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

О чём пишут научно-популярные журналы мира О чём пишут научно-популярные журналы мира

Научпоп: целебные звуки природы, археология Марса и исчезающие журналы

Наука и жизнь
Сон с младенцем Сон с младенцем

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

Здоровье
Динозавры за Полярным кругом Динозавры за Полярным кругом

Как жили динозавры и их соседи в условиях крайнего Севера или Юга

Наука и техника
Государь всея Руси Государь всея Руси

Когда Иван III пришел к власти, он стал правителем карликового государства...

Знание – сила
Как мы переживали Как мы переживали

Суббота 23 ноября 1963 была рабочим днём, радио выдавало новость за новостью...

Дилетант
Царица наук… Царица наук…

Достижения российской астрономии за сто лет

Знание – сила
«Сколько ты зарабатываешь?»: стоит ли говорить родственникам о своих доходах и расходах «Сколько ты зарабатываешь?»: стоит ли говорить родственникам о своих доходах и расходах

Важно ли скрывать, сколько вы зарабатываете от родственников?

Psychologies
Интерьер с полуслова Интерьер с полуслова

Атмосферная квартира в Санкт-Петербурге с отсылками к истории города

SALON-Interior
«Девчонка из Белово точно не станет популярной» «Девчонка из Белово точно не станет популярной»

Певица Асия о вдохновении, отношениях и самооценке

OK!
Какие риски несет использование искусственного интеллекта в бизнесе Какие риски несет использование искусственного интеллекта в бизнесе

Сможет ли бизнес пользоваться ИИ, не создавая серьезных проблем?

Монокль
Искусство найма: как увеличить число разработчиков в 5 раз и снизить текучесть кадров Искусство найма: как увеличить число разработчиков в 5 раз и снизить текучесть кадров

Как практика One day offer помогает нанимать лучших специалистов в IT-отрасли

СНОБ
Силой мысли Силой мысли

Решила стать стройнее? Для этого нужен определенный настрой

Лиза
Я — сноб: винодел Михаил Николаев Я — сноб: винодел Михаил Николаев

Винодел Михаил Николаев — о любви к чаю и дегустациям сыра

СНОБ
Важнее, чем кажется Важнее, чем кажется

Действительно ли архитектура ничего не значит для рынка недвижимости?

СНОБ
«Ах, сердце прихватило»: как отвечать на манипуляции дома и на работе, чтобы не поссориться «Ах, сердце прихватило»: как отвечать на манипуляции дома и на работе, чтобы не поссориться

Как сохранить отношения, если вами манипулируют?

Psychologies
Грустная дива: как оперная певица Мария Каллас покорила мир и лишилась голоса Грустная дива: как оперная певица Мария Каллас покорила мир и лишилась голоса

Трагичная история оперной дивы Марии Каллас, которая так и не нашла любви

Forbes
3,5 тонны роскоши 3,5 тонны роскоши

Китайский внедорожник TANK 700 очень большой, очень тихий и очень мощный

ТехИнсайдер
Как Октавия Хилл в XIX веке управляла недвижимостью и помогала бедным людям Как Октавия Хилл в XIX веке управляла недвижимостью и помогала бедным людям

Как Октавия Хилл в XIX веке приводила в порядок лондонские трущобы?

Forbes
Три сестры Три сестры

Вера Джусти: как успешно развивать семейный бизнес и не поссориться

Grazia
Оттенок будущего — Mocha Mousse: как Pantone определяет цвет предстоящего года Оттенок будущего — Mocha Mousse: как Pantone определяет цвет предстоящего года

Как цвета Pantone отражают события настоящего

ТехИнсайдер
Спасаем ваши пальцы: чем отмыть руки от суперклея Спасаем ваши пальцы: чем отмыть руки от суперклея

Как удалить суперклей с кожи подручными средствами?

ТехИнсайдер
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
Ближайшее окружение Ближайшее окружение

Всегда ли удается разместить произведения современного искусства в квартире

СНОБ
Вместо заводов — дома: сколько промзон реорганизуют в Москве Вместо заводов — дома: сколько промзон реорганизуют в Москве

Как в Москве реализуется механизм комплексного развития территорий

ФедералПресс
Искусственный интеллект освоил 3D-печать Искусственный интеллект освоил 3D-печать

Аддитивные технологии включаются в производство высокотехнологичных изделий

Монокль
«Пора признать, что стабильности больше нет»: Владелец транснациональной мебельной корпорации о том, как они ведут бизнес, не боясь кризисов «Пора признать, что стабильности больше нет»: Владелец транснациональной мебельной корпорации о том, как они ведут бизнес, не боясь кризисов

Почему иностранцы продолжают выбирать российский рынок?

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
Назад в будущее: почему IT-гиганты стали инвестировать миллиарды в атомную энергию Назад в будущее: почему IT-гиганты стали инвестировать миллиарды в атомную энергию

Почему корпорации ищут спасение «старом» атоме и причем тут ИИ?

Forbes
«Крым» – первый советский супертанкер «Крым» – первый советский супертанкер

Разработка проекта первого советского супертанкера водоизмещением 182 тыс. т

Наука и техника
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
Открыть в приложении