О чем говорят и молчат почвы: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Расселяясь по Земле, расширяя свою хозяйственную деятельность, человек постоянно “мучает” почву: то приведет скот на почву и тот со временем вытопчет пастбище. То распашет целину, посеет зерно и за несколько лет совсем обессилит ее. Оставит человек в покое израненную почву, “пустит ее в залежь”, дождется, пока она восстановит свои силы, и снова склоняется над ней. Долгое время так и складывались отношения между человеком и землей (почвой): человек убежит с израненной земли, а она промолчит в ответ на его насилие и со временем залечит раны.

Но все изменилось, когда он привел на поля трактора, стал обсыпать посевы химикатами, строить громоздкие плотины на реках, собирающих воду со всего континента. Почве недостает ни сил, ни времени, чтобы восстановиться, да и человеку уже некуда бежать, нет для него свободной земли.

За тысячелетия своей практики человечество накопило много наблюдений о жизни почв и сообразовывало свою хозяйственную деятельность с подмеченными особенностями и закономерностями. Этих знаний хватало, пока земля обрабатывалась сохой с использованием живой силы пахаря и лошади, то есть когда развитие земледелия шло экстенсивным путем.

Но с переходом к интенсивному земледелию возникла потребность в науке о почве. Эта наука — генетическое почвоведение — была создана выдающимся русским естествоиспытателем, профессором Петербургского университета В. В. Докучаевым.

У этой науки есть свой “паспорт”. Местом ее рождения можно считать Петербургский университет, датой рождения — 1883 год, год защиты Докучаевым докторской диссертации “Русский чернозем”.

В чем же суть открытия Докучаева? Он отделил от неопределенного, обыденного (научно некорректного) представления о земле представление о почве как особом естественноисторическом теле природы. И дело здесь, конечно, не в смене названия, а в глубоком научном анализе состава, свойств, происхождения и истории развития почв, облегчающем понимание того, как возникает плодородие почв, что делал человек с почвами и что надо делать, чтобы жить и развиваться в согласии друг с другом. Кстати, смена названия объясняется не прихотью ученого, а вполне объективной необходимостью. Давайте разберемся. У слова “земля” три понятийных значения. Земля (с большой буквы) — это третья по счету от Солнца планета. Земля (с малой буквы) — это территория, площадь, угодье, измеряемые в квадратных километрах, гектарах, акрах, а раньше — в десятинах. И, наконец, земля — почва, обладающая свойствами, резко отличающими ее от грунта или почвообразующей породы. Бесплодный грунт и плодородная почва — разницу между ними понимает каждый. Есть ли разница в том, как называть: земля или почва? В том и беда, что на почву смотрят, как на землю–грунт, и вытворяют с ней такое, что иначе как насилием не назовешь. Что же делать? С чего начать? Начинайте с раздумий о земле, о почве. Почитайте классиков. Будьте прежде всего мыслящими людьми, вникните в жизнь почв и их судьбу. Поймите их роль на планете. Не торопитесь. Если бы почвы могла говорить, они бы крикнули словами Юлиуса Фучика: “Люди, я любил вас, будьте бдительны!”

Еще до Докучаева возникали, сменяя друг друга, физические и химические теории структуры и свойств почв, теории, объясняющие произрастание на них растений, — теории водного, гумусового, минерального питания. Эти теории жили обычной для науки жизнью — соперничая и выясняя отношения между собой. В каждой из них содержался момент истины. Но только момент. Ни одна из них “не дотягивала” до того, чтобы стать наукой о почве.

Причина, как понял Докучаев, заключалась в том, что эти теории создавались специалистами: геологами и минералогами, физиками и химиками, биологами и агрономами, подходившими к изучению почвы с меркой понятий, принципов и методов исследования, сложившихся в их специальностях. Как говорится, “специалист флюсу подобен”. Такой подход позволяет немало узнать о почве, но не выясняет главного: почему почва обладает целой совокупностью свойств, которые делают ее столь устойчивой и плодородной.

Это простой эмпирический факт, но как не просто было найти теоретическое его объяснение. Первый шаг, сделанный Докучаевым на пути к созданию учения о почве, заключался в признании почвы как особого природного тела, сложного, динамичного и вместе с тем целостного, существующего самостоятельно по своим собственным внутренним закономерностям.

Казалось бы, каждодневная практика на протяжении многих тысячелетий должна была давно привести к такому выводу. Почему же наука не сделала этого шага до Докучаева?

