Жизнь в почве - Меркурий Сергеевич Гиляров Страница 12

Велико значение почвы и как своеобразного геохимического экрана. Это особенно актуально в связи с загрязнением ландшафтов тяжелыми металлами, такими, как свинец, ртуть, кадмий. Сейчас встает задача обеспечить замкнутый круговорот воды и многих других веществ, создать искусственные среды, из которых в окружающее пространство токсичные компоненты практически не выносились бы. И конечно, абсолютно недопустимо, чтобы те или иные государства использовали для захоронения вредных отходов территории слаборазвитых стран, где «мало отходов и много окружающей среды». Так геохимия соприкасается с социальными и политическими проблемами современности.

Живое вещество

Само понятие «живое вещество», весь комплекс представлений о его геохимической деятельности введены в науку В. И. Вернадским. Гениальная его работа «Биосфера» известна достаточно широко, но не все знают, что к созданию учения о биосфере и ноосфере, многих принципиально новых направлений в науке Вернадский пришел через почвоведение.

На Украине он начинал свой путь под руководством В. В. Докучаева с оценки черноземов Полтавщины и Приднепровья. На протяжении всей своей долгой творческой жизни ученый сохранил глубокий интерес к почвоведению, к практике сельского хозяйства. Значительная часть громадного научного наследия Вернадского непосредственно связана с разработкой фундаментальных проблем почвоведения.

Его интересовала роль живого вещества в создании почвы, биогеохимическая роль алюминия и кремния в почвах, значение почвенной атмосферы и ее биогенной структуры, роль почвенных растворов в биосфере, биогеохимический круговорот, распространение радиоактивных элементов и их накопление живыми организмами.

Учениками Вернадского были ученые, работы которых определили лицо и проблематику геохимии: академики А. Е. Ферсман, В. Г. Хлопин, Д. И. Щербаков, А. А. Полканов, А. П. Виноградов, А. А. Твалчрелидзе, члены-корреспонденты Академии наук СССР А. А. Сауков, К. А. Власов, К. А. Ненадкевич.

В 1919 году Вернадский организовал Украинскую академию наук и стал ее первым президентом. Судьба, однако, распорядилась так, что многие фундаментальные работы Вернадского о деятельности живого вещества в биосфере стали известны широкому читателю несколько десятилетий спустя после смерти их автора, в том числе написанная в начале 20-х годов и опубликованная в 1978 году книга «Живое вещество». А в 1984 году январский номер журнала «Наука и жизнь» украсила впервые увидевшая свет работа Владимира Ивановича «Об участии живого вещества в создании почв», которая 65 лет лежала в архивах. Что же именовал ученый живым веществом?

«Под именем живого вещества, — писал В. И. Вернадский в 1919 году, — я буду подразумевать всю совокупность всех организмов, растительности и животных, в том числе и человека. С геохимической точки зрения эта совокупность организмов имеет значение только той массой вещества, которая ее составляет, ее химическим составом и связанной с ней энергией. Очевидно, только с этой точки зрения имеет значение живое вещество и для почвы, так как, поскольку мы имеем дело с химией почв, мы имеем дело с частным проявлением общих геохимических процессов… Живое вещество, вошедшее в состав почвы, обусловливает в ней самые разнообразные изменения ее свойств, обычно не учитываемые в почвоведении. На первом месте я остановлюсь здесь на его влиянии на мелкоземлистость почвы, ибо это свойство почвы является самым основным и резким ее отличием от всех других продуктов земной поверхности. Оно же определяет ход всех химических реакций в почве и делает из почвы активнейшую область с химической точки зрения в биосфере».

Тогда же ученый впервые высказал мысль об органогенном парагенезисе как факторе геохимических преобразований — совместном нахождении химических элементов в живом веществе, которое определяется биологическими свойствами организмов, а не химическими свойствам элементов. К основным элементам органогенного парагенезиса Вернадский относил C, O, H, N, S, P, Cl, K, Mg, Ca, Na, Fe, к которым обычно присоединяют еще Si, Mn, F, J, Co, B, Ba, Sr, Pb, Zn, Ag, Br, Y и т. д. В живом организме всегда содержится не менее 20–25 химических элементов, эти элементы оказываются вместе после гибели живого в исключительно малых объемах, высоких концентрациях и в соотношениях, которые определяют жизнь.

Вернадский здесь высказался с присущей гению ясностью: «…в почве нет химических процессов вне участия в них живой материи и продуктов ее измерения».

Но измерять количество живого вещества в почвах и на планете в целом биологи и почвоведы научились не сразу, даже когда поняли, что делать это необходимо. Еще медленнее шло познание химического состава растений, животных, микробов, тех химических реакций, которые благодаря им осуществляются в почве.

Еще Вернадский отмечал, что масса растений в 10–100 тысяч раз превышает массу животных, и ему было хорошо известно о почвообразующей деятельности дождевых червей и грызунов, термитов и муравьев, о биохимических процессах в почвах, вызываемых микробами. Но точную количественную меру всем этим явлениям биологи нашли только в наши дни.

Многие поколения ученых интересовались жизнью корневых систем растений, почвенных животных и микроорганизмов. Они вели наблюдения, собирали и классифицировали материал. Постепенно вырабатывались и точные количественные методы учета. А подвела итоги всей этой работы Международная биологическая программа — МБП.

В 60-х годах нашего века началось планомерное изучение всей биосферы, в том числе и наземных биогеоценозов. Исследовали состав растительного покрова, его массу, ее ежегодный прирост, отмирание и разложение растительных остатков. Учитывали количество разных химических элементов, поступающих в растения и возвращающихся в почву с опадом. Определяли, какую часть биомассы составляют корни, листья, стебли. Исследования по международной программе резко изменили оценку роли животных и микроорганизмов в биологическом круговороте и почвообразовании.

Международная биологическая программа предусматривала «глобальное комплексное изучение биологических основ продуктивности и благосостояния человека» и первоначально была рассчитана на восемь лет. В ней участвовали 58 стран, и еще в 33 странах разрабатывались отдельные пункты программы. Основные исследования велись самостоятельно каждой страной на строго добровольных началах, за счет национальных средств.

Об окончательных научных итогах говорить пока рано, но некоторые выводы сделать все же можно. Вероятно, главный из них в том, что первый опыт международного сотрудничества в области биологии показал плодотворность разработки на международной основе тех ее капитальных проблем, которые трудно решить в национальных границах. МБП активизировала изучение продуктивности биосферы, что имеет очень большое значение.

Собранные в разных ландшафтно-климатических зонах земного шара сведения помогут провести другую международную программу — «Человек и биосфера», которая в известной мере явится продолжением МБП.

МБП убедительно доказала опасность неблагоприятных изменений природной среды, особенно загрязнения в результате деятельности человека. И в рамках МБП возникла идея создания глобальной биологической службы, без которой невозможно определить тенденции таких изменений.

Так сколько же биомассы вокруг нас? В умеренной полосе СССР в лесах основная биомасса сосредоточена в древесине, ее — от 100 до 400 тонн на гектар. Эта биомасса многолетняя, в почву ежегодно