ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА (albercul) wrote,
ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА
albercul

52. Соль биосферы Земли

Лимитирующий фактор жизни

Начало: (43), (44), (45), (46), (47), (48), (49), (50), (51)

соль

10. Жизнь без почвы: экологический парадокс
 дождевого тропического леса

Экосистема современных дождевых тропических лесов имеет сравнительно недавнее по геологическим меркам (третичное) происхождение. Однако задолго до их появления (и на протяжении многих геологических эпох и периодов) на Земле в подобных эколого-климатических условиях (и, стало быть, на той же гидропонной основе) существовали лесные формации из высших споровых растений - плаунов, хвощей и папоротников. Они появились впервые около 350 млн. лет назад в позднем девоне, вслед за уходом с эволюционной сцены первичной для континентов (если говорить о высших сосудистых растениях) низкорослой риниофитной флоры. С тех пор на долгие времена установилось господство высоких многолетних деревьев.

сбз10-риниофиты1

Ключ к пониманию причины столь раннего появления и столь длительного доминирования в биосфере древесных формаций следует искать в самом начале освоения суши высшими растениями. В условиях высокой температуры и влажности, которыми характеризовалось это время, нарастание растительной биомассы риниофитов (Rhyniophyta), которые образовывали, по данным палеоботаники, довольно густые заросли, сопровождалось противоположным процессом - её интенсивным разложением. Вследствие этого поверхностные воды стали насыщаться углекислым газом и органическими кислотами и, следовательно, становиться всё более кислыми. В кислой же среде биогенные элементы легко растворяются и переходят в крайне подвижное (в геохимическом отношении) состояние. Происходит их выщелачивание и вынос за пределы растительной формации и, как следствие, – минеральное голодание растений. Выходит, что интенсивно развивающаяся растительность сама ухудшает условия своего существования. Это парадоксальное противоречие между фотосинтезом и минеральным питанием, надо полагать, и определило решительным образом новый курс на дальнейшую эволюцию биосферы. Оно стимулировало развитие лесных формаций, представленных вначале многолетними споровыми формами (плауны, хвощи, папоротники), которые появились уже в середине девона, а затем - голосеменными и, наконец, покрытосеменными деревьями.

сбз10-споровый лес


сбз10-лес карбона

Необходимые для жизни минеральные вещества стали захватываться из раствора корнями и аккумулироваться теперь непосредственно в растительной биомассе лесов (в направлении, противоположном действию гравитационного поля, то есть против силы тяжести), что препятствовало их вымыванию и выносу за пределы экосистемы. В условиях естественной гидропоники, которыми характеризуются влажные тропики, стало биологически выгодно держать резервы минеральной пище «не в ногах, а над головой», то есть непосредственно в приподнятой над землёй растительной биомассе. В таком законсервированном и биологически связанном состоянии минеральным элементам уже не грозит потеря от вымывания, и они могут экономно расходоваться на различные жизненные нужды.

Биологический круговорот, отличающийся в дождевом тропическом лесу чрезвычайно высокой скоростью и эффективностью, становится ещё и максимально замкнутым. Лишь через де­сятки и даже сотни лет после завершения своего жизненного цикла конкретные деревья пойдут на полную биологическую переработку.

вр-тропические джунгли

Экологическая тенденция «жизнь без почвы» зашла в своём развитии столь далеко, что её наиболее существенные признаки сохранились с появлением и широким распространением в умеренной зоне голосеменных растений, начиная с конца палеозоя. Основная древесная порода в нынешней таёжной зоне – ель (Picea) - сохранила поверх­ностный тип корневой системы, охватывающей тонкий, чаще всего 30-сантиметровый слой грунта. Главная функциональная задача корней ели состоит в незамедлительном отсасывании своей горизонтально разветвленной сетью питательного раствора, образующегося в результате разложения лесного опада, пока его не вымыло за пределы корневой системы. С этой задачей ель, судя по тому, как благоденствуют таёжные леса (пока их не коснулся человек), успешно справляется. И, стало быть, лесные подзолы (также очень бедные, с точки зрения почвоведения и геохимии) обязаны своей «бедностью» скорее всего не столько процессу вымывания биогенных элементов в кислой почвенной среде, сколько энергичному их перехвату мощными таёжными деревьями.


