"ПОЧВА - ЖИВОЙ НЕЗАМЕНИМЫЙ КОМПОНЕНТ БИОСФЕРЫ И ЕЕ ЭКОСИСТЕМ"
В.А.КОВДА, 1968 г.
В истории Почвоведения неоспорим приоритет России, благодаря В.В.Докучаеву. У Германии приоритет в агрохимии устоялся, благодаря Либиху. Но вот академик В.Г.Минеев обнаружил в посмертных публикациях Лавуазье описание теории минерального питания, сформулированное за 50 лет до Либиха. Значит приоритет должен быть у Франции. Но наш земляк А.Т.Болотов опубликовал теорию минерального питания при жизни за 100 лет до Либиха, значит, приоритет реально принадлежит России. Но академика В.Г.Минеева больше волнует приоритет Франции.
Такой казус может приключиться с новой парадигмой Почвоведения (слайд Почва), которую 50 лет назад заявил В.А.Ковда.. В докладе «Биосфера и человечество» на Генеральной конференции ЮНЕСКО (1968), открывшем Программу «Человек и биосфера», он призвал будущих участников Программы изучать почву как живой незаменимый компонент биосферы. Эту идею одобрил в 1974 г. Х-й Конгресс почвоведов в Москве. Для реализации новой идеи В.А.Ковда создал Пущинскую Биосферную станцию, которую после 10 лет успешной работы в сети ЮНЕСКО закрыл новый директор, ныне академик, М.С.Кузнецов со словами: «Экология нам не нужна, нам нужна продовольственная программа». Он загубил в зародыше идею изучения механизма функционирования почв как основы разумного управления почвенным плодородием. Продолжать пришлось в эксперименте «Убсу-Нур». Там же родилась и Функциональная экология.
О зарождении в трудах В.А.Ковды Третьей парадигмы почвоведения мы писали в статье «О разработке экологической концепции в почвоведении» (Керженцев А.С. Почвоведение, 1995, № 7, с.811-816.).
Учение о биосферных функциях почвы, которое ее авторы Г.В.Добровольский и Е.Д.Никитин выдают за новую парадигму, по существу объединячет первую и вторую парадигму почвоведения. Согласно их утверждению почва как биокосное тело природы является не только объкетом труда и средством производства, но также жилищем для животных и далее список двух десятков ролей, которые почва играет для других природных объктов и для человека, оставаясь в рамках парадигмы Докучаева.
Почва как компонент биосферы выполняет одну важнейшую функцию в метаболизме биосферы – функцию катаболизма – диссимиляции сложных органических веществ отмершей биомассы в простые минеральные элементы, которые обеспечивают выполнение фитоценозом функции анаболизма – ассимиляции простых минеральных элементов в сложные органические вещества живой биомассы. Эти две функции создали цикл метаболизма экосистемы, замкнутый на 99%, сократив потери и потребности до 1% биомассы. Живой педоценоз обеспечил высокую степеньзамкнутости цикла метаболизма экосистем и превратил ограниченный запас биофильных элементов в постоянно обновляемый, а потому бесконечный ресурс по В.Р.Вильямсу (1949).
Некоторые почвоведы считают, что режимы температуры и влажности почвы являются режимом ее функционирования почвы. Это утверждение в принципе неверно, поскольку температура и влажность почвы это факторы, которые управляют механизмом функционирования почвы. Парадокс в том, что управляющие факторы есть, а самого механизма функционирования нет. Никто не знает, какими параметрами его измерять, по каким критериям его оценивать. Частично отвечают требованиям метаболизма экосистем режим газовой эмиссии из почвы и режим лизиметрических вод. Но они измеряются по отдельности и интерпретируются без связи с другими режимами и тем более как составляющие режима метаболизма экосистемы. В нашем эксперименте «Экотрон-97» удалось имитировать функцию катаболизма экосистемы и получить результаты функционирования в газовой, водной и твердой фазах экосистемы и педотрона.
В последние годы стала популярной фраза о структурно-функциональной организации природных систем, которая базируется на атрибутах структуры, но упоминает о функциях, когда не может объяснить явление с позиций структуры. Это создает видимость использования функций, а на самом деле только отвлекает от их изучения. Для оценки функции почвы нужно изучить механизм ее функционирования в цикле метаболизма экосистемы, о чем мы писали больше 10 лет назад (Керженцев,1995, 2006).
