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

Купите бублики Купите бублики

Александр Добровинский подслушал историю дамского счастья у дверей магазина

Tatler
Мультиколорные зумеры Мультиколорные зумеры

На рынок приходят новые потребители, и производителям предстоит с ними работать

Монокль
«Пришёл дать вам волю» «Пришёл дать вам волю»

30 августа 2022 года ушёл из жизни Михаил Сергеевич Горбачёв. Вспоминаем

Дилетант
«Что наша жизнь? Игра!»: как эволюционировали интеллектуальные телешоу в России «Что наша жизнь? Игра!»: как эволюционировали интеллектуальные телешоу в России

Как на российском телевидении складывался жанр интеллектуальной игры?

Правила жизни
Бессонница приводит к эпилепсии? Ученые выяснили, как работа по ночам влияет на мозг Бессонница приводит к эпилепсии? Ученые выяснили, как работа по ночам влияет на мозг

Как «ночная жизнь» влияет на области мозга, ответственные за эпилепсию

ТехИнсайдер
Как выбрать бэушный автомобиль с оптимальным пробегом: правило 1-2-3 Как выбрать бэушный автомобиль с оптимальным пробегом: правило 1-2-3

Какой пробег считать нормальным в зависимости от возраста машины?

ТехИнсайдер
Like, подписка, миллион: топ-10 YouTube-каналов для предпринимательского вдохновения и саморазвития Like, подписка, миллион: топ-10 YouTube-каналов для предпринимательского вдохновения и саморазвития

YouTube-каналы для тех, кто хочет начать путь в предпринимательстве

Inc.
Анна Ковальчук: «Убедилась, что для меня настоящий новогодний праздник возможен только дома» Анна Ковальчук: «Убедилась, что для меня настоящий новогодний праздник возможен только дома»

По-моему, театр — это детский сад для взрослых

Коллекция. Караван историй
«Белград»: фрагмент из нового романа Нади Алексеевой «Белград»: фрагмент из нового романа Нади Алексеевой

Отрывок из романа Нади Алексеевой об «одиночестве в толпе»

СНОБ
Что делать, если шелушится кожа вокруг ногтей: 8 простых лайфхаков Что делать, если шелушится кожа вокруг ногтей: 8 простых лайфхаков

Как придать коже возле ногтей здоровый вид?

VOICE
Здоровая замена Здоровая замена

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

Лиза
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
Всё это приключилось Всё это приключилось

Реальные истории о самых странных и счастливых праздниках

Новый очаг
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
Метаморфозы «маленького дуче» Метаморфозы «маленького дуче»

Как Бенито Муссолини стал полновластным диктатором Италии

Дилетант
Маяк, стадион, заброшенная школа, аэродром — необычные и странные места, где живут люди Маяк, стадион, заброшенная школа, аэродром — необычные и странные места, где живут люди

Нестандартное мышление людей позволил обрести вторую жизнь заброшенным зданиям

Inc.
Время Льва. Зимнее небо Время Льва. Зимнее небо

Об одном из самых крупных зодиакальных созвездий — созвездии Лев

Наука и жизнь
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
Игра на контрастах: как развивается рынок цветных драгоценных камней Игра на контрастах: как развивается рынок цветных драгоценных камней

Как добывают редкие цветные драгоценные камни и в чем их ценность?

Forbes
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
От мини-юбок до сжигания хиджабов: как за 100 лет поменялось положение женщин в Иране От мини-юбок до сжигания хиджабов: как за 100 лет поменялось положение женщин в Иране

Как положение иранок в обществе становилось манипуляцией со стороны властей

Forbes
Ближайшее окружение Ближайшее окружение

Всегда ли удается разместить произведения современного искусства в квартире

СНОБ
А у нас в Рязани... А у нас в Рязани...

Не только грибы с глазами, но и масса всего интересного

Лиза
Юра, мы все развенчали Юра, мы все развенчали

«Мифология советского космоса»: деконструкция космического нарратива

Weekend
Об очередях и амбулаторных картах. Отрывок из книги «Пациентология» Об очередях и амбулаторных картах. Отрывок из книги «Пациентология»

Как устроена очередь в российской больнице

СНОБ
Открытый тупик Открытый тупик

Как Хамфри Богарт превращал любой финал в хеппи-энд

Weekend
Историческая сага: 5 книг для ценителей масштабных историй Историческая сага: 5 книг для ценителей масштабных историй

Романы-саги, которые позволят рассмотреть мировые события с разных точек зрения

Maxim
Кочек нет – но рессоры нужны. Тележки локомотивов и вагонов Кочек нет – но рессоры нужны. Тележки локомотивов и вагонов

Подробно о рессорах, колесных парах и тележках электровозов

Наука и техника
Веган, дауншифтер, прокрастинатор: каким мы видим Льва Толстого сегодня Веган, дауншифтер, прокрастинатор: каким мы видим Льва Толстого сегодня

Разбираемся в нюансах поп-культурного образа Льва Толстого

РБК
Валерий Сухих: «Время требует от депутатов оперативности и профессионализма» Валерий Сухих: «Время требует от депутатов оперативности и профессионализма»

Какие традиции и принципы остаются неизменными в работе заксобрания Прикамья?

ФедералПресс
Открыть в приложении