Катаболизм - функция педоценоза в экосистеме

Основу блока катаболизма составляет некромасса - масса отмерших организмов (растений, животных, микроорганиз­мов), завершивших физиологическую функцию или поражен­ных неблагоприятными факторами среды. По общепринятой терминологии в блок катаболизма входят: опад, лесная под­стилка и степной войлок, почвенный гумус и торф. Каждая из этих групп мертвого органического вещества дифференциру­ется на самостоятельные фракции, отличающиеся качествен­ным

составом. исходной биомассы и степенью ее преобразова­ния в процессе катаболизма.

В массе опада принято выделять морфологические фрак­ции: листву и хвою, ветви и сучья, шишки и семена. Трупы жи­вотных и микроорганизмов не принято учитывать вследствие их сравнительно малой массы. Для характеристики структуры экосистемы это приемлемо, а для характеристики функции ­недопустимо. Об этом скажем ниже. В массе подстилки почво­веды различают обычно два или три слоя разной степени раз­ложения и уплотнения (L, F, Н). В составе гумуса принято различать группы фульвокислот, гуминовых кислот и гуминов, причем каждая группа в свою очередь делится на 3-4 фракции, отличающиеся в основном сложностью, строения и прочностью связей органических молекул. Методически эти фракции выделяются по способам их извлечения из массы почвы разными экстрагентами или разными концентрациями одного экстрагента. Деление на группы и фракции довольно условно, поэтому до сих пор нет единой классификации и методики фракционирования.

Отечественные почвоведы пользуются классификацией И.В. Тюрина и В.В. Пономарёвой как классической, но и она имеет много противников, вследствие слабой воспроизводимости результатов анализа. По существу все фракции и группы органического вещества почвы представляют собой стадии процесса ка­таболизма или диссимиляции отмершей биомассы. Функция ка­таболизма представлена одновременно тремя стадиями-процессами:

- последовательная ступенчатая минерализация органического вещества опада, вторичный синтез новых специфических для почвы гумусовых веществ из фрагментов разрушающегося опада;

- последовательная минерализация фракций гумуса с обра­зованием растворимых солей (ионов), устойчивых гуми­нов и инертных минеральных коллоидов. При этом, по мере прохождения стадий катаболизма, в некромассе по­степенно изменяется соотношение углеводородной и зольной частей;

- полная минерализация наиболее устойчивых фракций гу­муса, в том числе гуминов, с образованием минеральных коллоидов, вторичных и первичных минералов. На фоне общего уменьшения массы вещества в процессе катабо­лизма углеводородная часть уменьшается быстрее, чем зольная, поэтому зольность фракций возрастает в напра­влении от начальной к конечной стадии.

Главные. составляющие катаболизма: минерализация и гуми­фикация. В процессе катаболизма происходит не только минера­лизация отмершей биомассы, но и вторичный синтез органо-ми­неральных соединений, который называется гумификацией. Фракции гумуса, как структурные элементы нeкpoмaccы, в пос­ледствии также включаются в процесс катаболизма в качестве ее устойчивых и очень устойчивых, к разложению фракций. Большая часть минеральных элементов, высвобождаемых: из некро­массы в процессе катаболизма в форме газов и солей (ионов), по­глощается фитоценозом. Не востребованные фитоценозом эле­менты взаимодействуют с свободными органическими радикала­ми, образуя новые специфические для почвы гумусовые вещест­ва. Поэтому почвенный гумус можно считать накопителем, хра­нителем и дозатором запаса элементов минерального питания для будущих поколений фитоценоза. Остальная часть минераль­ных элементов вымывается из почвы поверхностным и внутри­почвенным стоком или выпадает в осадок и накапливается в поч­венном про филе в форме выделений и новообразований.

Что собой представляют фракции органического вещества как стадии катаболизма можно видеть на примере переход а опада в подстилку, а подстилки в гумус. Опад - совокупность отмерших организмов, их отдельных тканей и органов, скопившихся в почве или на ее поверхности. В массе опада сохраняется ацатомическое строение организмов, их тканей и органов, которые можно иден­тифицировать. Стадия опада существует не более года до уплотне­ния и превращения в лесную подстилку или степной войлок.

