СЕРЬЕЗНЫЙ ПРОБЕЛ В ИСТОРИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
А.С.Керженцев
Институт фундаментальных проблем биологии РАН, Пущино Московской обл.
Многочисленные публикации по истории почвоведения подробно описывают вклад каждого ученого в общую копилку знаний молодой науки о почвах, но почти не касаются важнейшей проблемы – механизма функционирования почвы как незаменимого компонента экосистемы. Настоящее сообщение - попытка заполнения этого пробела..
1. Призывы к изучению физиологии почв.
Академик Л.И.Прасолов в докладе о перспективах развития почвоведения в 1918 г. призвал почвоведов начать изучение «физиологии почв», которая откроет много новых неведомых свойств почвы. Но гражданская потом отечественная война, необходимость проведения инвентаризации почвенных ресурсов надолго сместили интересы почвоведов на проблемы картографии, классификации, генезиса и бонитировки почв.
Спустя 50 лет, в 1968 г. В.А.Ковда с высокой трибуны ЮНЕСКО при открытии Международной программы «Человек и биосфера», призвал будущих участников программы изучать почву как незаменимый компонент биосферы. В 1974 г. он провел под этим девизом Х-й Конгресс почвоведов при всеобщем одобрении новой идеи. Для реализации идеи в своем Институте он создал лабораторию Биосферная станция с сетью полевых стационаров и маршрутов на территории Верхнеокского бассейна. После 10 лет успешной работы Биосферную станцию закрыл новый директор М.С.Кузнецов со словами: «Экология нам не нужна, нам нужна продовольственная программа».
В 1968 г. после открытия в Иркутске Ф.Э.Реймерсом большого фитотрона, проф. Н.В.Орловский упрекнул создателей, что фитотрон на гидропонике без почвы – только половина экосистемы. Ф.Э.Реймерс ответил, что с гидропоникой они умеют обращаться, а почва непредсказуема, сделайте ее управляемой и мы с радостью включим ее в систему. Тогда Н.В.Орловский предложил создать в Красноярске «Педотрон» адекватный по мощности иркутскому фитотрону. Но коллеги почвоведы его подняли на смех, добавив к термину педотрон лишнюю букву «р», намекая на преклонный возраст Н.В.Орловского, которому было уже за 70. Он сильно обиделся и бросил эту перспективную идею.
В 1976 г. И.А.Соколов и В.О.Таргульян обнаружили у почвы два характерных времени: геологическое (почва-память) и реальное (почва-момент). Это открывало широкие перспективы для изучения физиологии почв. Но авторы бросили идею, даже не дав внятного определения новому термину «почва-момент», и продолжили исследования уже ставшего привычным за 100 лет объекта «почва-память».
2. Примеры скоротечности процесса почвообразования.
Мне повезло с объектами исследования. Во время «целинного поноса» (1960) меня отправили на полевые работы в начале апреля (а не в мае как всех) в Прикаспийскую низменность. Поэтому я смог увидеть в лимане профиль типичной лугово-болотной почвы, которая через месяц превратилась в лиманную солодь. Застой в лимане талых вод, нагретых весенним солнцем, стимулировал активность анаэробных процессов и превратил профиль лиманной солоди в сизый профиль лугово-болотной почвы. Через месяц эти признаки исчезли напрочь. Но я увидел этот метаморфоз и навсегда запомнил.
В Западной Сибири (1970) на Долгоунских гарях (130 тыс.га) я увидел как после нашествия сибирского шелкопряда в 1910 г. и последующих мощных пожаров, подзолистые почвы за 60 лет превратились в темно-серые лесные, благодаря ежегодным палам кемеровских и красноярских пчеловодов на бесхозной территории Томской области для поддержания кипрейных зарослей Иван-чая – прекрасного медоноса. Там же я увидел, как появляется и исчезает второй гумусовый горизонт в подзолистых почвах, а потом в стеклянной колонке с профилем подзола моделировал 5 раз его появление и исчезание в течение 10 дней. Механизм простой. Мощные пожары по шелкопрядникам превращают огромную биомассу в золу и древесный уголь. Раствор золы (рН 9-11) экстрагирует не только гумус почвы, но и древесный уголь, экстракты которого метод Тюрина-Пономаревой не отличает от гумуса. Экстракты гумуса и угля мигрируют вниз по профилю до водоупора горизонта В, где высокая кислотность (рН 3-4) осаждает из них гуминовые кислоты и образуется второй гумусовый горизонт. После восстановления хвойных лесов почвенная микрофлора разрушает этот гумус и формирует профиль глубокоподзолистых почв, характерных для южной тайги Западной Сибири.
