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

«Падучая» под контролем «Падучая» под контролем

Что такое эпилепсия и какие подходы к ее лечению предлагает современная наука?

Знание – сила
В городе дождей В городе дождей

Обустройство квартиры для сдачи в аренду — задача со многими неизвестными

Идеи Вашего Дома
Звезды над дюнами Звезды над дюнами

Путешествие к секретам Аравийской пустыни

Вокруг света
Бессонница приводит к эпилепсии? Ученые выяснили, как работа по ночам влияет на мозг Бессонница приводит к эпилепсии? Ученые выяснили, как работа по ночам влияет на мозг

Как «ночная жизнь» влияет на области мозга, ответственные за эпилепсию

ТехИнсайдер
Егор Крид: «Этот год оказался ключевым для меня» Егор Крид: «Этот год оказался ключевым для меня»

Обсудили с певцом 30-летний рубеж, фиты и стадионные концерты

VOICE
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
Смешанный стиль Смешанный стиль

Volkswagen, который пришел с Востока

Автопилот
Путешествие в Сибирь Путешествие в Сибирь

Атмосферные апартаменты, не имеющие аналогов в Тобольске

Идеи Вашего Дома
«Грозы сии пойдут во славу России» «Грозы сии пойдут во славу России»

Ушаков не потерял в боях ни одного корабля, не потерпел ни одного поражения

Зеркало Мира
Когда твой друг — перс Когда твой друг — перс

Иран сегодня основной стратегический союзник России на Ближнем Востоке

Монокль
Искусственный интеллект: история ошибок Искусственный интеллект: история ошибок

Как советская бюрократия тормозила развитие технологий обработки больших данных

Монокль
В кругу друзей В кругу друзей

Новый год – самое время, чтобы исправить ошибки и наладить контакт с окружающими

Лиза
Щавель, персик и трансформер: что значит странный сленг подростков и почему взрослые его запрещают Щавель, персик и трансформер: что значит странный сленг подростков и почему взрослые его запрещают

Почему сленговые выражения подростков так злят старшие поколения?

Psychologies
Софья Володчинская: «Это чудо, которое случилось со мной больше года назад, продолжается до сих пор» Софья Володчинская: «Это чудо, которое случилось со мной больше года назад, продолжается до сих пор»

Меня начало воротить от театра и от актерской профессии — внутри была пустота

Коллекция. Караван историй
Здравствуй, Дедушка Мороз! Здравствуй, Дедушка Мороз!

А нужно ли поддерживать в сыне или дочке веру в сказочного деда?

Лиза
10 самых полезных продуктов для сердца 10 самых полезных продуктов для сердца

Здоровье сердца во многом зависит от того, что лежит на нашей тарелке

Добрые советы
«Конклав»: политический триллер о выборах Папы Римского и интригах в Ватикане «Конклав»: политический триллер о выборах Папы Римского и интригах в Ватикане

Чем впечатляет и разочаровывает «Конклав» Эдварда Бергера?

Forbes
Все будет хорошо! Все будет хорошо!

15 фильмов против осенней хандры

Лиза
10 маминых фраз, которые помогают во взрослой жизни 10 маминых фраз, которые помогают во взрослой жизни

Что говорить ребенку, чтобы он вырос гармоничным и счастливым человеком?

Psychologies
На пробу На пробу

Как диагностировать туберкулез?

Лиза
«О началах и концах света: Рождение и гибель мира в мифологии, религии и науке» «О началах и концах света: Рождение и гибель мира в мифологии, религии и науке»

Когда наш мир утонет в расплавленном металле

N+1
Почему черно-белые фильмы выглядят эстетичнее? Узнайте интересные факты о кино! Почему черно-белые фильмы выглядят эстетичнее? Узнайте интересные факты о кино!

Почему черно-белое кино такое эстетичное?

ТехИнсайдер
Вы поразитесь, как диабет влияет на ваши глаза! Вот о чем предупредили эксперты Вы поразитесь, как диабет влияет на ваши глаза! Вот о чем предупредили эксперты

Неочевидно, но диабет может привести к серьёзным проблемам и с глазами

ТехИнсайдер
Просто само совершенство Просто само совершенство

Когда и почему погоня за идеалом мешает тебе быть счастливой

Лиза
Порто-франко на Суэце Порто-франко на Суэце

Какие возможности открывает российская производственная зона в Египте

Монокль
Роман Мадянов: «В моей жизни все решал Его величество господин великий случай» Роман Мадянов: «В моей жизни все решал Его величество господин великий случай»

Люди меня встречают и в большинстве случаев просят: «Можно пожать вашу руку?»

Коллекция. Караван историй
Сетевые дементоры: что такое теория «мертвого интернета» и вытеснит ли ИИ живых людей Сетевые дементоры: что такое теория «мертвого интернета» и вытеснит ли ИИ живых людей

Какие риски для современного мира представляет GPT-контент?

Forbes
Основы молодости Основы молодости

Как повлиять на биологический возраст и в чем кроется секрет долголетия?

Grazia
Опасные игры Опасные игры

Родителей детей-квадроберов законодательно ограничат в правах?

Лиза
Золотые меандры Сиинэ Золотые меандры Сиинэ

Водный и горный туризм в Якутии: путешествие от первого лица

Наука и жизнь
Открыть в приложении