Подстилка - масса опада, потерявшая морфологическую структуру исходных частей биомассы, гомогенизированная в раз­ной степени. В процессе перехода опада в подстилку выделяется гораздо большее количество газов, чем при переходе подстилкив гумус. В первой фазе преобладают деструктивные процессы, разрушающие органы и ткани, а во второй фазе активизируются процессы вторичного синтеза специфических гумусовых ве­ществ. При этом теряются не только морфологические признаки исходной биомассы, но и признаки тканей, происходит деструк­ция вещества до уровня органических молекул разной сложности и структуры.

Совокупную массу опада и подстилки иногда называют для краткости детритом. При разрушении детрита происходит слож­ный комплекс превращений вещества:

- высвобождение минеральных элементов из разлагающейся некромассы в атмосферный воздух и в почвенный раствор;

- - высвобождение простых органических веществ из разруша­ющихся сложных высокомолекулярных;

- образование новых органо-минеральных соединений при взаимодействии простых органических соединений и сво­бодных радикалов с минеральными элементами, образую­щимися при разложении детрита (вторичный синтез);

- образование минеральных и органо-минеральных коллои­дов, а также вторичных минералов при взаимодействии про­межуточных и конечных продуктов деструкции детрита.

Судьба продуктов разрушения детрита различна. Газообраз­ные вещества поступают через атмосферу и листву растений в новый цикл фотосинтеза. Растворенные вещества в ионной фор­ме поступают в растение через корни и также превращаются в материал фитомассы. Невостребованная фитоценозом часть га­зов поддерживает состав атмосферы, а ионов образует с органическими радикалами гумусовые соединения, минеральные колло­иды, вторичные, а возможно и первичные минералы. Этот набор новообразованных веществ формирует массу почвенного гори­зонта и почвенного профиля.

Последнюю стадию катаболизма экосистемы представляет процесс минерализации почвенного гумуса - самой устойчивой группы органических веществ почвы. Почвенный гумус по су­ти является гетерогенной системой органо-минеральных ве­ществ, образовавшихся в процессе разрушения детрита и взаи­модействия между промежуточными и конечными продуктами

-разложения. По степени конденсированности молекул, которая соответствует устойчивости органических веществ к разложе­нию принято различать группы: гуминовых кислот, фульвокис­лот и гуминов.

Функция педоценоза как компонента экосистемы.Почва в экосистеме - это главный поставщик ЭМП фитоценозу. Она обеспечивает автономию экосистемы путем накопления, хране­ния и экономного дозирования фитоценозу ЭМП.

На втором съезде Докучаевского общества почвоведов в 1996 г, выступил Президент Международного общества почвове­дов А. Руэллан (Франция), который подчеркнул выдающуюся роль Докучаева и его школы в' развитии науки о почвах и заост­рили внимание коллег на нерешенных проблемах почвоведения, на снижении престижа этой молодой науки в обществе. Он при­звал почвоведов к углублению фундаментальных исследований почвы, познанию функции и значения почвенного покров а в про­шлой, сегодняшней и будущей эволюции мира. По его мнению, почва как "феномен нашей планеты, по-прежнему хранящий множество тайн, заслуживает не меньшего внимания, чем Кос­мос!" (Руэллан, 1997, с. 407). Почвоведение должно тесно кооперироваться с другими науками, чтобы обеспечить общий взгляд

на почву всех ученых, независимо от специализации. "Почвоведе­ние не может существовать как самостоятельная фундаменталь­ная наука до тех пор, пока все ученые, работающие с почвой, не будут иметь общее понимание, общие знания о том, что же пред­ставляет собой почва. Это представление должно быть единым для физиков, химиков, математиков, биологов, для всех ученых, занимающихся изучением почв; все должны иметь одинаковый минимальный объем знаний о почве как о природном теле. Об­щая платформа для исследований не может быть выработана, ес­ли сами почвоведы не смогут с достаточной полнотой исследо­вать и понять, что же реально, морфологически, представляет собой почвенный покров мира, развивающийся в пространстве и во времени" (Руэллан, 1997).

