Розділ «Глава 8. БІОСФЕРА»

Ґрунтом називають тонкий поверхневий пухкий шар земної кори, що утворився внаслідок тривалої взаємодії рослинності, тваринного світу, мікроорганізмів, гірських порід, сонячного тепла і води. Засновником наукового ґрунтознавства є видатний російський учений В.В. Докучаєв (1846—1903 pp.), який вперше дав визначення терміна "ґрунт", охарактеризував його основні ознаки і властивості, розкрив суть процесу ґрунтоутворення, сформулював закони широтної та вертикальної зональності ґрунтового покриву.

На думку відомого російського вченого в області ґрунтознавства В. А. Ковди (1989 p.), ґрунтовий покрив є своєрідним "екраном життя" на нашій планеті, подібним до озонового "екрану". Озоновий шар захищає життя на Землі від космічних променів. Ґрунти ж забезпечують саме існування автотрофної рослинності і разом з нею підтримують умови для функціонування біосфери, численного світу гетеротрофних організмів різного рівня розвитку.

Багато вчених вважає, що ґрунтовий покрив і гумусова оболонка суші, мілководь і шельфу є загальнопланетарним утвором — педосферою, подібною до літосфери, гідросфери і атмосфери, з якими жива речовина утворює біосферу планети. Педосфера є загально земною природною системою, що має здатність до саморозвитку, самоуправління і створення умов для відновлення живої речовини. Враховуючи це, розглянемо деякі особливості будови ґрунтів та їх значення в біосфері.

Добре розвинений або зрілий ґрунт має характерний профіль. У його будові простежується від верху до низу три-чотири основних горизонти, які позначаються індексами (буквами). Ці горизонти відрізняються за кольором, вологістю, структурою, щільністю, складом і товщиною. Горизонт Н — гумусовий — є верхнім шаром ґрунту. Він містить найбільше органічних речовин і продуктів їх розкладу, які і надають йому чорного або темно-сірого забарвлення. Середній горизонт у чорноземних, каштанових, бурих, лучних і дернових ґрунтах позначають HP, він називається перехідним. Горизонт Р є безструктурною і позбавленою будь-якого вмісту гумусу ґрунтоутворюючою, або материнською, породою. Це, як правило, вивітрена осадова гірська порода, з якої відбувалося формування мінеральної товщі ґрунту.

Якщо ґрунти розвиваються під хвойним лісом і в умовах переважання кількості опадів над величиною випаровування, в їх профілі можуть сформуватися елювіальний та ілювіальний горизонти. Вони позначаються індексами відповідно Е та /. Елювіальний горизонт морфологічно добре виражений через своє білясте або світле забарвлення, утворюється він в процесі інтенсивного руйнування мінеральної частини ґрунту і вимивання продуктів руйнування в шари, що залягають нижче. Інколи опідзолення може розвиватися в нижній частині горизонту Н, де утворюється таким чином гумусово-елювіальний горизонт НЕ або Не (ознаки опідзолення ще менше виражені). Ілювіальний горизонт формується під елювіальним або гумусовим горизонтом і дуже добре виявляється внаслідок своєї підвищеної щільності і бурого забарвлення. Цей колір йому надають оксиди заліза, алюмінію і марганцю, які вмиваються в нього з шарів, що залягають вище. Горизонти елювіальний (його ще називають горизонтом вимивання) та ілювіальний (або горизонт вмивання) особливо притаманні підзолистим, дерново-підзолистим і ясно-сірим лісовим ґрунтам.

Головні фактори, які впливають на формування ґрунтів, — це клімат, рослинність і ґрунтові організми, рельєф, материнські породи і час. Внаслідок їх сукупної дії сформувалися різні типи ґрунтів на поверхні землі (рис. 23).

Ґрунтовий покрив знаходиться на межі взаємодії літосфери, атмосфери, гідросфери і біосфери. Одночасно він є компонентом біосфери. Це зумовлює його специфічну роль у цій складній системі геосфер, його глобальні функції. В.А. Ковда і Б.Г. Розанов (1988 p.) виділяють п'ять глобальних функцій ґрунту.

1. Ґрунт забезпечує існування життя на Землі. Майже всі живі організми суші одержують елементи мінерального живлення з ґрунту. Ґрунт є основою для закріплення вищих рослин, його населяють мікроорганізми, нижчі рослини, тваринні організми. Отже, ґрунт одночасно є наслідком і умовою існування життя. У цьому полягає діалектична єдність біосферних процесів.

