В табл. 4.4 приведены данные о почвенных ресурсах планеты, о распространении различных типов почв. В зависимости от особенностей структуры, механического и химического состава все типы подразделяются на подтипы, роды, виды и разновидности почв.

Сейчас на Земле по распространенности ведущее положение занимают четыре типологические группы почв:

1. почвы влажных тропиков и субтропиков, преимущественно красноземы и желтоземы, для которых характерны богатство минерального состава и большая подвижность органики (более 32 млн км²);

2. плодородные почвы саванн и степей - черноземы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем (более 32 млн км²);

3. скудные и неустойчивые почвы пустынь и полупустынь, относящиеся к разным климатическим зонам (более 30 млн км²);

4. относительно бедные почвы лесов умеренного пояса - подзолистые, бурые и серые лесные почвы (более 20 млн км²).

Почва существенно биогенна.. Решающую роль в образовании почвы играют растения и комплекс почвенных организмов - эдафон. В его составе, например в почве смешанного леса, около 50% бактерий, 25% грибов, 13% червей, остальная микро-, мезо- и макрофауна (от микроклещей и личинок насекомых до роющих млекопитающих) - 12%. Эдафон составляет 4-7% всей органики такой почвы и вместе с корнями растений участвует в образовании почвенного детрита - мертвого органического вещества. В разных почвах эти соотношения широко варьируют, в целом в них содержится 3-6, до 10% органики. На одном гектаре плодородной земли почва может содержать до 10 т живой биомассы, в том числе до 1 т червей. Детритофаги почвы - черви и личинки насекомых - поглощают вместе с растительными остатками и минеральные частицы почвы, т.е. по существу питаются землей. Они пропускают через свой пищеварительный тракт огромную массу почвы, наиболее ценные компоненты которой почти целиком состоят из их испражнений. На гектаре огородной земли дождевые черви перерабатывают таким образом до 50 и более тонн почвы за год. Они придают почве мелкокомковатую структуру, улучшая ее аэрацию и влагоемкость.

Таблица 4.4

Распространенность основных типов почв мира и степень их освоения

В результате разложения растительного детрита, состоящего из опада и отмерших частей растений, образуются гуминовые вещества - основа почвенного гумуса. Соединяясь с мельчайшими минеральными частицами, гуминовые вещества образуют мицеллы глинисто-гумусового комплекса почвы. Они удерживают на своей поверхности ионы растворимых солей, обеспечивают равновесный ионный обмен с почвенным раствором и тем самым влияют на условия питания растений. Содержание гумуса в почве и мощность богатого гумусом слоя в значительной мере определяют плодородие почвы.

Химический состав почв очень разнообразен. Содержание в почве некоторых ионов имеет большое экологическое значение. Почвы, залегающие на известняках, очень богаты кальцием. На них развивается специфическая кальцефитная растительность. Другие растения, наоборот, избегают высоких концентраций Са²⁺ в почве. Своеобразна растительность засоленных почв, богатых Na⁺ и Сl^– (галофиты солончаков, морских берегов). Активная реакция большинства почв близка к нейтральной (рН 7). Известковые и засоленные почвы имеют щелочную реакцию (рН 8-9), а болотные почвы и торфяники - кислую (рН 4-5). Известны эндемические фитоценозы, связанные с участками почвы, содержащей повышенные количества некоторых микроэлементов. Многие представители почвенной фауны также чувствительны к кислотности и ионному составу почв.

В экосистеме почвы осуществляются разнообразные биотические взаимодействия. Среди них особенно важны мутуалистические связи между корнями растений, микрогрибами и бактериями, которые снабжают друг друга необходимыми элементами питания и обеспечивают такие важные процессы, как фиксация азота и перевод связанных биогенов в усвояемые растениями формы. Установлено, что во многих почвенных ценозах главенствующая роль принадлежит некоторым мицелиальным грибам, образующим сплошные тонкие, но значительные по массе и протяженности сети, как бы управляющие многими бактериальными и ионообменными процессами в почве.