Обширная цитата авторитетного почвоведа потребовалась для того, чтобы как-то компенсировать восторг от выступления другого зарубежного гостя Р. Арнольда (США), доклад которого "Спасибо Докучаев!" (1997) - дань уважения и признательности основателю современного генетического почвоведения В.В. До­кучаеву. Перечисляя достижения генетического почвоведения за150 лет, автор семь раз с восторгом провозглашает: "Спасибо До­кучаев!". Заслуга Докучаева действительно велика и неоспори­ма. Восторги на юбилейном форуме почвоведов вполне уместны. Но проблемы молодой науки за 150 лет ее существования нако­пились уже до критической массы и требуют, если не решения, то хотя бы серьезного обсуждения. Во имя будущего надо еще 1000 раз сказать "Спасибо Докучаев!" и все-таки сделать следующий шаг, уже востребованный жизнью.

В 1992 г. группа ведущих американских почвоведов выпусти­ла книгу, посвященную итогам и перспективам развития почво­ведения как фундаментальной науки (Opportunities, 1992). Ее рус­ский перевод вышел в 2000 г. (Возможности..., 2000). В этой кни­ге на фоне Больших и несомненных достижений довольно отчет­ливо звучит тревога американских коллег о снижении престижа нашей науки и призыв к объединению усилий для преодоления кризисной ситуации.

Позиция американских почвоведов оказалась довольно близ­кой взглядам Докучаевской школы. Разница лишь в том, что до­кучаевцы с этого начали, а американцы только пришли к этому путем длительного накопления опыта прикладного почвоведе­ния. Американские почвоведы имеют перед российскими колле­гами Большое преимущество в технической вооруженности. Со­вершенное полевое и лабораторное оборудование позволяет американским коллегам проводить исследования на очень высоком методическом уровне. Они смело формулируют задачи поч­воведения

на будущее. Российские почвоведы имеют явное преимущество в вопросах теории почвообразования. Совмещение этих двух преимуществ может дать большой положительный эффект и поднять почвоведение на высокий уровень. Для начала необходимо сопоставить взгляды двух научных школ на общие, достижения и нерешенные проблемы почвоведения.

Прежде всего сравним представления наших коллег о самых главных вопросах нашей науки: что такое почва, каковы задачи и перспективы почвоведения.

Что такое почва в представлении американских почвоведов У.Р. Гарднер - Президент американского общества почвоведов (1989-1990 гг.) считает, что "...почва представляет собой одну из, самых сложных среди всех известных больших систем. В высшей степени нелинейная и чрезвычайно вариабельная, почвенная система слагается из бесконечного множества разнообразных химических и биологических; явлений, которые обеспечивают невозможность статичности системы и прихода ее в состояние равновесия" (с. 9). Далее "Почва - биологически активная, структурная, пористая среда, сформировавшаяся на дневной поверхности суши нашей планеты. Она обеспечивает устойчивое существование всего живого; она образовалась и продолжает развиваться благодаря выветриванию, протекающему под воздействием биологических, климатических, геологических и топографических факторов" (С. 25).

Несмотря на разницу терминов, характеризующих почву, об­щее представление о почве и ее происхождении у американских коллег довольно близко нашим докучаевским представлениям. Почва образовалась и продолжает развиваться, бпагодаря выве­триванию, протекающему под контролем факторов почвообразователей.

Интересно сравнить представление наших коллег о цели и задачах почвоведения.

Авторитетный американский почвовед Рой Саймонсон опре­делил на ближайшие 75 лет приоритетные научные задачи почвоведения (С 123):

-следует лучше понимать основные принципы, определяю­щие протекание в почве множества процессов;

-следует развивать научные контакты между почвоведами и специалистами несельскохозяйственного профиля.

"Стимулом научного поиска оказывается не только описание различных типов временной и пространственной изменчивости почв, но и поиск главных ее причин. Приверженцы фундамен­тально почвоведения ("разгадчики загадок природы") несут свой груз, движимые любознательностью в своем стремлении

найти ответ на кажущийся простым вопрос: "что такое почва?" Они считают, что к науке о почве нужен более широкий подход "подходы, стимулированные только прикладными задачами оценки земель, оказались недостаточными".

В мягкой форме автор пожелал почвоведам сформулировать, наконец, общую концепцию функционирования почвы как еди­ной системы, объединяющей бесконечное множество химиче­ских и биологических явлений и процессов, используя для этого опыт наук несельскохозяйственного профиля, то есть не замы­каться только, на собственных методах, теориях и гипотезах.