Рис. 23. Співвідношення площ основних тилів ґрунтів світу, %

2. Ґрунт є сферою постійної взаємодії великого геологічного і малого біологічного кругообігу речовини на Землі. У ґрунті відбуваються процеси вивітрювання мінералів і гірських порід. Продукти вивітрювання частково виносяться атмосферними опадами в гідрографічну сітку, а звідси — до Світового океану, де вони утворюють осадові породи, які внаслідок тектонічних рухів можуть знову опинитись на поверхні Землі і зазнати вивітрювання. За такою схемою відбувається великий геологічний кругообіг речовин.

Одночасно водорозчинні елементи засвоюються з ґрунту рослинами і через ланцюг трофічних ланок знову повертається в ґрунт. Так здійснюється малий біологічний кругообіг речовин.

3. Ґрунт здійснює регулювання біосферних процесів на Землі. Завдяки динамічному відтворенню родючості в ґрунті і на його поверхні підтримується висока насиченість живими організмами.

4. Ґрунт здійснює акумуляцію активної органічної речовини і хімічної енергії. Основною формою органічної частини ґрунту і носієм енергії є гумус. Акумульовані в ґрунті органічна маса і енергія економно витрачаються для підтримання життя і кругообігу речовин у природі.

5. Ґрунт регулює хімічний склад атмосфери і гідросфери. Фізичні, хімічні і біологічні процеси, які відбуваються в ґрунті (дихання живих організмів, "дихання ґрунту", міграція хімічних елементів), підтримують певний склад приземного шару атмосферного повітря та визначають хімічний склад континентальних вод.

Ґрунтовий покрив відіграє функцію біологічного поглинача, руйнівника і нейтралізатора різних забруднювачів, які потрапляють у землю або осідають на ній. Завдяки фільтруючій ролі ґрунтів і осадових гірських порід відбувається захист ґрунтових і підземних вод від забруднення побутовими відходами і токсичними хімічними речовинами. Але очищувальні й обеззаражувальні функції земель небезмежні, внаслідок тривалого і сильного забруднення вони припиняють виконувати роль природного фільтра в біосфері, продуктивність ґрунтів знижується, а інколи вони внаслідок такого антропогенного впливу стають непридатними для сільськогосподарського використання.

Таким чином, ґрунти є незамінним посередником між неживою і живою природою і дуже важливою ланкою в різноманітних кругообігах, які наскрізь пронизують географічну оболонку. Якщо ця ланка буде зруйнована або знищена (наприклад, ерозією ґрунтів або різними антропогенними впливами), то природне функціонування біосфери необоротно порушиться. Тому нині, коли землі повсюдно інтенсивно використовуються для цілей землеробства та інших господарських потреб, особливо актуальною є охорона ґрунтів — важливої загальнопланетарної умови існування і відновлення живої речовини і життя на Землі.

8.6. Вуглець у біосфері

Надзвичайно велика роль у біосфері належить вуглецю та його сполукам. Саме вони є основою життєдіяльності автотрофних організмів, які володіють унікальною здатністю накопичувати і перетворювати сонячну енергію в енергію органічних речовин, забезпечувати ріст, живлення і відновлення біомаси рослин, тварин і мікроорганізмів.

Нині основна маса вуглецю (99,06 %) зосереджена в карбонатних гірських породах і органічній речовині, розсіяний в осадових породах. Вуглець каустоболітів (паливних корисних копалин, вугілля, нафти, газу, сланців) становить близько 0,18 %. На карбонатну систему Світового океану, тобто вуглець, який входить до складу розчинених у морській воді СО2 у СаСО2 і Н2С08, припадає 0,66 %. Доля активного вуглецю, тобто тієї його частини, яка бере участь у кругообігу, становить тільки 0,0026 % його загальної маси, а до складу органічної речовини входить лише 0,0007 %.

Хоча доля активного вуглецю є дуже малою, роль його в енергетичному балансі географічної оболонки величезна, оскільки він є тим діяльним каналом, через який постійно надходить (завдяки фотосинтезу) потік сонячної енергії. У процесі розкладу органічної речовини сонячна енергія, яка була затрачена на синтез, переходить в географічну оболонку у формі тепла, а молекули вуглекислоти, що звільняються при цьому, повертаються в енергетичні цикли. Практично безмежна можливість повторення даного процесу перетворює органічну речовину в безперервно діючий фактор розвитку компонентів географічної оболонки.