Дело в том, что естествознание еще находилось в тисках метафизики, идея развития только пробивала себе дорогу, да к тому же лишь в отдельных областях. А чтобы создать науку о почве, иначе говоря, дать развернутое теоретическое понятие о ней, нужно было показать, что почва есть результат и в то же время процесс многовекового взаимодействия живой природы с неживой. Только в этом качестве почва и является самостоятельным телом природы, что и зафиксировал Докучаев в своем определении почвы. Это обусловило переход от аналитического к синтетическому способу мышления, от изучения отдельного свойства вне его связи с остальными — к выявлению интегральных. природных объектов и изучению процесса их развития.

Учение о почве как о взаимодействии живого с неживым вбирает в себя все области естество знания. Это объясняет, почему так труден и сложен был переход от эмпирического представлена о почве, отложившегося в многочисленных образах и выражениях в народном сознании, к наук о почве. Трудность состояла не только в создании еще одной из многочисленных научных дисциплин. Требовалось переосмысление строения и самой типа мышления всего естествознания в целом, при ведшее в наши дни к созданию биосферного естествознания. Докучаев прекрасно понимал эту историческую особенность, в которой рождалась наука о почве. Вот что он писал: “Не подлежит сомнению, что познание природы — ее сил, стихий, явлений и тел — сделало в течение 19‑го столетия такие гигантские шаги, что само столетие нередко называют веком естествознания, веком натуралистов. Но, всматриваясь внимательнее в эти величайшие приобретения человеческого знания — приобретения, можно сказать, перевернувшие наше мировоззрение на природу вверх дном, особенно после работ Лавуазье, Лайела Дарвина, Гельмгольца и др., — нельзя не заметить одного весьма существенного и важного недочета. Изучались, главным образом, отдельные тела минералы, горные породы, растения и животные и явления, отдельные стихии — огонь (вулканизм), вода, земля, воздух, в чем, повторяем, наука и достигла, можно сказать, удивительных результатов, но не их соотношения, не та генетическая вековечная и всегда закономерная связь, какая существует между силами, телами и явлениями тельными, животными и минеральными царствами, с одной стороны, человеком, его бытом и даже духовным миром — с другой. А между тем именно эти соотношения, эти закономерные взаимодействия и составляют сущность познания естества, ядро истинной натурфилософии — лучшую и высшую прелесть естествознания. Они же… должны лежать в основе и всего склада человеческой жизни”.

Создание учения о почве вызвало цепную реакцию фундаментальных научных открытий философского и общенаучного характера.

Накопление огромного фактического материала в естествознании в конце XIX — начале XX веков настоятельно требовало обобщения разнообразных сведений о природе и синтеза концепции о Земле как планете, ее составе, структуре и энергетике. Созданное Докучаевым новое направление в естествознании послужило основой для развития естественноисторической концепции о материи как объективной реальности и о ее строении.

Эта концепция позволяет правильно понять законы, управляющие развитием окружающей нас природы. Только зная, как возникло и развивалось то или иное природное явление или объект, можно научно понять и объяснить современность, составить надежный научный прогноз будущего. Наука знает много разных концепций и классификаций — частных и общих, больших и малых, длительно живущих или быстро отошедших в Прошлое, но достигнуть уровня фундаментальности могут только те, что основаны на историзме. Назовем три такие научные концепции: дарвинизм, центральное звено которого — учение о происхождении видов путем естественного отбора, основанное на сравнительно–историческом анализе, преимущественно палеонтологическом; учение Докучаева и Вернадского о почвах, ландшафтах и биосфере, основанное на естественноисторическом анализе происхождения и развития этих сложных природных планетарных объектов; марксистско–ленинская концепция о развитии общества, основанная на историческом материализме.

Эти концепции — настоящие жемчужины современной науки. Они всесильны, верны и, что очень важно, постоянно развиваются. В них заложено здоровое начало здорового развития науки о природе.

За несколько десятилетий до открытий Докучаева Ф. Энгельс писал о трех великих открытиях XIX века в области естествознания, проложивших путь к научному, теоретическому пониманию материального единства мира в его многообразии и развитии: открытие эволюционного развития органического мира, закона сохранения и превращения энергии и, наконец, открытие клетки как универсальной элементарной структуры живой материи.

В XX веке, ознаменовавшемся, по словам академика Вернадского, “взрывом научного творчества”, была создана концепция биосферы, человечество освоило энергию атомного ядра и вышло в Космос. Эти выдающиеся открытия подтвердили фундаментальное положение естествознания о существовании трех основных проявлений материи как объективной реальности — реальности — Космоса, реальности микромира и реальности биосферы, включающей человечество как составную часть. Соответственно у науки есть четыре задачи: познать Космос, познать микромир, познать биосферу и познать человечество (“познай самого себя”). К сожалению, разработке концепции биосферы было уделено (если иметь в виду общий массив научной дятельности человечества на протяжении всего нашего века), можно сказать, ничтожное внимание. А ведь не зная прошлого, нельзя понять будущего.