РОЛI:, почвенной биоты в почве коллеги оценивают реальны­ми цифрами: "В одном кг почвы содержится 500 млрд бактерий, 10 млрд актиномицетов,

1 млрд грибов, 0,5 млрд микрофауны. Длина корней одного растения в метровом слое почвы может до­стигать 600 км". Несмотря на это американские коллеги рассуж­дают о внеземном почвоведении, как части программы НАСА по эволюционной экспансии", без участия биоты.

Задачу будущих космических почвоведов они видят в том, чтобы «приспособить внеземные "почвы" для выращивания рас­тений, изучить текущее почвообразование на поверхности дру­гих планет и возможное прошлое выветривание планетных по­верхностей с участием воды. Станции с самообеспечением (то есть не требующие возобновления запасов с Земли) рассчитыва­ются на использование местного планетного субстрата» (с. 48). Далее на с. 49. "Нам надо будет разобраться в факторах, опреде­ляющих экологию, активность, динамику, характер популяций микроорганизмов во внеземных средах. Ведь функции микроор­ганизмов не ограничиваются превращением внеземных субстра­тов в плодородные почвы, они должны также осуществлять ре­циклирование отходов, что необходимо в условиях автономного жизнеобеспечения экипажей космических станций". И еще нас. 50. "Инопланетное почвоведение - прекрасный шанс для пере­оценки земных факторов почвообразования с новых, космиче­ских позиций. Если нет жизни на Марсе, то и почвообразование на нем протекает без участия биологического фактора".

Это нонсенс! Без биоты почвы нет! Почва как биокосное тело природы - это прежде всего смесь живой и мертвой биомассы, а не биомассы и минеральной породы. Почву создает фитоценоз из отработавшей "ресурс биомассы с помощью гетеротрофной биоты для своего собственного жизнеобеспечения. Почва начи­нается с появлением мертвой биомассы для обеспечения пищей живой биомассы, минуя геологическую породу.

Лидер российских почвоведов академик Г.В. Добровольский в предисловии книги "Регуляторная роль почвы в функциониро­вании

таежных экосистем". М., Наука, 2002. 364 с. справедливо подчеркивает «...неизбежность смены парадигмы в почвоведе­нии - перехода от традиционного изучения влияния факторов почвообразования на происхождение, распространение, строение и свойства почв (генетический подход) к исследованию "жизни" почвы как неотъемлемого компонента наземных экосистем» (с. 6). И эта книга с его предисловием и под его редакцией - пер­вый реальный шаг в новом направлении.

Именно в этой книге впервые все фактические данные рас­сматриваются через призму функционирования почвы в экоси­стеме. Однако слишком сильная привязанность почвоведов к гео­логической породе как к основе почвообразования не позволяют авторам полностью вписать почву в структуру и функцию экоси­стемы. Некоторые работы С.Я. Трофимова, А.В. Смагина, А.Д. Фокина, В.Г. Горшкова написаны в новом ключе. Почва в них рассматривается не как уникальное, ни с чем не сравнимое тело природы, а как рядовой компонент экосистемы, равный по значимости фитоценозу. Именно такое уравнивание компонен­тов позволяет увидеть цельный механизм функционирования экосистемы, обнаружить точки контакта компонентов, опреде­лить направление и скорости потоков вещества в биологическом круговороте.

И все-таки главной причиной острой востребованности ново­го направления становится нарастающая угроза полной потери почвенных ресурсов за счет ускорения темпов их деградации, загрязнения и отчуждения в несельскохозяйственные сферы. Переход почвоведения на новую парадигму уже начался и в кон­це концов состоится. Это вопрос времени. Остается пока откры­тым вопрос: кто совершит этот переход быстрее почвоведы или экологи. Многим почвоведам очень уютно под крылом Докучае­ва. Они не видят смысла в какой-либо перестройке. Инерция корпоративного мышления еще долго будет сдерживать процесс эволюции науки. Вот почему более вероятный и ускоренный ва­риант перехода к новой парадигме могут предложить экологи. Включив почву (педоценоз) в механизм функционирования эко­системы (метаболизм), экологи определят новые динамичные па­раметры почвы как компонента экосистемы и передадут их поч­воведам. После обстоятельной критики чужого мнения, почвове­ды примут свою собственную концепцию почвы как особого,

центрального компонента экосистемы и введут ее в научный обиход.