Попытки изучения механизма функционирования почвы в истории почвоведения предпринимались неоднократно, но безуспешно.
100 лет назад академик Л.И.Прасолов в докладе о перспективах почвоведения призвал изучать «педофизиологию», которая откроет много новых неведомых свойств почвы. Но инвентаризация почвенных ресурсов сместила приоритет на картографию, классификацию и бонитировку. А еще В.В.Докучаев предупреждал, что великое будущее ожидает почвоведение … "если только его не поглотит расплывающаяся во все стороны география".
50 лет назад в 1968 г. в Иркутске Ф.Э.Реймерс открыл большой фитотрон, а при его обсуждении профессор Н.В.Орловский предложил построить в Красноярске адекватный по мощности «Педотрон». Но почвоведы отвергли это предложение как «старческое легкомыслие».
40 лет назад И.А.Соколов и В.О.Таргульян (1976) открыли в почве два характерных времени: геологическое (почва-память) и реальное (почва-момент). Появилась возможность изучения физиологии «почвы-момента», но авторы даже не дали определения этому термину и оставили почву в геологическом времени.
А скоротечность почвенных процессов давно стала очевидной. Поделюсь своим опытом. Во время «целинного бума» (1960) меня отправили на полевые работы в Прикаспийскую низменность в начале апреля. Поэтому я успел описать сизый профиль лугово-болотной почвы, которая через месяц превратилась в лиманную солодь. Талые воды в лимане, нагретые весенним солнцем, активизировали анаэробные процессы и оглеение почвы. Через месяц все признаки оглеения испарились вместе с влагой.
В Западной Сибири (1970) на Долгоунских гарях Томской области подзолистые почвы за 60 лет стали темно-серыми лесными. Тайгу (130 тыс.га) уничтожил в 1910 г. сибирский шелкопряд и последующие пожары, (слайд Гари). Томские гари заросли кипреем – прекрасным медоносом, а красноярские и кемеровские пчеловоды стали ежегодно выжигать чужие бесхозные заросли для возобновления медоноса. Без лесного полога климат почвы оказался степным и вызвал метаморфозы почв. На островах хвойного леса сохранились подзолистые почвы.
Там же возникал и исчезал второй гумусовый горизонт в подзолистых почвах. Механизм простой. Мощные пожары по шелкопрядникам превратили массу древесины в золу и древесный уголь. Раствор золы (рН 9-11) вымыл экстракт гумуса и древесного угля вниз до водоупора горизонта В, где рН 3-4 осадила гуминовые кислоты и образовала второй гумусовый горизонт. После возобновления леса почвенная микрофлора «скушала» этот гумус и образовала профиль глубоко подзолистой почвы. Когда я отправил статью о современной природе второго гумусового горизонта в журнал Почвоведения (1972), первый рецензент А.А.Роде пригласил меня к себе и сказал буквально следующее: «Ваша статья мне понравилась. Конечно, на лопатки Вы своих оппнентов не положили, но я впервые увидел аргументы в пользу современной природы этого горизонта. Но ценность статьи не в этом, это мелочи, а в том, что Вы по молодости лет написали о том, что все видят, но не пишут – о сукцессии почв. О сукцессиях растительности написаны горы статей и книг, а почва неизменна. А у Вас за 60 лет подзол превратился в темносерую лесную почву. Вот это факт! Я двумя руками за публикацию статьи». Но второй рецензент К.А.Уфимцева забраковала статью, поскольку готовилась к защите докторской диссертации по реликтовой природе этого горизонта. Два года шла с ней переписка, а после защиты она сказала, что пропустит статью, но через месяц я получил новый отрицательный отзыв от Ю.А.Ливеровского, который упрекнул ее за то, что она пропустила своего противника. Статья так и осталась не опубликованной.
На Забайкальском мерзлотном стационаре за 4 года (1971-1975) после раскорчевки леса и распашки мерзлотно-таежная (бурая) почва сменила тип и превратилась в мерзлотную лугово-лесную (черную) почву. Удаление лесного полога изменило климат почвы на степной и вызвало метаморфоз. Там же был обнаружен удивительный феномен временных карбонатов. Сотрудники Почвенного института, которые работали здесь за 10 лет до нас, отмечали в почвах вскипание с 30, а выделение мучнистых карбонатов с 60 см. Мы же за два года не обнаружили даже вскипания. Зато, на третий год, когда вместо обычных 220 мм выпало 500 мм осадков, карбонаты появились в большом количестве (слайды Забайкалья). Они покрыли поверхность почвы, травяной покров, гранитные валуны, образовали выпоты на обрывах оврагов. И только на следующий год мучнистые карбонаты появились в профиле почвы, там, где их отмечали наши коллеги 10 лет назад.