На Забайкольском мерзлотном стационаре (1971-75) удалось увидеть превращение мерзлотоно-таежной (бурой) почвы в мерзлотную лугово-лесную (черную) почву всего за 4 года после раскорчевки леса и распашки почвы. Там же был обнаружен удивительный феномен исчезания и появления карбонатного горизонта в лугово-лесных почвах. Дело в том, что сотрудники Почвенного института, работавшие здесь 10 лет назад, отметили в профиле почв вскипание с 30 см, выделение мучнистых карбонатов с 60 см. Мы два года искали карбонаты в этих почвах, но не нашли даже вскипания до глубины 200 см. Зато на третий год, когда вместо 220 мм выпало 500 мм осадков, карбонаты появились в большом количестве, но сначала на поверхности почвы. Они покрыли как инеем травяной покров и поверхность почвы, гранитные валуны, образовали выпоты на обрывах и оврагах. И только на следующий год мучнистые карбонаты появились в профиле почвы, там, где их зафиксировали наши предшественники 10 лет назад.
В экспериментальной установке «Экотрон» (1997) мы получили выделения карбонатов биогенного происхождения, а также железистые прослои в течение 1 года функционирования профиля бескарбонатного «педотрона». Отказы РФФИ не позволили изучить подробно механизм образования в почве карбонатных и железистых конкреций.
3. Отчаянная попытка.
В связи с распадом СССР (1991) возникла проблема ВОП СССР. А я только что принял участие в съезде экологов по реорганизации Экологического фонда СССР. Представители всех 16 республик СССР заявили о необходимости сохранить удачно сложившуюся структуру Экофонда СССР, который мы преобразовали в Международный экофонд, добавив туда представителей Польши, Болгарии и Франции. Все национальные отделения получили самостоятельный статус под эгидой Международного экофонда и сохранили все связи с минимальными затратами труда, времени и средств. Такую же процедуру я предложил реализовать для ВОП, переведя его в ранг Международного Евразиатского общества с сохранением всех существующих прав и полномочий ВОП, а национальным отделениям предоставив самостоятельный статус под эгидой Международного Евразиатского общества. Такой же статус должна была получить и Российская Федерация на базе Института почвоведения и фотосинтеза РАН. В связи с этим директор Института В.И.Кефели созвал съезд российских почвоведов в Пущине для обсуждения возможности организации Российского общества почвоведов (РОП) под эгидой нового Евразиатского общества на базе существующего Президиума ВОП. По его просьбе мы втроем сочинили краткую программу будущих исследований для обсуждения на съезде. Зачитать текст на заседании съезда поручили мне. Я опубликовал ее для памяти в своей монографии как одну из глав: В.А.Ковда, В.В.Бугровский, А.С.Керженцев. Функция почвы в биосфере и сельском хозяйстве. (с.141-147), в книге А.С.Керженцев. Функциональная экология. М.:Наука, 2006, 259 с.
Однако члены Президиума ВОП почти в полном составе приехали в Пущино, чтобы заклеймить позором самозванцев, предателей и отступников. Представители областей (Воронежской, Белгородской, Ростовской, Орловской и других) вступились за нас, поддержали смелую инициативу и укорили членов Президиума в неуважении к полезному эксперименту, всю ответственность за который организаторы берут на себя. Тогда решили так: программу исследований одобрить, а решение о создании российского и международного общества почвоведов будет принято на заседании Президиума ВОП. На том наша отчаянная попытка застолбить динамическое почвоведение провалилась.