Могут быть и другие варианты перехода почвоведения к но­вой парадигме. Важно понять, что этот переход необходим, что он неизбежен, что от него зависит прогресс науки и разработок

кардинальных принципов и технологий защиты почвенных ре­сурсов от катастрофических потерь. Больше того, переход к но­вой парадигме неизбежно повлечет за собой переход от индук­тивного метода мышления к дедуктивному. Преимущество деду­ктивного метода в том, что мы заранее знаем или предполагаем общую картину явления, его структуру или функцию и ищем конкретные детали этой конструкции или механизма. При инду­ктивном методе, более популярном у биологов, мы должны из множества конкретных деталей воссоздать (придумать) неиз­вестную общую картину явления, его структуру или функцию. Именно к переходу на дедуктивный тип анализа живых систем призывает биологов Ю. Лазебник (2004). Это значительно повы­сит эффективность научного поиска в биологии и экологии.

Многих почвоведов удивляет то, что почва не включена в число компонентов окружающей природной среды. Почему она не попала под юрисдикцию закона об охране окружающей среды наряду с воздухом, водой, растительным и животным миром и оказалась в итоге беззащитной? Наверняка и здесь сыграло нега­тивную роль представление об уникальности почвы среди других компонентов среды обитания человека. На уровне бытовых представлений всем хорошо известно, сколько времени человек может прожить без обыкновенного Воздуха, обычной воды, при­вычной пищи. Известно также, что изменение качества и коли­чества этих главных ресурсов жизнеобеспечения человека чрева­то l'1атологическими нарушениями в его организме и даже ле­тальным исходом. Вот почему вопросы охраны этих объектов окружающей среды зафиксированы в форме юридических и мо­ральных норм.

К великому сожалению почва не вошла в этот перечень. Вследствие своей уникальности она осталась экзотическим явле­нием природы. Ее мало кто видит, а еще меньше тех, кто может оценить ее состояние и степень деградации. Мало кому известна роль почвы в регулировании глобальных процессов круговорота вещества. Даже о главной функции почвы - плодородия совре­менные городские жители не имеют представления.

Когда-то шутили над представлением горожан, что булки растут на де­ревьях. Теперь большинство горожан в цивилизованных странах считает, что все пищевые продукты производятся в супермарке­тах. Почва для большинства людей, включая депутатов и чинов­ников, принимающих решения, остается экзотикой, без которой вполне можно обойтись. Есть более важные объекты, требую­щие повседневной заботы: воздух, вода, пища, леса, животные.

Пока почвоведы не перестанут восхищаться уникальностью почвы, оригинальностью строения ее профиля в разных клима­тических

зонах, они не смогут оценить ту колоссальную работу, которую выполняет почва в рутинном метаболизме биосферы, в глобальном круговороте вещества и энергии. Именно потеря ра­ботоспособности почвы становится главной угрозой человечест­ву которую академик Г.В. Добровольский справедливо назвал тихим самоубийством. Здесь "почвоведами карты в руки. Однако их затянувшаяся увлеченность инвентаризацией почвенных ресурсов, изучением структуры (анатомии) почвы и ее изменчивости в пространстве, вынуждает экологов, изучать функцию почвы и ее изменчивость во времени. Для этого экологи привлекают знания и опыт смежных наук; казалось бы далеких: от биологии и экологии. Н.Н. Моисеев, Г.И. Марчук, КЯ: Кондратьев, В.Г. Горшков, А.И. Морозов, СЛ. Голенецкий, В.А. Ковда, В.В. Бугровский, В.Г. Суховольский и некоторые другие довольно успешно попытались, подойти к решению проблем экологии и почвоведения с позиций точных наук. Но, инерция корпоративного мышления оказалась сильнее. Широкой поддержки инициатива пока не получила.

Научный аппарат и методы анализа, наработанные в высоко формализованных технических и экономических науках, позволя­ют решать сложные экологические проблемы на уровне инженер­ных задач с учетом всей совокупности условий и всех последствий от реализации принятых решений. Биология и экология пока довольствуются одноактными методами проб и ошибок для достиже­ния ближней цели без учета прямых и косвенных негативных последствий. Однако нарастающая угроза экологического кризиса все настойчивее требует от Человека более продуманных и ответственных действий по отношению к среде своего обитания.

Слишком велика может быть цена ошибочного поведения. Речь идет уже о реальной возможности гибели цивилизации мир­ным путем, без атомных бомбардировок, без применения химического и биологического оружия. В погоне за жизненным ком­фортом человечество уже сейчас способно кардинально изме­нить качество среды своего обитания и обеспечить себе быстрый, или медленный летальный исход. После того, как биосфера избавится от популяции вида агрессора и продуктов его жизнедеятельности, она начнет новый виток эволюции в надежде на то, что следующий разумный вид сумеет найти с ней общий язык.

Вопрос об использовании математики в науке о почве ставил еще В.В. Докучаев. Математизация почвоведения, то есть переход к оперированию точными однозначными понятиями с целью не только качественного, но и количественного описания процессов, настойчиво пробивает себе дорогу. Пути проникновения математи­ки в почвоведение многообразны: планирование почвенного эксперимента­ и его обработка, расчеты физических и химически характеристик компонент почвы, моделирование динамики влаги и солей и другое. Однако в настоящее время, по мнению А.И. Морозова (1988, с. 5-6),

108

"отсут­ствуют эффективно решаемые концептуальные модели почвы как целого, то есть как совокупности генетических горизонтов, как не­кой развивающейся системы порождающей эти горизонты". Мы попытались восполнить этот пробел.

По данным ФАО ежегодны потери земельных ресурсов в мире составляют 17 млн га. За последние 50 лет численность на­селения Земли удвоилась и превысила 6.млрд человек. За этот период .площадь посева зерновых в расчете на душу населения уменьшилась с 0,25 до 0,10 га (рис. 5). Эти цифры ставят крест на наших надеждах компенсировать потери за счет освоения новых территорий и остро ставят проблему разумного управления почвенными ресурсами, которые пока еще имеются в нашем распо­ряжении.

Однако для того чтобы научиться управлять почвой и проис­ходящими в ней процессами, необходимо в корне изменить наше отношение к почве как ценному природному ресурсу и как слож­ному объекту исследования.

В настоящее время почва имеет три определения, которые дополняют друг друга и употребляются отдельно или вместе в за­висимости от ситуации:

- объект труда и средство производства;

- уникальное естественно-историческое биокосное тело при­роды;

- непременный компонент экосистемы (биосферы).

За каждым из этих определений стоит своя особая точка ви­дения этого сложного природного объекта (парадигма), конкрет­ный набор параметров, характеризующих почву в каждом из трех упомянутых аспектов, система методов измерения и крите­риев

оценки параметров почвы, отдельная классификация и ди­агностика.

Главным атрибутом почвы как объекта труда и средства про­изводства становится ее способность давать урожай. Отличи­

тельными признаками почвы на первых этапах ее исследования

служили:

- потенциальное плодородие (жирные, худые);

- предпочтительные для возделывания культуры (рисовые, пшеничные, льняные, капустные);

- трудоемкость их обработки (легкие, тяжелые);

- цвет пашни (подзолы, серые, бурые, каштановые, чернозе­мы, сероземы, красноземы, желтоземы).

В современной генетической классификации почв России термины, характеризующие цвет пашни, сохранились в названи­ях основных типов почв, а некоторые из них даже включены в легенду мировой почвенной карты.

Главным атрибутом почвы, как уникального биокосного те­ла природы, стал открытый В.В. Докучаевым почвенный про­филь АВС. Он представлен набором генетических горизонтов, каждый из которых характеризуется неизменными (устойчивы­ми во времени) диагностическими признаками: морфологически­ми, физико-химическими, минералогическими, водно-физиче­скими, теплофизическими, биологическими. Именно на этих ус­тойчивых признаках основана современная классификация и ди­агностика почв. На основе этих признаков изучается изменчи­вость почвы в пространстве (география, топография, пестрота, структура почвенного покрова). Благодаря стабильности диагно­стических признаков почв, был сформулирован закон природной зональности и его производные: законы широтной и высотной зональности, закон фациальности, закон аналогичных почвен­ных рядов. На этой твердой основе проведена инвентаризация почвенных ресурсов мира, отдельных континентов, стран, регио­нов и хозяйственных объектов. Одним из итогов инвентаризации почвенных ресурсов стала огромная цифра их ежегодных потерь.