Поразительным является тот факт, что фундаментальные концепции или теории имеют многочисленные выходы в практику наших дней и особенно в самую ответственную ее область — планирование крупных акций людей, народов и человечества в целом на обозримое будущее, что крайне важно в связи с возникновением главной диалектической проблемы “Биосфера и человечество”. Совершенно очевидно, что взаимодействие естественноисторического подхода к анализу биосферы и исторического подхода к анализу развития общества приведет к синтезу новой, соответствующей началу третьего тысячелетия концепции, которая, несмотря на значительную новизну и актуальность, сохранит в качестве основного звена исторический метод.

Таким образом, теоретической основой научного разрешения главной проблемы грядущего тысячелетия, — проблемы “Биосфера и человечество” станет биосферное естествознание, включающее учение о человеке (человечестве). И тем сильнее наша гордость за то, что у основания этой науки стоят два великих русских ученых, два крупнейших натуралиста — В. В. Докучаев и В. И. Вернадский.

Наша планета, несущаяся в космическом просторе вокруг Солнца в великом безмолвии и фантастическом холоде, состоит из нескольких оболочек — геосфер. Некоторые из них имеют физико–космическое происхождение, некоторые — порождены планетной историей, как всегда имеются переходные и смешанные варианты. Всем известно значение озонового экрана, сантиметровой оболочкой охватывающего нашу планету. Лежащий под ним воздушный океан разделен на несколько сфер. Легкая газовая геосфера — атмосфера — планеты подстилается жидкой оболочкой — гидросферой. Две трети площади Земли занимает соленый океан, а одну треть — суша, покрытая живым веществом, на 90 и более процентов состоящим из “живой” воды. Кроме того, в структуру суши входят реки, болота, озера, ледники и почвенные воды. Твердая фаза планеты представлена литосферой, или земной корой. Ниже залегает мантия Земли. Таково статическое строение нашей планеты, имеющей радиус в шесть тысяч километров, или шесть миллионов метров. Напомним, что мощность почвы (“кожа” планеты) не превышает одного метра.

В динамическом аспекте между этими геосферами осуществляется с той или иной скоростью геохимический и энергетический обмен. Скорость круговорота химических элементов между геосферами измеряется геологическими временами, варьируя от быстрых круговоротов (десятки, сотни, тысячи лет) до медленных и очень медленных (миллионы, десятки и сотни миллионов лет). С некоторой определенностью можно утверждать, что геохимические потоки вещества и энергии и их производные — круговороты атомов — проходят только в легких оболочках планеты: газовой, жидкой и минералогически легкой домантийной части литосферы, то есть до глубины не более 30 километров. Ядро Земли не охвачено этими потокам” и круговоротами. Возникают вопросы: почему на планете Земля только верхние оболочки пронизаны потоками энергии и вещества? Где сила, приводящая все в движение? Где управляющая система этих планетарных механизмов?

На выяснение этих вопросов ученые потратили века научных поисков и размышлений. Ответ был найден только в начале нашего столетия, когда русский ученый В. И. Вернадский создал общее учение о биосфере, открыл управляющую, с кибернетической точки зрения, систему биосферы — живое вещество, которое за геологически длительное время (три–четыре миллиарда лет), захватив солнечную космическую энергию и превратив ее в энергию связи химических веществ, в корне изменило и преобразовало исходное планетное вещество в особое космическое состояние — биосферу.

Совершенно очевидно, что сгущения живого вещества на планете как по массе, так и по разнообразию определяют масштаб трансформации солнечной энергии в энергию земных химических связей. Это происходит в “живой” части биосферы — в витасфере Земли, или, что то же самое, в ее современном биогеоценотическом покрове, где живет живая жизнь. И так было всегда: следы былых витасфер мы находим в виде торфяников, пластов угля, нефти, известняков, сланцев и т. д. “былые биосферы”, по Вернадскому). В этом смысле биосфера уникальна, и она состоит из пластов былых витасфер, где некогда шли активные биогеохимические процессы, которые ныне совершаются в современной витасфере Земли на стыке твердой, жидкой и газовой оболочек планеты. Совокупность былых и современных витасфер и есть биосфера Земли — с глубин 10—30 километров до высот 20—25 километров, считая от нашей головы как от физического, и космического репера.

