Экосистемные (биогеоценотические) функции почв

Почва, будучи составной частью любого наземного биогеоценоза, выполняет ряд биогеоценотических функций (рис. 1.4).

Рассмотрим основные экосистемные функции почвы, а также влияние на них различного рода деградационных процессов.

1. Функции почвы, обусловленные физическими свойствами: жизненное пространство; жилище и убежище; механическая опора; депо семян и других зачатков.

Рис. 1.4. Экосистемные (биогеоценотические) функции почвы [21]

В рассматриваемом аспекте наиболее важными являются такие физические свойства почвы, как структура, плотность, влагоемкость, водопроницаемость, температура, теплопроводность и пр. При деградации почвы физические свойства почв в большинстве случаев изменяются в последнюю очередь.

Многочисленные данные свидетельствуют, что при различного рода деградационных процессах ухудшается структура почвы, увеличивается плотность, уменьшается общая порозность, снижается водопроницаемость, ухудшается водно-воздушный режим почв. В результате девегетации усиливаются процессы эрозии и дефляции почвы. В последнем случае наблюдается разрушение почвы, которое делает невозможным выполнение ею не только группы функций, связанной с физическими свойствами, но и любых других функций.

2. Функции почвы, связанные преимущественно с ее химическими, физико-химическими и биохимическими свойствами: источник элементов питания; депо влаги, элементов питания и энергии; сорбция веществ, поступающих из атмосферы и с грунтовыми водами; сорбция микроорганизмов; стимулятор и ингибитор биохимических и других процессов.

Выполнение перечисленных функций зависит от таких свойств почвы, как содержание и запасы гумуса и элементов минерального питания, влагоемкость, щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные условия, активность ферментов и т. д. Изменение указанных свойств происходит уже при менее значительном антропогенном воздействии на почву.

Большинство деградационных процессов ведет к снижению содержания и запасов гумуса в почве. Возможны и изменения его качественного состава. Как правило, тормозятся процессы азотфиксации, аммонификации, нитрификации и минерализации. Это приводит к снижению содержания в почве доступных растениям форм азота, фосфора и других элементов их питания. Происходит ухудшение питательного режима почвы. Очень часто изменяется реакция среды (pH). В одних случаях увеличивается кислотность почвы, например при вторичном подкислении, в других — происходит подщелачивание, к примеру при осолонцевании. Изменение окислительно-восстановительного потенциала почвы в основном зависит от степени изменения щелочно-кислотных условий. Деградация почв практически всегда ведет к снижению ее ферментативной активности.

3. Информационная группа функций почвы: сигнал для ряда сезонных и других биологических процессов; регуляция численности, состава и структуры биоценозов; пусковой механизм некоторых сукцессий; «память» биогеоценоза.

По сравнению с вещественной и энергетической сторонами природных процессов и явлений информационный аспект исследуется относительно недавно. Отчасти именно поэтому сведения о влияния антропогенных воздействий на данную группу экологических функций почвы практически отсутствуют. Однако именно эти характеристики оказываются особенно чувствительными и первыми подвергаются изменению.

Наиболее хорошо изучены здесь вопросы изменения численности, состава и структуры биоценозов. По имеющимся данным, любое антропогенное воздействие может оказать значительное влияние на общую численность, видовой состав и активность почвенной микробиоты. В зависимости от характера воздействия численность почвенных микроорганизмов может снижаться, не изменяться и даже увеличиваться. Более однозначными являются изменения состава и структуры комплекса почвенных микроорганизмов. В большинстве случаев наблюдается снижение видового разнообразия. Учитывая глобальный характер деградации почв, сужение видового разнообразия атропогенноизмененных экосистем представляет собой очень опасную тенденцию, тем более что проявляется она уже при незначительной степени воздействия.

4. Целостные биогеоценотические функции почвы: аккумуляция и трансформация веществ и энергии, находящихся в биогеоценозе или поступающих в него; санитарная функция; буферный и защитный биогеоценотический экран; условия существования и эволюции организмов.

Выполнение почвой этой группы функций зависит от всех ее свойств. На примере данной группы наиболее отчетливо прослеживаются обратные связи между влиянием антропогенного фактора и способностью почвы выполнять свои экологические функции. С одной стороны, именно указанные функции призваны предотвращать негативные последствия, например загрязнение почв, с другой стороны, когда свойства почвы, определяющие эти функции, не выдерживают антропогенного пресса и происходит срыв в их работе, тогда и возникают нарушения в функционировании почвы и всей экосистемы. Именно как устойчивость данных функций должна пониматься устойчивость почвы к деградационным процессам. Ухудшение целостных функций почвы, как правило, происходит одновременно с ухудшением группы химических, физико-химических и биохимических функций почвы.

Об антропогенном влиянии на группу целостных биогеоценотических свойств почвы можно судить по показателям фитотоксичности почвы, урожайности и качеству урожая. Деградирующим почвам свойственно усиление фитотоксических свойств, снижение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции.