Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек - [27]

Такое строение почвы — один из показателей ее системной троичной организации, которая в природе — широко распространенное явление. Так, у высших растений можно также выделить три главные составные части — корень, стебель, листья; у высших животных — туловище, голову, конечности. В принципе трехслойная структура и у многих тел неживой природы. Например, среди основных геосфер нашей планеты выделяются земная кора, мантия, ядро.

Почвенные горизонты не являются просто соседями. Они постоянно взаимодействуют, определяя тем самым многие взаимные изменения и свойства. Поэтому, если преобразуется один горизонт, постепенно трансформируются другие и вся почва в целом. Причем нередко наблюдается несоответствие морфологических и химических изменений горизонтов. Так, если распахать целинную сильноподзолистую почву и начать ее окультуривание (внесение извести, навоза, посев трав и др.), то вскоре химические свойства данной почвы существенно изменятся в благоприятную сторону, в то время как внешне, за исключением пахотного горизонта, она останется почти той же. Поэтому нельзя оценивать ее агрономическое состояние только по данным полевых наблюдений. Необходимы систематические полные агрохимические, биологические и другие виды обследований всей почвы, иначе можно впасть в ошибку.

Почвенные горизонты внутри себя неоднородны, они состоят из отдельных комочков — структурных агрегатов, конкреций и других компонентов, что свидетельствует о наличии нескольких уровней организации почвенного материала. Б.Г. Розанов выделяет шесть таких уровней: атомарный, кристалломолекулярный, агрегатный, горизонтный, профильный и уровень почвенного покрова территории. Полноценное изучение почвы предполагает ее исследование на всех уровнях.

Из других важнейших особенностей отметим существенно иное состояние вещества в почве по сравнению с исходными массивно-кристаллическими породами. Породы, вышедшие на поверхность Земли при образовании гор, представляют собой монолитные глыбы, взаимодействующие с внешней средой лишь внешними гранями. Вся остальная их часть надежно законсервирована в толще породы и может пребывать практически без изменения миллионы и даже миллиарды лет.

Иное дело почвы. В ходе почвообразования и выветривания происходит раздробление и измельчение первоначальных глыб и образуется новый тонкодисперсный материал. В результате вещество полноразвитых почв представляет собой отдельные комочки и микроскопические сгустки, общая суммарная поверхность которых может достигать колоссальных величин. Так, если измерить поверхность всех граней частичек, находящихся в 1 г тяжелосуглинистой почвы, которыми она может взаимодействовать с попавшей в нее водой, то получится площадь около 100 м². Это более чем в 100 тыс. раз больше поверхности кубика гранита или другой монолитной горной породы весом в 1 г.

Колоссальное увеличение активной поверхности в почвенном мелкоземе по сравнению с исходным веществом открывает качественно новые возможности для течения физико-химических и химических процессов, которые в почве различаются принципиально большими скоростями, разнообразием и концентрацией в единице объема. Поэтому не случайно Б.Б. Полынов считал, что в результате почвообразования и выветривания материя переходит в иное, более активное состояние, характерная особенность которого — резкое увеличение количества коллоидов. Коллоиды обладают рядом удивительных свойств: громадной активной поверхностью, способностью к обменному поглощению газов, молекул, ионов, к обратимому и необратимому застудневанию, набуханию и сжатию в зависимости от влажности и других причин.

Роль коллоидов в жизни природы и почв исключительно велика. В органическом мире они являются материальной основой всех жизненных процессов, поскольку входят в состав протоплазмы — полужидкой слизистой коллоидной массы. Фактически живые организмы почти целиком построены из коллоидов с различным содержанием воды. В неживой природе область проявления коллоидного состояния вещества весьма обширна — от космических пространств до глубоких частей каменной оболочки Земли, что убедительно показано в фундаментальной монографии Ф.В. Чухрова «Коллоиды в земной коре» (1955). Почва по содержанию коллоидов занимает промежуточное положение между телами косной и живой природы. Обычно в почвенном мелкоземе 15–25 %, а в некоторых случаях 40–60 % коллоидов по весу.

Возрастание содержания коллоидов в ряду исходные горные породы — почвы — живые организмы есть закономерное следствие эволюции природных процессов по пути их интенсификации, которая оказывается невозможной без раздробления первичного материала и резкого увеличения общей площади активного взаимодействия. Можно привести немало примеров тесной зависимости скорости и результативности того или иного процесса от степени «помола» исходных продуктов. Так, по данным Л.О. Карпачевского (1981), скорость разложения микроорганизмами растительного опада в лесу снижается в несколько раз, если он предварительно не обработан и не измельчен почвообитающими беспозвоночными животными, которые играют роль превосходной мельницы. Например, общая поверхность хвоинки, попавшей в подстилку, после измельчения ее почвенными орибатидами увеличивается в 10 тыс. раз. Человек также испытывает на себе действие отмеченной общей закономерности. Так, из грибов, высушенных целиком, белки усваиваются организмом на 65 %, а в случае мелкоизмельченных грибов усвоение достигает 90 %.