В экспериментальной установке «Экотрон-1997» (слайды Экотрона) мы получили выделения биогенных карбонатов в течение одного года функционирования бескарбонатного суглинка «педотрона». В срезе педотрона видны белые пятна, а в шлифах скопления карбонатов вокруг поры и карбонатные стажения.
Почвоведам для изучения почвы достаточно узкой стенки разреза, а экологам нужен живой педоценоз, без которого не может работать цикл метаболизма - главная функция экосистем. (слайд Вильямс). «Единственный способ придать ограниченному количеству свойство бесконечного – заставить его вращаться по замкнутой кривой».
- цикл метаболизма экосистем, замкнут на 99%, где именно педоценоз превратил ограниченный запас биофильных элементов в постоянно обновляемый, а потому бесконечный ресурс.
Высокую замкнутость цикла обеспечивает обмен компонентов отходами жизнедеятельности и двойная утилизация общих отходов метаболизма с помощью гумификации и биокристаллизации (слайд Катаболизм). Гумификация временно консервирует свободные и потому токсичные элементы, а кристаллизация необратимо выводит их в геологический круговорот в виде глинистых кутан, конкреций, вторичных и первичных минералов;
- механизм деградации почв хорошо виден с позиции физиологии почв: распашка провоцирует разложение гумуса почвенной биотой для выделения элементов минерального питания, а монокультурные посевы могут усвоить не более 20%, обрекая 80% на потери; (слайд Агроэкосистема). Сорные растения пытаются спасти беззащитные элементы, но их уничтожают аграрии всеми способами.
- рудеральная (сорная) растительность не ошибка природы, аспаситель биофильных элементов от потерь в результате природных катастроф (пожары, обвалы, пашня). При избытке элементов эти виды способны увеличивать свою биомассу в десятки и сотни раз, Они как геохимические насосы переводят свободные элементы сначала в свою биомассу, а потом в гумус почвы.
Новый взгляд на почву открывает новые возможности. Надо не истязать живую почву разрезами, а учиться применять щадящие методы физиологов: моделирование, УЗИ, томография, меченые атомы и другие щадящие методы, которые способны отличать оптимальный режим функционирования педоценоза от пессимального и экстремального.
Достаточно вспомнить, что научная медицина возникла после того, как на фоне анатомии сформировалась физиология человека. Физиология животных создала ветеринарию, физиология растений - фитопатологию.
Функциональная экология - это физиология экосистем, на ее основе уже формируется экопатология - наука, ответственная за сохранение здоровья природных и аграрных экосистем.
Лечить больную природу профессионально предложил (слайд Биосфера) Виктор Абрамович Ковда в 1989 году в публикации препринта дискуссионного клуба «Биосфера» (Пущино, 1989. 36 с.) «Патология почв и охрана биосферы планеты». Дскуссионный клуб основали В.А.Ковда и А.А.Ничипорович для обсуждения нерешенных научных проблем, ждущих своего решения, чтобы туда направить молодые силы! Имя В.А.Ковды должно занять достойное место в истории Почвоведения.
Когда коллеги спросили Г.В.Добровольского, как он относится к Функциональной экологии, он ответил: «Отношусь положительно, но чтобы ее принять, нам надо переучиваться».
Дорогие коллеги! Физиология живого педоценоза – это неисчерпаемый источник новых знаний, необходимых для управления почвенным плодородием, для защиты почв от деградации и для разработки экологически безопасных аграрных технологий. Мы сделали первый шаг. (слайд книги). Продолжать придется вам.
Вы свободно владеете компьютером, глубже нас посвящены в методы, инструменты и достижения смежных наук, вы лучше нас видите нестыковки классической теории с реальной практикой, вам легче, чем нам переучиваться. Творите будущее! Не ждите нового Либиха и Лавуазье! Должна же собственных Платонов и быстрых разумом Невтонов Российская Земля рождать! Удачи вам!