сбз10-еловый лес


сбз10-корни ели

Итак, с утверждением господства зональных лесных формаций (прежде всего, влажных тропических) в биосфере появились специфические, автономные по своему характеру поля, или банки плодородия, содержание которых приподнято над землёй и заключено в растительной биомассе лесов.

Как известно, в основу концепции генетического почвоведения были положены широкие полевые исследования степных чернозёмных почв, предпринятые В.В. Докучаевым во второй половине 19-го столетия. В русском чернозёме создатель учения увидел «в высшей степени типичную почву», которую можно рассматривать как некий эталон для классификации всех существующих на Земле почв. «Поступая таким образом, я только следую методу, которого держится петрограф, ког­да определяет неизвестную ему породу; как он при этом всегда стремится иметь в своём распоряжении по возможности не изменённый, не выветрелый кусок породы, так и мы для решения поставленного вопроса должны обладать такими почвами, которые являлись бы перед нами в своем нормальном первоначальном виде. А кто же станет отрицать, что изучать и опреде­лять что-либо по типу всегда лучше, проще и надеж­нее». Мое замечание: такое заключение справедливо только по отношению к какому-либо определенному виду породы. Результаты, полученные (даже «по типу») на породе одного вида нельзя распространять на породу другого вида.

После классических трудов В.В. Докучаева научная мысль вошла, как мне кажется, в некое русло, в некую методологическую колею, определяющую её направление до сего времени. Под влиянием этого обстоятельства сложилась тенденция смотреть на живую природу, на биосферу через призму почвообразовательного процесса. Невольно стало складываться представление о том, что прогресс высокоразвитой жизни на континентальной части Земли (со времени выхода её из океана) был напрямую связан с прогрессом в образовании почвенного покрова и даже явился его следствием.

Однако чернозёмные почвы, оказавшиеся в центре внимания В.В. Докучаева, стали появляться на Земле только в определённых (степных) географических и климатических условиях, к тому же сравнительно недавно – ориентировочно в середине кайнозоя. Большую часть в своей истории (а это многие сотни миллионов лет) покрытая мощными лесами континентальная часть биосферы благополучно обходилась без почвы (если с этим понятием связывать долгоживущие запасы складированного плодородия, возникающие и сохраняющиеся по месту их первичного образования на коре выветривания). Весьма важным (атрибутивным) признаком почвы (получившим наиболее полное обоснование в трудах В.Р. Вильямса) является её плодородие, которым, однако, не обладает твёрдый субстрат, служащий опорой для огромной биомассы лесов, в особенности влажных тропических. И, следовательно, стремление объяснить процессы, происходящие в дождевом тропическом лесу в категориях почвоведения беспочвенны, поскольку эта грандиозная по всем параметрам ландшафтная система в буквальном смысле не имеет под собой почвы.

Если посмотреть на биосферу, как говорится, с высоты птичьего полёта, то можно среди всего прочего увидеть то, что положено природой в саму ее суть. Первичным продуцентам органического вещества постоянно требуется определённый набор минеральных солей, поскольку минеральное питание – фундаментальная основа жизни. Что же касается способов накопления (аккумуляции), хранения и воспроизведения минеральных ресурсов, а также их использования в биосфере, то они могут иметь различную конфигурацию и различный генезис, в зависимости от конкретных исторических предпосылок. Но это будут уже более частные проблемы биосферы при всей их важности и сложности; это будут те или иные «технические решения» кардинальной задачи.

Континентальный почвенный покров с его высоким плодородием – безусловно, бесценное сокровище современной биосферы (особенно в контексте существования человеческой цивилизации), которое надо всячески сберегать и поддерживать. Однако в интересах научной истины следует все-таки признать, что чернозёмное эльдорадо – не самый главный фактор продуктивности даже нынешней биосферы. На первом месте в этом отношении стоят всё-таки (не имеющие под собой плодородного субстрата) леса, особенно влажные тропические. Центр биосферы переместился в своё время из Мирового океана на континентальную часть планеты именно благодаря лесным ландшафтам.

Tags: жизнь без почвы, эволюция лесной формации
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 69 comments