Животные почвы, обитающие в плотной, неподатливой среде, в темноте, хорошо адаптированы к этим условиям. Биомеханические особенности тела позволяют им легко двигаться, проделывать в почве ходы и норы, а редукция зрения замещается превосходным обонянием. Слепыш и крот так хорошо приспособлены к рытью нор, что обмен веществ у них при интенсивных «земляных работах» повышается не больше, чем у других животных при ходьбе.

Поскольку почва - очень рыхлое природное образование (по сравнению с большинством горных пород земной коры), она постоянно находится под угрозой нарушения - эрозии - под влиянием потоков воздуха и воды. В нетронутых человеком природных экосистемах, где почва защищена сплошным растительным покровом или естественным спадом, эрозия протекает медленно и обычно уравновешивается постоянно идущим процессом почвообразования. Но там, где почва лишается естественной защиты в результате распашки, культивации, перевыпаса скота и сведения лесов, возможность эрозии многократно возрастает, вплоть до случаев полного сноса почвенного слоя и явлений опустынивания.

Все рассмотренные выше ресурсы необходимы в первую очередь самой биоте, которая неустанно формирует и воспроизводит условия, необходимые для жизни на Земле, в том числе и для жизни человека. В следующей главе мы рассмотрим, как этими ресурсами распоряжается человек, его экономика.

ГЛАВА V. Техносфера и поглощение природных ресурсов

5.1. Техногенез

Этапы техногенеза. Современному этапу общественного развития предшествовала длительная история становления средств производства, техники и технологий - техногенез.

Техногенез в истории цивилизации - это нарождение техники, создание человеком все более совершенных способов, орудий и устройств для воздействия на окружающий материальный мир с целью создания и потребления благ. Техногенез с экологической точки зрения - это порождение техники, последний по времени этап эволюции, обусловленный деятельностью человека и вносящий в биосферу вещества, силы и процессы, которые изменяют и нарушают ее равновесное функционирование и замкнутость биотического круговорота. Такое представление смыкается с понятием техногенеза, применяемым в геохимии (А.Е.Ферсман, 1937; А.И.Перельман, 1970).

Начало техногенезу положил первый костер, зажженный человеком. Применение огня расширило ареал человека, дополнило собирательство и охоту новыми приемами добывания, приготовления и запасания пищи, зародило возможность будущих термотехнологий. Уже в неолите возникли условия для развития ремесел и профессионального разделения труда. Но человек еще не научился трансформировать энергию огня. Это была эпоха мускульной энергетики, когда в распоряжении человека были только собственная сила, а затем и сила прирученных животных, а также простые механизмы - преобразователи мускульной силы.

Начиная с VIII-XI в. к ним добавляются изобретения, использующие силы воды и ветра. Наступила эпоха механоэнергетики на возобновимых ресурсах. Технические возможности человека расширились, и одновременно усилилось его давление на природу. Уже в эпоху Возрождения (XV-XVII вв.) рост населения, развитие ремесел и торговли, городов и дорог, географические открытия и завоевания, строительство, судостроение, военное дело ускорили освоение новых земель, сведение лесов и дали мощный толчок развитию рудного дела и металлургии, а затем и машин на механическом приводе. Однако наибольшее ускорение и экологическое значение техногенез приобрел с момента появления тепловых машин и начала использования ресурсов ископаемого топлива.

Еще в преддверии промышленной революции, когда уже стал ощущаться дефицит древесного топлива и требовалось повышение эффективности земледелия (XVIII в.) одноступенчатые механические преобразователи природных сил перестали удовлетворять человека. Он постоянно нуждался в концентрации энергии, в повышении ее качества, в увеличении силы и мощности, прилагаемой к объектам деятельности. Появились первые преобразователи тепловой энергии. Наступила эпоха химической теплоэнергетики на невозобновимых энергоресурсах. Как только оказалось, что созданное и контролируемое человеком изделие - машина, состоящая из топки, котла и парового двигателя, может развивать мощность многих лошадиных сил, направление общественного прогресса и дальнейших взаимоотношений человека с природой было однозначно предрешено. Недаром эпитафия на могиле Джеймса Уатта содержит слова: «...увеличил власть человека над природой...».