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

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

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

Дилетант
Жизнь до жизни Жизнь до жизни

Отношения мамы и ребёнка начинаются задолго до появления малыша на свет

Здоровье
Сердце африканского духа Сердце африканского духа

У трапа Париж – Кайенна пассажиры словно по команде достают зеленые буклеты

Вокруг света
Грозные «молодцы» мчались по рельсам Грозные «молодцы» мчались по рельсам

Рассвет и закат боевого железнодорожного ракетного комплекса (БЖРК)

Наука и техника
Егор Кончаловский: «Для хороших отношений с родными нужно иметь возможность их не видеть» Егор Кончаловский: «Для хороших отношений с родными нужно иметь возможность их не видеть»

Егор Кончаловский: каково это — родиться в самой известной киносемье России

Maxim
Эмоциональное техно Эмоциональное техно

Как можно описать стиль эмоциональной архитектуры?

ТехИнсайдер
Конец историй Конец историй

Десять разных, но по-своему идеальных кинофиналов

Weekend
Лазуритовые бусины эпохи бронзы из Омана сделали из афганского сырья Лазуритовые бусины эпохи бронзы из Омана сделали из афганского сырья

Ученые проанализировали лазуритовые бусины, которые археологи обнаружили в Омане

N+1
Клятва Гиппократа, миссия на Марс и ключ от шифров Клятва Гиппократа, миссия на Марс и ключ от шифров

Как ИИ и новые технологии меняют научные подходы и практики

РБК
Сказка, ставшая реальностью Сказка, ставшая реальностью

Константин Маркелов о «дофамин-банкинге» и новой продуктовой культуре корпораций

Правила жизни
Камчатка: необычному региону — необычные законы Камчатка: необычному региону — необычные законы

Приоритеты деятельности регионального камчатского парламента

ФедералПресс
Что такое психогенное переедание, или binge eating Что такое психогенное переедание, или binge eating

Психогенное переедание: как его распознать и можно ли вылечить?

ТехИнсайдер
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
Исторический продукт Исторический продукт

Водка — напиток, который почему-то считают русским: разбираемся в заблуждениях

Зеркало Мира
Переплавка Луны омолодила ее на пару сотен миллионов лет Переплавка Луны омолодила ее на пару сотен миллионов лет

Планетологи заново оценили возраст Луны, теперь он составляет 4,43–4,53 млрд лет

N+1
«У человечества сейчас сказочный период» «У человечества сейчас сказочный период»

Юрий Колокольников о моде на сказки, глобализации, инопланетянах и котах

Правила жизни
Нечеловеческим животным отказали в чувстве справедливости Нечеловеческим животным отказали в чувстве справедливости

Ученые не обнаружили у животных непринятия несправедливости

N+1
Леонела Мантурова: «Не зарекаюсь ни от комедийных, ни от драматических ролей» Леонела Мантурова: «Не зарекаюсь ни от комедийных, ни от драматических ролей»

Поговорили с актрисой о съемках в исторической экшен-драме «Злой город»

VOICE
Виктор Тульчинский: «До сих пор считаю уход Ефремова из «Современника» ошибкой» Виктор Тульчинский: «До сих пор считаю уход Ефремова из «Современника» ошибкой»

В театре «Современник» царил дух товарищества

Коллекция. Караван историй
Самому популярному галлюциногенному грибу нашли ближайшего родственника в Африке Самому популярному галлюциногенному грибу нашли ближайшего родственника в Африке

Находка ученых позволила реконструировать происхождение Psilocybe cubensis

N+1
Космический прогресс и коммунизм во всем мире: как в советское время люди представляли себе XXI век Космический прогресс и коммунизм во всем мире: как в советское время люди представляли себе XXI век

Самые интересные представления о XXI веке от людей прошлого

ТехИнсайдер
Окно в Сибирь Окно в Сибирь

Сибирь: чем так притягивает туристов этот суровый край?

Лиза
Фатима Дзгоева: «Многие ищут средство Макропулоса, только не от старения, а для похудения. Но его ещё никто не придумал, оно в нас самих» Фатима Дзгоева: «Многие ищут средство Макропулоса, только не от старения, а для похудения. Но его ещё никто не придумал, оно в нас самих»

Фатима Дзгоева об ожирении, воспалительных клетках и ИМТ

Здоровье
Белорусский феномен Белорусский феномен

В июне в Минске прошла II Международная выставка индустрии безопасности

Обозрение армии и флота
Укротители змей Укротители змей

Как встретить хозяйку нового года по всем правилам, чтобы год принес счастье

Добрые советы
Возвращаться домой Возвращаться домой

Обновленный Geely Coolray и тяга к жизни

Автопилот
Балджи у далеких ярких субмиллиметровых галактик сформировались за счет вспышек звездообразования Балджи у далеких ярких субмиллиметровых галактик сформировались за счет вспышек звездообразования

Телескопы ALMA и «Джеймс Уэбб» наблюдали балджи у субмиллиметровых галактик

N+1
Зачем волки воют, а люди – поют Зачем волки воют, а люди – поют

Зачем и как млекопитающие используют акустическую коммуникацию

Знание – сила
Строительство нового жилья: «Судьба льготной ипотеки определит будущее отрасли» Строительство нового жилья: «Судьба льготной ипотеки определит будущее отрасли»

Как можно ускорить строительство новых многоквартирных домов?

ФедералПресс
Скрытые отсылки: 6 фильмов и сериалов с интересными пасхалками Скрытые отсылки: 6 фильмов и сериалов с интересными пасхалками

6 фильмов и сериалов со скрытыми намеками

Maxim
Открыть в приложении