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

Чудесные миры Чудесные миры

Фрагменты из романа немецкого писателя-фантаста Фридриха Мадера

Наука и жизнь
Жизнь до жизни Жизнь до жизни

Отношения мамы и ребёнка начинаются задолго до появления малыша на свет

Здоровье
Экзотические домашние животные в квартире Экзотические домашние животные в квартире

Отважиться завести домашнее животное непросто, а экзотическое – сложнее вдвойне

Здоровье
Уйти из искусства ради искусства Уйти из искусства ради искусства

Как группа OHO сошла с художественной сцены в зените славы

Weekend
«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
Здоровая замена Здоровая замена

Что использовать вместо коровьего молока: для кофе, выпечки, омлета и блинов

Лиза
Дом, который убивал своих жителей: радиационный инцидент в Краматорске 1980-х годов Дом, который убивал своих жителей: радиационный инцидент в Краматорске 1980-х годов

Как затерянный в стене квартиры цезий уносил жизни одну за другой

ТехИнсайдер
Слишком позитивно: почему идея всегда быть в ресурсе не работает в реальной жизни Слишком позитивно: почему идея всегда быть в ресурсе не работает в реальной жизни

Как миф о «ресурсе» создает неоправданные ожидания и двойные стандарты

Forbes
Поэт Императорской гвардии Поэт Императорской гвардии

Поэты-эмигранты возвращались в Россию стихами. Но иным и того не довелось

Дилетант
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
«Нет такого вопроса, на который у звезд не было бы правильного ответа» «Нет такого вопроса, на который у звезд не было бы правильного ответа»

Что нужно сделать, чтобы в 2025 году вам сопутствовала удача в делах

Добрые советы
Вишневая девятка Вишневая девятка

Что забыл Tiggo 9 в горах Алтая и о чем напомнил

Автопилот
«Только любящий взгляд способен разглядеть в тебе сокровище»: о чем фильм «Филателия» «Только любящий взгляд способен разглядеть в тебе сокровище»: о чем фильм «Филателия»

«Филателия»: история двух людей, которых вопреки всему свела судьба

Psychologies
Как искусственный интеллект помогает в научных исследованиях Как искусственный интеллект помогает в научных исследованиях

Впечатляющие сферы применения ИИ исследователями

РБК
Габриэле Д’Аннунцио Габриэле Д’Аннунцио

Современный читатель знает о нём в лучшем случае двустишие Маяковского...

Дилетант
Два кавказца Два кавказца

Что за офицеры изображены на рисунке, который считался за авторством Лермонтова?

Дилетант
В горгонопсе с Мальорки заподозрили древнейшего представителя терапсид В горгонопсе с Мальорки заподозрили древнейшего представителя терапсид

Ученые обнаружили на острове Мальорка в Средиземном море остатки горгонопса

N+1
«Крым» – первый советский супертанкер «Крым» – первый советский супертанкер

Разработка проекта первого советского супертанкера водоизмещением 182 тыс. т

Наука и техника
El Copitas. 10 лет выдержки! El Copitas. 10 лет выдержки!

Верховые барные деятели Петербурга раскачали питейную индустрию всей страны

Собака.ru
Предательство: как снова доверять людям после измены? Предательство: как снова доверять людям после измены?

Измена: как выбраться из этого травматичного опыта и извлечь из него пользу?

Psychologies
Виктория Романенко: «Видимо, Волчек просто в меня поверила» Виктория Романенко: «Видимо, Волчек просто в меня поверила»

Я же нежная и мягкая, так почему никогда не веду себя соответствующим образом?

Караван историй
Сюрприз под елкой Сюрприз под елкой

Полезные идеи для упаковки новогодних подарков

Добрые советы
Возвращаться домой Возвращаться домой

Обновленный Geely Coolray и тяга к жизни

Автопилот
Синдром Маугли: что это такое в психологии, признаки и лечение Синдром Маугли: что это такое в психологии, признаки и лечение

Что такое синдром Маугли и как он проявляется у детей?

Psychologies
Вот сбитень! Вот горячий! Вот сбитень! Вот горячий!

Сбитень-сбитенёк — пьёт его щеголёк, пьёт-попивает, сам похваливает…

Наука и жизнь
Конец историй Конец историй

Десять разных, но по-своему идеальных кинофиналов

Weekend
Чемоданы бывают разные... Чемоданы бывают разные...

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

Знание – сила
Роу-муви Роу-муви

Неудивительно, что именно сказки стали одним из первых киножанров

Правила жизни
«Гулливер» ставит на многофактурность: в одежде и в бизнесе «Гулливер» ставит на многофактурность: в одежде и в бизнесе

Как участники рынка детской розницы справляются с рыночной турбулентностью

Монокль
Игра на повышение Игра на повышение

У Софьи Шидловской два события в декабре – премьера «Чайки» и «Первый номер»

Grazia
Открыть в приложении