Современное почвоведение оказалось не способным проти­вопоставить этой цифре адекватные меры защиты почвенных ресурсов от нарастающих потерь. Описательная и оценочная по­зиция здесь не годится. Здесь более уместна позиция разумного управления механизмом функционирования почвы как компо­нента экосистемы на основе фундаментальных знаний этого ме­ханизма и законов его изменчивости в пространстве и во време­ни под влиянием естественных и антропогенных факторов. От­сюда и возникла новая парадигма почвоведения: почва - компо­нент биосферы (экосистемы).

Главным атрибутом почвы как компонента экосистемы ста­новится функция, которую почва выполняет в качестве струк­турной и функциональной части экосистемы - природной систе­мы более высокого уровня организации. Поскольку функция понятие динамическое, то и параметры, характеризующие функцию почв должны быть динамическими, позволяющими изучать изменчивость почвы во времени (флуктуации, метамор­фозы, эволюции) под влиянием естественных и антропогенных факторов.

Для изучения изменчивости почвы во времени общеприня­тые в современном почвоведении параметры оказались совер­шенно не пригодными вследствие их высокой стабильности, то есть малой изменчивости во времени. Стабильные слабо меняю­щиеся во времени признаки не могут характеризовать почву как динамическую систему. Для изучения динамики и ритмики поч­венных процессов, для разработки теории и практики разумного управления механизмом функционирования почвы как компо­нента экосистемы нужны динамические параметры, информа­тивные во времени.

Почва как компонент экосистемы выполняет в ней совер­шенно определенную работу и обладает для этого собственным уникальным механизмом функционирования, который является частью механизма функционирования экосистемы. Мы пока пло­хо знаем устройство этого сложного механизма и только начина­ем догадываться о принципах его действия. Но уже сейчас ясно, что изучение механизма функционирования почвы в экосистеме как потенциального объекта разумного управления становится актуальной задачей современного почвоведения.

Проблема разумного управления механизмом функциониро­вания почвы с целью повышения ее плодородия и устойчивости к различным стрессам уже стоит на повестке дня. На основе тео­рии управления механизмом функционирования почвы можно радикально изменить наше отношение к почвенным ресурсам, создать принципиально новую систему земледелия и землеполь­зования, полезную для Человека и безопасную для Природы.

в данной работе мы намеренно попытались отойти от тради­ционного взгляда на почву и представить ее не как особое, само­стоятельное и самодостаточное тело природы (это давно доказа­но и неоспоримо), а как рядовой компонент экосистемы, как функционирующую часть природной системы более высокого уровня. Этот нетрадиционный взгляд на почву позволяет определить ту долю общей работы, которую почва выполняет в экоси­стеме, оценить вклад почвы в общий процесс функционирования природных экосистем конкретной территории и биосферы в це­лом,

сопоставить механизмы функционирования фитоценоза и почвы (педоценоза). На основе такого представления о почве становится возможным создание системы разумного управления процессом функционирования почвы с целью повышения ее продуктивности и устойчивости к негативным, воздействиям естественных и антропогенных факторов.

По существу речь идет о новом объекте исследования (почва-момент по Таргульяну-Соколову, 1976) с новыми качественным и количественными показателями, которые еще предстоит найти и освоить. Для начала надо определить основные атрибуты нового объекта исследований, понятия; термины и методологию нового, направления исследований почв целесообразно при этом использовать наработанную терминологию и опыт исследований смежных наук.

Из общей биологии известно, что на уровне организма изучением структуры занимается анатомия, а изучением функции физиология. Эти разделы одной науки биологии ставят перед собой и решают разные задачи, пользуются различными методами исследований, разными и несопоставимыми параметрами, единицами их измерения и критериями оценки их изменчивости.

