Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

Как же обращается человек со своей кормилицей, с кожей Земли и узлом связей биосферы и всей планеты? В словарях русского языка, да и не только русского, вряд ли можно найти слово, которое могло бы точно и образно выразить то реальное воздействие, которое почва испытала за время существования людей. Такие эмоциональные выражения, как «бездумное», «бесхозяйственное» и даже «варварское» обращение с землей, оказываются уже недостаточными, чтобы коротко и экологически точно определить уровень отношения к почве человечества. Более правильным будет назвать это отношение преступным.

Да! Обращение землян с почвой иначе, как экологическим преступлением против живущих и будущих поколений, не назовешь. Ведь уже потеряно около 4 млрд га почв, и скорость потерь не снижается, хотя судьба людей напрямую зависит от судьбы почвы.

Причины антропогенного разрушения и деградации почв различны. К ним относятся изъятие и разрушение почв под воздействием промышленности и строительства. Это отвод земель под различные промышленные и бытовые объекты; прокладка и эксплуатация дорог и трубопроводов; добыча полезных ископаемых; промышленные и бытовые отходы; водохранилища, переброска вод, строительство гидромелиоративных сооружений; аварии на промышленных и других объектах.

Другим расхитителем почвенных богатств оказывается само сельское хозяйство. Несовершенное использование удобрений и пестицидов, животноводческие стоки, применение тяжелых сельскохозяйственных машин, несоблюдение противоэрозионных мероприятий, монокультура, перевыпас, переосушение, с одной стороны, и переполив, с другой стороны, — вот неполный перечень врагов почвенного покрова на селе. Ущерб от ошибок в сельском хозяйстве огромен. По данным В.А. Ковды (1989), только из-за несовершенных способов полива в мире за историческое время подверглись вторичному засолению и оказались непригодными для использования около 120–150 млн га. В бывшем СССР из 20 млн га орошаемых земель засолилось и утратило плодородие около половины.

Свою лепту вносит и нерациональное ведение лесного хозяйства. Неблагоприятное воздействие на землю оказывают трелевка по поверхности почвы, использование тяжелых лесоуборочных машин, лесные пожары, нерегламентированное применение химикатов и др.

Грозную опасность для биосферы и ее почвенного покрова представляют военные действия и подготовка к ним, истощающие людские и природные ресурсы и интенсивно загрязняющие биосферу и почву. Подсчитано, что до 40 % загрязнения окружающей среды обусловлено отходами военной промышленности, проведением учений, использованием боевой техники и др. (Добровольский, Никитин, 1990).

Даже из приведенного краткого перечня можно сделать вполне обоснованный вывод, что над почвенным покровом и биосферой нависла многоликая экологическая опасность, которая может привести к необратимой деградации плодородного почвенного слоя Земли и его многочисленных незаменимых экологических функций. Рассмотрим наиболее злостные причины деградации почв подробнее.

Оскальпирование Земли

Одна из известных книг о злодеяниях человека по отношению к своей планете названа «Оскальпированная Земля» (см.: Дорст, 1968). И это вполне оправданно. Уничтожая почвенно-растительный покров, современные люди уподобляются первобытным индейцам, но с одной, весьма принципиальной разницей. Индейские воины снимали скальп с поверженного врага, а ныне живущие земляне скальпируют свою собственную планету, породившую и кормящую их.

Некоторые читатели, возможно, обвинят автора в чрезмерной экспрессии, но факты, как говорится, вещь упрямая. Антропогенная эрозия почв достигла катастрофических размеров, причем за последние десятилетия наблюдается четко выраженная тенденция к ее усилению. Так, если в 20-х годах XX столетия глобальный эрозионный снос вещества с поверхности суши составлял 3 млрд т в год, то к 60-м годам он уже утроился, а начиная с 70-х годов превысил 24 млрд т (Ковда, 1985). И в настоящее время эрозия продолжает буйствовать на земном шаре. В мире, в том числе в нашей стране, от эрозии страдает до 70–80 % сельхозугодий. Нет ни одного региона, где эрозионные процессы, многократно усиленные неразумным обращением человека с почвой, не нанесли бы колоссального ущерба сельскому и всему народному хозяйству.