Американские почвоведы в 1998 г. опубликовали книгу, перевод которой появился у нас «Возможности современных и будущих фундаментальных исследований в почвоведении». М.:ГЕОС, 2000, перевод М.И.Герасимовой, под ред. В.О.Таргульяна. В ней авторы откровенно обсуждали необходимость вернуть потерянный почвоведением былой авторитет в науке и в обществе, поскольку почвоведение перестало влиять даже на успехи сельского хозяйства. Предлагали перестроить структуру общества почвоведов, сменить приоритеты программ исследования почв. Книга тихо разошлась без обсуждений. В Докучаевском почвоведении таких проблем нет, как и секса в СССР. На первый съезд нового Докучаевского общества почвоведов в Суздале зарубежные почвоведы (А.Руэллан, Р.Арнольд) приехали с надеждой, что наследники Великого Докучаева сумеют сделать смелый шаг в будущее науки о почвах. Намекали довольно прозрачно: давайте все вместе хором крикнем еще сто раз «Спасибо Докучаев!» и сделаем хоть один шаг в будущее. Не дождались. У нас все хорошо!
А.И.Морозов, крупный физик-теоретик, автор новой науки «Плазмодинамики», изобретатель единственного в мире плазменного двигателя, успешно работающего в невесомости на спутниках России, США, Франции, влюбленный в почвоведение, опубликовал ряд статей с видными почвоведами, потом издал книгу «О почве и почвоведении. Взгляд со стороны». М.:ГЕОС,2007. 286 с. В ней он собрал все свои публикации по почвенной тематике и добавил послесловие, где проследил успехи почвоведения на фоне других естественных наук, и в очень деликатной форме дал ряд дельных советов почвоведам по выходу их науки на общую научную магистраль. Но семинар Г.В.Добровольского и журнал Почвоведение (И.И.Судницын) приняли его добрые советы как оскорбление передовой науки, как унижение всех почвоведов со стороны дилетанта, далекого от проблем почвоведения. Мне книга понравилась, особенно пожелания автора, высказанные в заключении, и я написал хвалебную рецензию в Почвоведение. В.О.Таргульян прислал резко отрицательный ответ редколлегии: как ты посмел вступиться за дилетанта и предать почвоведение, которому служишь полвека; вместо того, чтобы протаскивать свои сомнительные идеи через рецензию на чужую книгу, лучше бы выступил с докладом на семинаре Г.В.Добровольского Я так и сделал. Но сначала опубликовал обруганную рецензию «Почва и почвоведение со стороны выглядят иначе» в журнале «Экология и жизнь», 2009, №7-8. с.57-61, предварительно показав ее Алексею Ивановичу, который сказал, что получил от меня самый лучший подарок на свой день рождения. Потом я выступил на семинаре Г.В.Добровольского с докладом о необходимости заняться изучением важного феномена «почва-момент». В итоге очень бурного обсуждения В.О.Таргульян сказал: «Жизнь почвы изучать надо». А Г.В.Добровольский предложил мне переделать доклад в статью о методике изучения механизма функционирования почвы и послать ее в Почвоведение, я поддержу, хотя уже не член редколлегии. Я переделал доклад и отправил в журнал, но скоро получил отрицательную рецензию, что публиковать статью нельзя, поскольку она состоит из общих рассуждений о проблемах почвоведения и не содержит конкретных цифр. Я не стал говорить об этом Г.В.Добровольскому, а опубликовал статью в журнале Вестник РАН, 2010, и.80, №8, с.704-709. Почвоведов вполне удовлетворяет методология патолого-анатомов путем вскрытия и описания разрезов, а экологам уже позарез нужен живой педоценоз, без которого не может быть цикла метаболизма – главной функции экосистем. Здесь потребуются методы физиологов: моделирование, дистанционное зондирование, УЗИ, томография, меченые атомы и другие современные методы, которые способны контролировать динамику и ритмику жизненных процессов «почвы-момента».
4. Что уже дало почвоведению изучение физиологии почв, почвы-момента, катаболизма экосистемы.
