная терапия помогает людям?

СНОБ
Пока не кончилось Пока не кончилось

Каково это — увидеть финал того, что длилось много серий

Weekend
Самые опасные пищевые привычки россиян и чем вредна доставка Самые опасные пищевые привычки россиян и чем вредна доставка

Что происходит с пищевым поведением россиян?

Inc.
Механизм КРТ спасает уральский рынок недвижимости: «Не разрушить, а перезапустить» Механизм КРТ спасает уральский рынок недвижимости: «Не разрушить, а перезапустить»

Как КРТ смогло примирить интересы бизнеса и горожан на Урале

ФедералПресс
Разумом, молотком, пистолетом Разумом, молотком, пистолетом

Какими приспособлениями пользуются полевые исследователи

ТехИнсайдер
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
Чемоданы бывают разные... Чемоданы бывают разные...

Допустим, вы собираетесь лететь в Иркутск. Ясное дело, вам надо собрать чемодан

Знание – сила
Бот из машины Бот из машины

Как биороботы оживают и меняют мир технологий

РБК
Загадка темной материи по-прежнему не раскрыта Загадка темной материи по-прежнему не раскрыта

Темная материя: проблема «последнего парсека», новые факты и рекорды в поисках

Знание – сила
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
Спасаем ваши пальцы: чем отмыть руки от суперклея Спасаем ваши пальцы: чем отмыть руки от суперклея

Как удалить суперклей с кожи подручными средствами?

ТехИнсайдер
Знакомьтесь, культуртрегер и галерист Кристина Сасонко Знакомьтесь, культуртрегер и галерист Кристина Сасонко

Кристина Сасонко руководит междисциплинарным арт-хабом Arts Square Production

Собака.ru
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
Новогодний сюрприз Новогодний сюрприз

Борис Николаевич Ельцин был горазд на сюрпризы

Дилетант
Обратная перемотка: 20 лучших зарубежных фильмов 2024 года Обратная перемотка: 20 лучших зарубежных фильмов 2024 года

Какие фильмы, вышедшие в 2024 году, стоит обязательно посмотреть?

Правила жизни
Фонтан из бренди и частный концерт Майкла Джексона: 5 лучших вечеринок в истории Фонтан из бренди и частный концерт Майкла Джексона: 5 лучших вечеринок в истории

Лучшие вечеринки XX века: кто их организовывал, а кто был на них гостями?

ТехИнсайдер
Атипичный персонаж Атипичный персонаж

Имя Ивана Николаевича Крамского — знаковое для всей русской живописи

Дилетант
«Стыд должен сменить сторону»: как Жизель Пелико прервала молчание жертв насилия «Стыд должен сменить сторону»: как Жизель Пелико прервала молчание жертв насилия

Как Жизель Пелико вдохновила женщин не стыдиться того, что с ними произошло

Forbes
Игра на контрастах: как развивается рынок цветных драгоценных камней Игра на контрастах: как развивается рынок цветных драгоценных камней

Как добывают редкие цветные драгоценные камни и в чем их ценность?

Forbes
Где взять силы зимой? Где взять силы зимой?

Простые способы, которые помогут вам вернуть энергетический потенциал

Добрые советы
Астрономы впервые отыскали двойную звезду вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути Астрономы впервые отыскали двойную звезду вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути

Астрономы обнаружили двойную звездную систему вблизи черной дыры Стрелец А*

N+1
Like, подписка, миллион: топ-10 YouTube-каналов для предпринимательского вдохновения и саморазвития Like, подписка, миллион: топ-10 YouTube-каналов для предпринимательского вдохновения и саморазвития

YouTube-каналы для тех, кто хочет начать путь в предпринимательстве

Inc.
Зачем суровые древнегерманские воины носили с собой маленькие ложечки Зачем суровые древнегерманские воины носили с собой маленькие ложечки

Странный артефакт, сопровождавший воинов Римской империи практически всю жизнь

ТехИнсайдер
Осторожно, мокрый пол: как Puma и Марк Кукурелья попытались обратить провал в шутку Осторожно, мокрый пол: как Puma и Марк Кукурелья попытались обратить провал в шутку

Провал Пумы: вышедший в новой обуви на поле Кукурелья дважды поскользнулся

Forbes
Стратегические ядерные силы Пакистана Стратегические ядерные силы Пакистана

Военное руководство Пакистана определяет военную доктрину как оборонительную

Обозрение армии и флота
«Меня обходили стороной, словно смерть заразна»: история женщины, потерявшей дочь «Меня обходили стороной, словно смерть заразна»: история женщины, потерявшей дочь

Личная история проживания горя утраты

Psychologies
«Отчаянные траты»: почему зумеры предаются бездумному шопингу и при чем тут мировые проблемы «Отчаянные траты»: почему зумеры предаются бездумному шопингу и при чем тут мировые проблемы

Почему «отчаянные траты» помогают зумерам справляться со стрессом

Psychologies
Открыть в приложении