Потери урожая от эрозии ощутимы во всех природных зонах, что связано прежде всего со снижением биологической продуктивности эродированных земель. Например, урожай картофеля на слабосмытых дерново-подзолистых почвах составляет 70 % урожая на несмытых почвах, а на сильносмытых — 40 %; урожай пшеницы на слабосмытых черноземах составляет 80 %, на среднесмытых — 50, а на сильносмытых — лишь 30 % урожая, получаемого на неэродированных черноземах.

В настоящее время наука значительно продвинулась в понимании негативных последствий от различных эрозионных явлений.

Эрозия не только непосредственная причина падения плодородия почв, но и фактор повреждения посевов, посадок, дорог; она усиливает засухи и снижает репродуктивность водоемов, ухудшает условия водоснабжения городов и сел, осложняет эксплуатацию ГЭС и оросительных каналов и т. д.

Разрушительная работа эрозии приводит к глобальному ухудшению условий жизни организмов и общему сокращению жизнепригодного пространства на континентах. Кроме того, отмечается уменьшение вклада почвы в биологический круговорот веществ на суше и усиленное вовлечение почвенного материала в геологический круговорот.

Оскальпирование Земли приводит также к тому, что почвенно-растительный покров все слабее выполняет такие важнейшие глобальные функции, как связывание газов атмосферы (N₂, CO₂, и др.) и аккумуляция солнечной энергии с последующей их передачей в глубокие горизонты земной коры в местах формирования мощных осадочных пород. В результате исторически сложившаяся сбалансированность геологических процессов нарушается. А.Б. Ронов (1980) подчеркивает, что будущее планеты прямо зависит от способности недр питать атмосферу диоксидом углерода. Без постоянной подпитки этим газом воздушная оболочка может за короткий срок лишиться CO₂, что чревато тяжелейшими последствиями для биосферы.

Нарастание негативных процессов в биосфере неизбежно, если человек не изменит варварского обращения с природными ресурсами, в особенности с землей. К сожалению, на сегодня негативные тенденции антропогенных изменений, деградации и прямого уничтожения почвенного покрова продолжают расти. В конце XX в. ежегодно почвенная оболочка мира лишается почти 8 млн га в связи с изъятием площадей под поселки и другие объекты. Около 5 млн га земель подвергается деградации при обработке и использовании, а 200–300 млн га испытывают частичное опустынивание.

Удары по биосфере в связи с очередным сдиранием отдельных участков ее кожи — почвенного покрова планеты — суммируются с травмами, наносимыми ей нерациональным использованием почв. Эродированные, опустыненные и загрязненные земли не просто резко снижают свою урожайность, они еще существенно слабее выполняют свои биосферные экологические функции.

Таким образом, оскальпирование Земли чревато как уроном в сельском и лесном хозяйстве, так и разбалансировкой глобальных круговоротов вещества и энергии, а также потерей биосферой своей устойчивости и благоприятных условий обитания живых организмов. Потому борьба за сохранение почв и защита их от эрозии — это не только вклад в повышение урожайности полей, это прежде всего вклад в сохранение естественной среды обитания, без которой нормальное существование и развитие человека и общества невозможны.

Для того чтобы более успешно противостоять антропогенной деградации почв, необходимо знать основные законы развития деградационных процессов.

Первое, на что следует указать, — это повсеместность распространения эрозии. Она опасна при освоении любого участка суши, и опасность эта тем больше, чем ниже естественное плодородие почв, чем больше открыта ее поверхность для прямого действия поверхностных вод и ветров, чем сильнее нагрузка от почвообрабатывающих орудий и слабее соблюдаются требования биологического земледелия.

Второе: при освоении почв в случае отсутствия специальных эффективных мер противоэрозионной их защиты антропогенная эрозия намного обгоняет допустимую естественную почвенную эрозию. Естественная эрозия, в той или иной мере проявляющаяся в целинных почвах, как правило, укладывается в доли миллиметра сносимого почвенного слоя в год, что позволяет ненарушенным почвам сохранять свой профиль в течение столетий и тысячелетий. В результате же антропогенной эрозии почвы, лишенные естественной растительности и распаханные вдоль склонов, лишаются гумусового горизонта за 10–15 лет и даже быстрее — за 3–5 лет. Общий смыв почвенного плодородного мелкозема достигает огромных размеров. Так, если со склонов с ненарушенной естественной растительностью выносится водами 1–2 т/га растворенных и взвешенных почвенных веществ, то снос с распаханных склонов составляет 10–15 т/га, а в отдельные периоды выпадения ливневых осадков — 20–30 и даже 50–75 т/га.