Биосфера Земли, по В. И. Вернадскому, — это общепланетарная оболочка, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью совокупностей живых организмов (живым веществом) в течение геологического времени. В отличие от биологии, изучающей живые существа и их сообщества во всем их разнообразии состава и жизнедеятельности на всех уровнях организации жизни (макромолекулярном, клеточном, организменном и др.), учение о биосфере в трактовке В. И. Вернадского рассматривает живые организмы как нечто целое и единое, как живое вещество, то есть совокупность всех живых организмов с точки зрения их глобальной геохимической и энергетической роли в масштабе геологического времени. Деятельность живого вещества на планете создала условия для появления человечества и обеспечила его существование и эволюцию. В основе биосферы как планетарного явления лежит организованность, представляющая собой функцию взаимодействия живого вещества с энергетическими, геохимическими и информациионными потоками за время длительной эволюции Земли.

Рассматривая роль живого вещества в геологическом и космическом ракурсах, В. И. Вернадский пришел к выводу об огромной мощности биосферы (в несколько километров) и разнообразии ее состава. Особо следует оценить слова Вернадского:

“Биосфера не есть только так называемая область жизни. Это резко сказывается в ее веществе. Вещество ее состоит из семи глубоко разнообразных частей, геологически неслучайных”. Далее он выделил эти семь частей: живое вещество, биогенное вещество, косное вещество, радиоактивное вещество, биокосное вещество, рассеянные атомы, вещество космического происхождения. Отсюда вытекает, что биосфера — понятие планетарное, широкое, намного превосходящее по объему поле исследования биолога и почвоведа, которое ограничивается “областью жизни”. Вот почему при всей яркости термина “биосфера”, при всей оригинальности и глубине общего учения о биосфере его нельзя полностью отождествлять ни с “областью жизни”, ни с дисциплинами, ее изучающими.

По массе доля живого вещества в биосфере ничтожно мала, но по эффекту преобразования вещества и энергии, взятому в масштабе геологического времени, она огромна. Практически в биосфере все атомы подавляющего числа элементов периодической системы Менделеева прошли в своей истории через состояние живого вещества. Находясь в вечном круговороте, атомы не знают покоя, входя в состав то одного, то другого соединения, участвующего в больших и малых биогеохимических циклах миграции на суше, в океане, атмосфере, подземных водах и породах.

Живое вещество со своими геохимическими функциями, создав биосферу, настолько преобразовало лик Земли, что мы можем говорить об уникальности нашей планеты среди других планет Солнечной системы. Возраст Земли как космического тела оценивают в 5—5,5 миллиарда лет. Возраст находок ископаемых остатков организмов — 3—3,5 миллиарда лет. Время появления живых организмов на Земле благодаря новым отбытиям все более отодвигается в глубь геологических веков, а исходя из геохимических представлений В. И. Вернадского, жизнь на планете вечна, то есть она появилась приблизительно одновременно с возникновением Земли. И все это время живое вещество перерабатывало вещество литосферы, гидросферы и атмосферы. Естественно, что главная задача современной науки о биосфере состоит в количественной оценке основных параметров живого вещества и его работы по организации биосферы, что, в первую очередь, сводится к определению количества биомассы на суше и в океане. По приблизительным подсчетам, биомасса единовременно живущих организмов на Земле составляет 2,423х10¹² тонн, а на долю водных приходится всего 0,003х10¹² тонн. Вес растений–фотосинтетиков на Земле составляет 2,4х10¹² тонн, а вторичных организмов (животных) — 0,023 10¹² тонн. Предполагалось что биомасса микроорганизмов значительно меньше биомассы живого вещества, сосредоточенного в Мировом океане. Однако в последнее время установлено, что, несмотря на то что океан занимает две трети поверхности Земли, он почти в 1000 раз уступает суше по запасам живого вещества. С биосферной точки зрения океан — это биологическая пустыня. Окончательная, точная инвентаризация биомассы живого вещества планеты еще не проведена, но порядок величин установлен, по–видимому, правильно.

Однако важно не только оценить массу живого вещества на планете. Необходимо знать его видовое разнообразие, то есть знать, какие виды обитают на Земле, сколько и какова численность каждого вида, каков их вклад в энергетический и геохимический круговорот веществ. При этом нельзя упускать из поля зрения важнейший показатель — скорость размножения организмов. По разным оценкам в наше время на Земле существует около 3,5 миллиона биологических видов, из них на долю растений приходится около 500000 видов. Остальная часть видов приходилась на животных и микроорганизмы, учет и систематика которых далеки от завершения.