Изучение физиологии почвы как компонента экосистемы уже позволило понять:
- механизм деградации пахотных почв: распашка стимулирует активность почвенной микрофлоры, разлагающей гумус и выделяющей элементы минерального питания (ЭМП), но монокультурные посевы способны усвоить не более 20% выделенных почвой ЭМП, обрекая 80% на потери; часть их успевает усвоить сорная растительность и перевести в гумус, а основная часть выносится из почвы и стимулирует ее деградацию;
- цикл метаболизма экосистем как способ превращения ограниченного запаса биофильных элементов в постоянно обновляемый, а потому бесконечный ресурс;
- работу механизма функционирования почвы как потенциального объекта разумного управления ее свойствами;
- роль гумификации и биокристаллизации в утилизации отходов метаболизма экосистем и защиты ее биоты от потенциальной токсичности свободных элементов, которые освобождены педоценозом, но не усвоены фитоценозом, с помощью обратимой (гумус, кутаны, конкреции) и необратимой (вторичные и первичные минералы) упаковки потенциально токсичных отходов метаболизма экосистем;
- работу механизма биосинтеза в почве минеральных компонентов осадочных пород как способа безопасного для биоты захоронения отходов метаболизма экосистем в литосфере;
- роль рудеральной (сорной) растительности в сукцессионном цикле экосистем, спасающей элементы минерального питания от неминуемых потерь в результате экологических катастроф (пожары, обвалы, распашка и др.).
- роль листьев и корней растений как единого органа ассимиляции минеральных элементов для фотосинтеза органического вещества (фитомассы): листья ассимилируют минеральные газы, а корни – минеральные растворы, доставляя их в зону фотосинтеза;
- способность растений-амброфилов ассимилировать минеральные элементы с помощью листвы, хвои. На этом принципе С.П.Голенецкий (1981) создал комплексные микроудобрения УКАМУ из 30 микроэлементов, необходимых растениям для фотосинтеза. Мизерные дозы этих удобрений давали эффект, сопоставимый с внесением огромных доз NPK. Рецептура удобрений списана с состава метеоритного вещества и космической пыли, химический состав которых близок составу биомассы. Оказалось, что весь запас биофильных элементов биосферы накоплен в результате аккреции Землей космической пыли и метеоритного вещества за 4,5 млрд. лет со скоростью 0,6 т/км2/год. По моей просьбе С.П.Голенецкий трижды выступал перед нашими агрохимиками, которые не проявили интереса к этому феномену по очень простой причине – идея-то его. Разве нельзя было на базе ОПС Института превратить подаренную физиком Голенецким здоровую идею в систему удобрений агрохимиков Кудеярова, Булаткина, Никитишена и запатентовать ее. Успешные эксперименты провели сотрудники Калининского сельскохозяйственного института на многих культурах, а также любители садоводы.
Неужели перечисленные сведения не интересны почвоведам? А сколько еще неизведанного хранится в только что вскрытой кубышке знаний физиологии почв? Научная медицина возникла после того, как на фоне анатомии сформировалась наука физиология человека. Вслед за физиологией животных появилась ветеринария, физиология растений стала основой фитопатологии. Функциональную экологию можно назвать физиологией экосистем, на ее основе уже формируется новая прикладная наука – экопатология, ответственная за состояние здоровья природных и аграрных экосистем. Грамотно лечить больную природу предложил В.А.Ковда (Патология почв и охрана биосферы планеиы. Дискуссионный клуб «Биосфера». Пущино, 1989. 36 с.). Диагноз нужно ставить цельной экосистеме и для нее же назначить эффективный курс лечения.
Через 100 лет после Л.И.Прасолова и через 50 лет после В.А.Ковды, я на склоне своих лет обращаюсь к молодежи и призываю ее серьезно заняться изучением физиологии экосистем, незаменимым компонентом которых является живой педоценоз. Вы свободно владеете компьютером, глубже, чем старшее поколение посвящены в методы, инструменты и достижения смежных наук, вы лучше видите нестыковки современной теории и практики, вам легче преодолеть устаревшие корпоративные догмы и договоренности.
За вами будущее! Вам и карты в руки! Дерзайте!
| 