Различные почвы в пределах одной и той же зоны имеют различный порог допустимой эрозии. По данным А.Н. Геннадиева, М.И. Герасимовой, В.В. Пацукевич (Геннадиев, 1990), почвы лесной зоны характеризуются следующими нормами допустимой эрозии: подзолистые — 0,15 мм/год, дерново-подзолистые — 0,25, буроземы — 0,50 мм/год. Почвы степной зоны имеют такие показатели: черноземы типичные — 0,45 мм/год, черноземы обыкновенные — 0,40, темно-каштановые — 0,25 мм/год. Отсюда с неизбежностью вытекает заключение о необходимости учитывать в значительно большей степени неодинаковую противоэрозионную устойчивость различных почв одной и той же зоны и не поддаваться соблазну схематизированных зональных систем землепользования.

Поскольку противоэрозионная стойкость почвы в различных частях одной и той же зоны неодинакова, обрабатывать ее следует по-разному. Это, к сожалению, не было учтено в период освоения целинных земель в Казахстане. Большая засушливость местного континентального климата явилась причиной того, что сухие почвы казахстанских степей после их распашки подверглись интенсивному развеванию и резко снизили свое плодородие. В дальнейшем внедрение почвозащитной обработки почв без оборота пахотного слоя помогло уменьшить эрозию почв во вновь освоенных районах.

Были также предприняты попытки внедрить почвозащитную систему в других районах страны, однако при этом возникло много непредвиденных трудностей, проистекавших часто из-за шаблонного применения системы Т.С. Мальцева без учета местных условий. На это обращает внимание Н.К. Шикула в книге «Человек и Земля» (1988). Он подчеркивает, что хотя Т.С. Мальцев и предупреждал, чтобы его систему не копировали слепо, а внедряли с учетом местных условий, однако по всей стране — и в засушливом Заволжье, и в Предкарпатье, где выпадает 800 мм осадков, — производственная проверка была проведена по единой методике. А ведь в Предкарпатье система обработки почвы должна быть совершенно другой, иными должны быть и технологические операции, и время их применения.

Загрязнение и отравление почв

Поистине грозную опасность для почв и всей биосферы представляет загрязнение земной поверхности промышленными и бытовыми отходами, транспортом, удобрениями и пестицидами, веществами, извлеченными из недр Земли при добыче полезных ископаемых, отходами животноводства и другими продуктами современной цивилизации.

Почему же эта опасность столь велика? Причин здесь несколько. Побочные продукты техногенеза, как правило, чужды современной биосфере и ее почвенному слою, а потому не вписываются в естественный биологический круговорот. Это приводит к тому, что земли в случае значительной концентрации загрязнителей начинают резко снижать свое плодородие и выдавать урожай неудовлетворительного качества, потребление которого чревато серьезным ущербом для здоровья людей и сельскохозяйственных животных.

Загрязнение биосферы и ее почв с полным основанием можно назвать бомбой замедленного действия, поскольку многие продукты техногенеза с трудом выводятся из них и имеют тенденцию к накоплению в связи с действием мощных сорбционных (поглотительных) механизмов почвы. Эти механизмы возникли в ходе эволюции биосферы. Они определили высокую эффективность биологических круговоротов веществ, которые в естественных условиях замкнуты более чем на 90 % и обеспечивают многократное участие одних и тех же элементов в создании биологической продукции суши. Но эти же самые сорбционные силы при неразумном обращении с землей жестоко наказывают, если о них забывают. А это на практике происходит сплошь и рядом при использовании минеральных удобрений.

