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

Новый папа Новый папа

«Конклав» — фильм о выборах папы римского, ставший метафорой современного мира

Дилетант
«Все будут бороться с таргетом» «Все будут бороться с таргетом»

Экономист Дмитрий Адамидов — почему инфляционное таргетирование захватило мир

Монокль
На задворках Солнечной системы На задворках Солнечной системы

Какие тайны скрывают далёкие мало изученные миры?

Наука и жизнь
Первые 50 лет одиночества Первые 50 лет одиночества

Первая экранизация главного романа Маркеса

Weekend
Лилия Любимова: «Нет такого вопроса, на который у звезд не было бы правильного ответа» Лилия Любимова: «Нет такого вопроса, на который у звезд не было бы правильного ответа»

Астролог Лилия Любимова — о ретроградном Меркурии и гороскопах

Лиза
Сексизм, киднеппинг и гусеница-наркоманка — за что критикуют вселенную Диснея Сексизм, киднеппинг и гусеница-наркоманка — за что критикуют вселенную Диснея

Какие картины студии Disney вызывали недовольство публики?

СНОБ
Знакомьтесь, культуртрегер и галерист Кристина Сасонко Знакомьтесь, культуртрегер и галерист Кристина Сасонко

Кристина Сасонко руководит междисциплинарным арт-хабом Arts Square Production

Собака.ru
У Яниса Тиммы была маскированная депрессия? Как вовремя заметить невидимую боль близкого У Яниса Тиммы была маскированная депрессия? Как вовремя заметить невидимую боль близкого

Почему человек может маскировать свое депрессивное состояние?

Psychologies
«Хлеб и розы»: что афганские женщины рассказали в документальном фильме о своей жизни «Хлеб и розы»: что афганские женщины рассказали в документальном фильме о своей жизни

Как фильм «Хлеб и розы» помогает взглянуть на жизнь афганских женщин

Forbes
Насквозь Насквозь

Что это за сказка, в которой нет волшебника или хотя бы доброй феи?

СНОБ
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
Робот с революционным запалом Робот с революционным запалом

Как челябинскому Заводу роботов совершил революцию в отрасли робототехники

Монокль
Банкир всех штатов Банкир всех штатов

Как Амадео Джаннини создал Bank of America

Деньги
Камчатка: необычному региону — необычные законы Камчатка: необычному региону — необычные законы

Приоритеты деятельности регионального камчатского парламента

ФедералПресс
Про Голливуд! Вот что такое aspect ratio и почему важно понимать соотношение сторон экрана в кино Про Голливуд! Вот что такое aspect ratio и почему важно понимать соотношение сторон экрана в кино

Как соотношение сторон влияет на восприятие фильма?

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
Время чудес Время чудес

Молодые актеры о веселых и трогательных воспоминаниях нового года

Grazia
Остановка Стамбул Остановка Стамбул

Заезженную фразу «Москва – не вся Россия», можно перенести и на Стамбул

Знание – сила
Небеса обетованные Небеса обетованные

Путешествие в Байконур, отвечающее на вопрос, зачем летать в космос

ТехИнсайдер
Чемоданы бывают разные... Чемоданы бывают разные...

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

Знание – сила
Елизавета Ищенко Елизавета Ищенко

Старт карьеры огненной артистки-ньюкамера совпал с эпохой новых русских сериалов

Собака.ru
Мамбл-ром-хоррор Мамбл-ром-хоррор

«Мой сосед — монстр»: «Красавица и чудовище» нового времени

Weekend
Травля на работе: как уцелеть в недружелюбном коллективе Травля на работе: как уцелеть в недружелюбном коллективе

Что такое моббинг и можно ли ему противостоять?

Psychologies
Где взять силы зимой? Где взять силы зимой?

Простые способы, которые помогут вам вернуть энергетический потенциал

Добрые советы
Евгений Люлин: «Конкуренция между ветвями власти уравновешивает их» Евгений Люлин: «Конкуренция между ветвями власти уравновешивает их»

Какой путь прошел парламент Нижегородской области за 30 лет

ФедералПресс
Стратегические ядерные силы Пакистана Стратегические ядерные силы Пакистана

Военное руководство Пакистана определяет военную доктрину как оборонительную

Обозрение армии и флота
Юлианна Караулова: «Пусть сбудется всё, что загадано под бой курантов!» Юлианна Караулова: «Пусть сбудется всё, что загадано под бой курантов!»

Юлианна Караулова о семейных традициях празднования Нового года

Здоровье
Сказка о самолете-невидимке Сказка о самолете-невидимке

«Прометей»: детектив со сказочными допущениями

Weekend
Баланс сил между берегами Тайваньского пролива Баланс сил между берегами Тайваньского пролива

Руководство Китая не прибегнет к силовому варианту присоединения Тайваня

Обозрение армии и флота
Тормоз в пол Тормоз в пол

Полтора процента роста ВВП — это еще довольно благоприятный прогноз

Монокль
Открыть в приложении