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

Николай Цискаридзе: «После балета для меня любая профессия очень простая» Николай Цискаридзе: «После балета для меня любая профессия очень простая»

Он называет себя гением

Лиза
Тихая охота биотехнологов Тихая охота биотехнологов

Почему грибы становятся кандидатом в «эликсиры долголетия и молодости»

Монокль
Чудесные миры Чудесные миры

Фрагменты из романа немецкого писателя-фантаста Фридриха Мадера

Наука и жизнь
Февральская революция Февральская революция

Как русские ученые устроили шестую промышленную революцию в лаборатории

ТехИнсайдер
Эра Тейлор Свифт: чем одна из главных поп-артисток вдохновляет женщин по всему миру Эра Тейлор Свифт: чем одна из главных поп-артисток вдохновляет женщин по всему миру

Почему тысячи женщин пытаются быть похожими на Тейлор Свифт?

Forbes
«Восьмерке» — 40 лет. Главные факты о хэтчбеке, которые не все знают «Восьмерке» — 40 лет. Главные факты о хэтчбеке, которые не все знают

Важные факты из истории ВАЗ-2108, о которых многие даже не догадываются

РБК
Елена Николаева: «Я была влюблена в Смехова. Его Атос казался мне мужчиной мечты» Елена Николаева: «Я была влюблена в Смехова. Его Атос казался мне мужчиной мечты»

Я в отношениях уже девять лет, поэтому не могу сказать, что влюблена. Я люблю

Караван историй
Поэт Алексей Никонов об альбоме «Последних танков в Париже» — «2084» Поэт Алексей Никонов об альбоме «Последних танков в Париже» — «2084»

Леха Никонов повествует историю создания альбома «2084» — от начала и до конца

СНОБ
Многоликий минерал кварц Многоликий минерал кварц

Кварц и его разнообразные формы

Наука и техника
Окно в Сибирь Окно в Сибирь

Сибирь: чем так притягивает туристов этот суровый край?

Лиза
«Все будут бороться с таргетом» «Все будут бороться с таргетом»

Экономист Дмитрий Адамидов — почему инфляционное таргетирование захватило мир

Монокль
«Мы просто друзья»: почему у многих пар отношения начинаются с дружбы «Мы просто друзья»: почему у многих пар отношения начинаются с дружбы

Насколько распространены отношения, выросшие из дружбы?

Psychologies
«Друзья идей»: платоновская красота математики в зеркале медиа «Друзья идей»: платоновская красота математики в зеркале медиа

Как сохранить в России интерес к фундаментальной науке

Наука
Лучшие мини-сериалы 2024 года, которые можно посмотреть за выходные Лучшие мини-сериалы 2024 года, которые можно посмотреть за выходные

Увлекательные истории с коротким сюжетом на пару вечеров

Maxim
Стильные идеи для загородного дома Стильные идеи для загородного дома

Сейчас в тренде несколько направлений новогодней стилистики

Добрые советы
Зачем волки воют, а люди – поют Зачем волки воют, а люди – поют

Зачем и как млекопитающие используют акустическую коммуникацию

Знание – сила
Как сэкономить деньги — изучите 10 маркетинговых уловок, которые заставляют нас покупать ненужные товары Как сэкономить деньги — изучите 10 маркетинговых уловок, которые заставляют нас покупать ненужные товары

10 уловок, которые вызывают желание заполучить совершенно бесполезный товар

Psychologies
Это что такое? Это что такое?

Частые причины, почему мужчины дарят не те подарки

Добрые советы
«Вайб», brain rot и manifest: как слова 2024 года отражают наши страхи и надежды «Вайб», brain rot и manifest: как слова 2024 года отражают наши страхи и надежды

Как через слова люди реагируют на текущие вызовы и изменения?

Forbes
Теория множественности вселенных Теория множественности вселенных

А что, если существует огромное количество параллельных вселенных?

Зеркало Мира
5 лучших и 5 худших сладостей для вашего здоровья 5 лучших и 5 худших сладостей для вашего здоровья

Бывают ли полезные сладости?

ТехИнсайдер
«Наше оружие — это разговоры»: почему тюрьмы в Норвегии считаются лучшими в мире «Наше оружие — это разговоры»: почему тюрьмы в Норвегии считаются лучшими в мире

Что произойдет, если мы начнем относиться к преступникам как к обычным людям?

Psychologies
Дикая охота Дикая охота

Я провожу свою вечность с теми, кто никогда говорить не умел

СНОБ
Как помочь заскучавшему сотруднику и при чем здесь теория поколений Как помочь заскучавшему сотруднику и при чем здесь теория поколений

Как разжечь в сотруднике былой интерес к работе?

Forbes
Николай, Карачун, Трескунец: правдивая история Деда Мороза Николай, Карачун, Трескунец: правдивая история Деда Мороза

Прежде чем стать дедушкой в красной шубе, Дед Мороз проделал долгий путь

Правила жизни
Немое кино Немое кино

Истории, которых не было, но которые могли бы быть

Автопилот
Время чудес Время чудес

Молодые актеры о веселых и трогательных воспоминаниях нового года

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

Как удалить суперклей с кожи подручными средствами?

ТехИнсайдер
«Апостол Павел объясняет догматы веры в присутствии царя Агриппы, сестры его Береники и проконсула Феста» «Апостол Павел объясняет догматы веры в присутствии царя Агриппы, сестры его Береники и проконсула Феста»

Картина Василия Сурикова, посвященная Апостолу Павлу

Дилетант
«Скрещенья рук… судьбы скрещенья» «Скрещенья рук… судьбы скрещенья»

Еще один закрученный сюжет из Серебряного века

Дилетант
Открыть в приложении