Одному из авторов как-то пришлось принять участие в дискуссии по использованию минеральных удобрений в сельском хозяйстве. Один из выступавших — председатель колхоза — заявил, что, если бы у него была возможность, он бы зафосфатил почвы своего хозяйства лет на 20 вперед, поскольку запасы месторождений фосфора на Земле ограниченны. Энтузиаст зафосфачивания почв впрок не знал, что от этой процедуры эффективное плодородие почв на самом деле не повысится и, кроме того, произойдет нарушение сбалансированности элементов, ухудшится качество природных вод, куда попадет часть избыточного фосфора. Об этом приходится специально говорить, так как упомянутый случай не единичный. И не потому ли наряду с почвами, испытывающими дефицит фосфора, появляются обширные площади земель, где он внесен в неумеренных количествах?

В Трудах VIII Всесоюзного съезда почвоведов приводились такие данные: с 1981 по 1985 г. в РСФСР площадь пахотных земель с очень низкой, низкой и средней обеспеченностью подвижными фосфатами сократилась на 8053 тыс. га, но параллельно произошло увеличение площадей с зафосфаченными почвами на 1448 тыс. га. За это же время площадь с дефицитом обменного калия сократилась на 3894 тыс. га, а с очень высоким его содержанием увеличилась на 683 тыс. га (Иоселев, Стокозов, 1989). Наряду с этим в отдельных регионах (в Западной и Восточной Сибири) увеличились площади с очень низким и низким содержанием калия — соответственно на 32,3 и 27 тыс. га. То есть налицо нерациональное использование удобрений, приводящее в одних случаях к загрязнению ими почв, а в других к недобору получаемого урожая из-за недостаточного их внесения.

Серьезную опасность представляют пестициды. По данным ЮНЕП, за 1 год в мире отравляются пестицидами около 1 млн человек, причем от 5 до 20 тыс. из них умирают (Ковда, 1989). Кроме того, данные препараты вызывают гибель птиц и полезных насекомых, в том числе пчел и шмелей. Последнее обстоятельство отражается на урожайности полей, поскольку основной доход от пчел получается не от меда, а от их работы как опылителей посевов.

Грозный враг почв — тяжелые металлы, попадающие в них различными путями: в качестве примесей с минеральными удобрениями, в результате воздушного загрязнения промышленными газообразными отходами, при поливах сточными водами, при внесении органических осадков этих вод и др. Особенно значительные концентрации тяжелых металлов отмечаются в землях, прилегающих к металлургическим промышленным предприятиям. Например, по данным Г. Хефлинга (1990), вблизи свинцовоплавильного завода в Норденхаме (ФРГ) почва в радиусе 750 м вокруг завода содержала свинца в 250 раз больше допустимой нормы. И даже в 12 км от предприятия содержание элемента было значительно выше нормы. Накопление тяжелых металлов в почвах может приводить к их отравлению и выпадению из землепользования. Причем «ремонт» (лечение) отравленных почв весьма дорогостоящая процедура, далеко не всегда завершающаяся успехом. Так, попытки оздоровить зараженное химикатами поле площадью 0,8 га в окрестностях Дармштадта (ФРГ) обошлись в 60 тыс. марок, причем выращивание сельскохозяйственной продукции на восстановленном участке оказалось проблематичным.

XX столетие породило новый вид загрязнений и отравления почв — радиоактивный. Ежегодно в мире происходит до 15 утечек в окружающую среду радиоактивных материалов АЭС, что пагубно сказывается на почвах, воде, пище, здоровье человека. Ядерная катастрофа на Чернобыльской АЭС нанесла огромный ущерб людям, народному хозяйству, биоценозам и почвам.

Говоря о факторах загрязнения, нельзя не указать на негативное действие на почвенный покров свалок, которые не только выводят значительную часть земель из сельскохозяйственного оборота и биосферы, но и загрязняют прилегающие к ним территории, включая почвы и грунтовые воды. Борьба с отходами, загрязняющими биосферу и почву, представляет серьезнейшую проблему для человечества.