В истории биологической науки появление физиологии на фоне успехов анатомии открыло принципиально новые более широкие возможности познания живых организмов. Именно фи­зиология человека, животных, растений стала теоретической ба­зой для развития медицины, ветеринарии, фитопатологии.

Точно таких же результатов для природопользования и охраны окружающей среды следует ожидать от изучения механизма функционирования почв и экосистем. Познание этого механизма (физиологии почв и экосистем) в перспективе должно стать научно-методической основой охраны окружающей среды, рационального природопользования, экологической безопасности как базы устойчивого развития человеческого сообщества при нарастающем антропогенном прессе. На этой теоретической основе могут, вырасти прикладные научные дисциплины: педопатология и экопатология. Они уже сейчас востребованы, практикой для диагностики деградации и загрязнения почв и экосистем, для разработки технологий ремедиации, реабилитации и рекультивации огромных массивов нарушенных почв и экосистем.

Почва как всякая природная система характеризуется струк­турой и функциями. Тем не менее, в современном почвоведении приоритетными пока являются методы "анатомии почв" (морфология, минералогия,

физико-химическая характеристика почвен­ного профиля и его горизонтов). проблемы "физиологии" этого уникального природного объекта пока находятся в стадии зарождения.­

Однако для целей разумного управления почвенными про­цессами нужны знания механизма функционирования почвы, зна­ния реакций этого живого механизма на воздействия естествен­ных и антропогенных, факторов, знания. законов, изменчивости почвы во времени, причем особую важность приобретают знания динамики и ритмики параметров с короткими характерными вре­менами.

В.В. Докучаев более 100 лет назад основал почвоведение ­науку о почве как самостоятельном естественно-историческом теле природы, возникшем в результате взаимодействия пяти фа­кторов почвообразователей.

В.И. Вернадский удачно дополнил это определение, назвав почву биокостным телом природы. До них почва изучалась в рам­ках геологии (агрогеология, агрокультурхимия) как поверхност­ный слой земной коры, способный производить урожай. Оконча­тельное, отделение почвоведения от геологии произошло после того, как В.В. Докучаев доказал, что почва, в отличие от горной породы, подчиняется географическим законам, обладает собст­венной структурой профиля; собственным, отличным от породы, химическим и минералогическим составом.

В почвоведении с самого начала обособились два ведущих на­правления: теоретическое (география почв) и прикладное (агро­химия). Со временем структура науки значительно расширилась и усложнилась. Однако прагматический, хозяйственный подход к почве поддерживался всегда из-за уникальной способности поч­вы производить урожай.

Именно это обстоятельство заведомо ставило почву в поло­жение, подчиненное фитоценозу. Почва рассматривалась как его внешний эдафический фактор. Успехи почвоведения только до­полняли и углубляли это прагматическое положение. Несмотря на всеобщее признание уникальности почвы как самостоятельно­го объекта фундаментальной науки, многие специалисты до сих пор рассматривают почву как сосуд с элементами минерального питания растений, а Почвоведение как раздел Агрохимии.

Основные усилия почвоведов до последнего времени направ­лялись в основном на изучение строения и состава почвенного профиля (морфологические признаки, физико-химические, ми­нералогические,

водно-физические, теплофизические свойства), что способствовало совершенствованию классификации и диаг­ностики, развитию почвенной картографии.

На опытных полях активно изучалась зависимость урожая от величины, формы и прочности структурных агрегатов, Механи­ческого состава, от количества и состава почвенного, гумуса, от содержания азота, фосфора, калия, микроэлементов, от состава

и активности микрофлоры и фауны. На основе этих исследова­ний обычно совершенствуются аграрные технологии.

Для оценки результатов исследований и полевых экспери­ментов часто использовались статистические методы сопряжен­ного многофакторного анализа. Результаты анализа обычно по­казывали, при каких сочетаниях факторов и свойств почвы полу­чается более высокий урожай. При этом почти не рассматривал­ся сам механизм формирования повышенного или пониженного урожая. Почвенный профиль воспринимался как конечный и не­изменный продукт совокупной деятельности факторов почвооб­разователей в геологическом времени. А возраст почв измерялся тысячелетиями с помощью радиоуглеродного метода, применяе­мого в геоло<