Что стало с биосферой

Безудержная эксплуатация богатств Земли, особенно почвенно-биологических ресурсов, естественно, не осталась бесследной для общего состояния биосферы. Страдания, причиненные ей, можно сравнить с тяжелейшей болезнью, вызванной сразу несколькими факторами: обширным сдиранием кожи (разрушение почвенного покрова), общим отравлением организма (загрязнение окружающей среды), перерождением целых органов (деградация природных зон), выпадением и омертвением отдельных тканей (вымирание видов живых организмов, почв и экосистем).

К сожалению, подлинный ущерб, нанесенный и наносимый биосфере, до сих пор в полном объеме не подсчитан. Не дана и объективная научная его оценка. И самое главное — не произошло пока массовое осознание последствий. Человечество озабочено в основном проблемами повышения общего жизненного уровня и устранения опасности военных пожаров. К этому добавляются вопросы борьбы с антропогенным загрязнением среды. Спора нет — все это жизненно важно для блага цивилизации. Но названные трудности в принципе разрешимы при условии постоянной борьбы с ними. А вот другие, еще более определяющие судьбу землян проблемы находятся пока в стадии затянувшейся постановки. Связано это прежде всего с тем, что пока что воспринят только урон, причиненный морфологии биосферы (и то далеко не в полном объеме). Ущерб же, нанесенный функционированию, динамике и прогрессивной эволюции биосферы, все еще находится в стадии обсуждения.

До конца не осознано, что современная биосфера Земли не только испытывает деградацию отдельных компонентов, но и приходит в состояние разбалансировки исторически сложившихся круговоротов и общего качественного перерождения, все последствия которого трудно предсказать.

Рассмотрим основные доказательства справедливости данного суждения.

С наступлением техногенного этапа в развитии общества изменения биосферы по ряду показателей приняли характер, во многом противоположный ее естественному ходу развития. Так, если для естественной эволюции биосферы характерно поступательное расширение области жизни в геологических масштабах времени, то современные ее антропогенно обусловленные трансформации приводят к исключению из активного функционирования огромной площади биосферных компонентов.

Другой пример связан с изменениями (противоположными естественным) запасов живого вещества на суше и в океане. Известно, что в результате эволюции континенты стали выполнять роль планетарного накопителя биомассы. Антропогенные воздействия на суше привели к уменьшению банка живого вещества, а в гидросфере — к его увеличению вследствие эвтрофирования водоемов (произошло упрощение структуры сообществ и массовое развитие в них водорослей). Как отмечает В.Г. Горшков (1987), биомасса суши сократилась, а биомасса океана увеличилась примерно на одну треть.

Особую тревогу вызывает перерождение живого вещества планеты, почв и ландшафта в целом. Процесс антропогенного снижения видового разнообразия, уже приведший к исчезновению сотен видов, продолжается. А.В. Яблоков и С.А. Остроумов указывают, что «не менее 25–30 тыс. видов высших растений, т. е. около 8-10 % общего числа описанных видов сосудистых растений на планете, находятся под угрозой уничтожения или могут в ближайшее время оказаться в критическом состоянии» (1985, с. 77). Под угрозой исчезновения находятся тысячи видов животных, и, что особенно нежелательно, скорость исчезновения видов живых организмов в настоящее время возрастает. По данным Международного союза охраны природы, в 80-х годах настоящего столетия ежегодно исчезал один вид или подвид животных, ежедневно погибал один вид растений. В 90-х годах реально исчезновение одного вида растений ежечасно. Одновременно появляются новые, нежелательные формы организмов в результате их приспособления к новым антропогенным факторам. «Драматизм подобных процессов, — отмечает эколог X. Вайнцирль, — заключается в том, что мы, очевидно, утратили представление о времени. Я опасаюсь, что наш мозг слишком мал, наши мысли чересчур мимолетны, чтобы осознать это потрясающее состязание со смертью. В ФРГ к 2000 г. исчезнет половина всех животных и одна треть растений, которыми мы могли любоваться еще летом прошлого года» (цит. по: Олдак, 1983, с. 12). Высказывание исключительно тревожное, но, к сожалению, основанное на реальных фактах.

Подытоживая, можно сказать, что в настоящее время природа находится в «прединфарктном» состоянии, из которого необходимо экстренно искать выход. И одно из важнейших условий предотвращения трагедии — гармонизация отношений человека с природой, особенно с ее почвенным покровом.