Мегабиота – это крупные землерои, главным образом из числа млекопитающих. Многие из них проводят в почве всю жизнь, другие – какое-то определенное время. Все они прокладывают в почве целые системы ходов и нор. Приспособленность к роющему подземному образу жизни находит отражение во внешнем облике и анатомических особенностях этих животных: недоразвитые глаза, компактное вальковатое тело с короткой шеей, короткий густой мех, сильные компактные конечности с крепкими когтями.
Помимо постоянных обитателей почвы в отдельную экологическую группу нередко выделяют обитателей нор. К данной группе животных относятся барсуки, сурки, суслики, тушканчики и др. Они кормятся на поверхности, однако размножаются, зимуют, отдыхают, спасаются от опасности в почве. Ряд других животных используют их норы, находя в них благоприятный микроклимат и укрытие от врагов. Обитатели нор, или норники, имеют черты строения, характерные для наземных животных, но в то же время обладают приспособлениями, которые указывают на роющий образ жизни: длинные когти, сильная мускулатура на передних конечностях, узкая голова, небольшие ушные раковины.
К особой группе относят животных, заселяющих сыпучие подвижные пески, – псаммофилов. Они имеют специфические приспособления, которые обеспечивают возможность передвижения в рыхлом грунте.
Животных, приспособившихся к жизни на засоленных почвах, называют галофилами. Обычно в засоленных почвах фауна в количественном и качественном отношении сильно обедняется.
Таким образом, почва имеет огромное значение в жизни живых существ на нашей планете. Именно почва явилась той промежуточной средой, которая обеспечила выход жизненных форм из водной среды на сушу и их адаптацию к новым условиям существования.
Связанные единой эволюцией разнообразные почвы характеризуются типом почвы. Наиболее важными являются тундровые почвы; подзолистые почвы; черноземы; каштановые почвы; сероземы; красноземы и желтоземы; засоленные почвы; болотные почвы.
Размещение типов почв на поверхности суши определяется сложным взаимодействием ряда факторов, важнейшими из которых являются климат, рельеф, характер растительности и животный мир. Распределение типов почв подчиняется законам горизонтальной широтной зональности и вертикальной почвенной поясности.
С севера на юг почвенные широтные зоны сменяются почвенными поясами в следующей последовательности: полярный пояс, бореальный (в пределах лесной зоны), суббореальный (с преобладанием черноземов, каштановых почв и сероземов), субтропический, сложенный красновато-бурыми и красно-желтыми почвами тропических лесов.
Наряду с зональными типами почвы на равнинах обычно встречаются отдельными участками особые типы интразональных почв, образованных как под влиянием общезональных факторов почвообразования, так и при участии специфических, например при постоянном и избыточном увлажнении – болотные почвы, при поступлении галогенов из коренных пород или с поверхностным стоком – засоленные почвы и т. д.
Учет горизонтальной широтной зональности и вертикальной почвенной поясности, климатических, ландшафтных особенностей территории позволяет более эффективно и рационально планировать рекреационную деятельность, прогнозировать состояние и развитие рекреационных зон, систем и территорий.
1.3.2. Плодородие почв
Основным свойством почв, используемым человеком, является их плодородие. Выделяют три основных категории (классификации) плодородия почвы:
♦ естественное, или природное, которое определяется свойствами природных почв, формирующимися в процессе их развития и эволюции под влиянием природных факторов почвообразования;
♦ искусственное, или эффективное, создаваемое трудом человека, зависящее от уровня развития науки и техники, создающее условия наиболее полного использования природного плодородия или его качественного изменения;
♦ экономическое, связанное с вещественной оценкой участков почвы в зависимости от их расположения, удаленности, природного плодородия, удобствами и экономической целесообразностью использования.
На практике в понимании почвенного плодородия принято использовать нижеследующие понятия.
Естественное (природное) плодородие – плодородие естественных почв без вмешательства человека по его улучшению.
Искусственное плодородие – плодородие, создаваемое в результате целенаправленного воздействия человеческой деятельности (распашка, механическая обработка, все мероприятия интенсификации сельскохозяйственного производства).
Потенциальное плодородие – суммарное плодородие почвы, определяемое ее свойствами, как приобретенное в процессе естественного почвообразования, так и созданное и (или) измененное человеком.
Относительное плодородие – плодородие почвы относительно какой-либо группы или вида растений, почвенной биоты.
Эффективное плодородие – часть потенциального плодородия, которая реализуется в виде урожая, при данных климатических (погодных) и технико-экономических (агротехнологических) условиях.
Урожай – полезная продукция, получаемая в результате культивирования сельскохозяйственных растений или использования дикорастущих видов (Реймерс, 1990). В агроландшафтах урожай составляет большую часть первичной продукции экосистемы.
Воспроизводство плодородия – совокупность природных почвенных процессов или система целенаправленных мелиоративных и агротехнических воздействий для поддержания эффективного почвенного плодородия на уровне, приближающемся к потенциальному плодородию. Почвенное плодородие определяется физико-химическими и биологическими качествами соответствующих почв. Наряду с этим существуют и лимитирующие факторы плодородия, приведенные в табл. 1.3.
Данные лимитирующие факторы почвенного плодородия относятся прежде всего к искусственному плодородию, однако в связи со значительным прессингом современной цивилизации становятся основополагающими для биосферы за счет существенного расширения агроценозов (агроэкосистем).
Таблица 1.3. Лимитирующие факторы и основные мелиоративные приемы их ликвидации или минимизации (Ковда, Розанов, 1988)
Рис. 1.4. Поток энергии и круговорот вещества в аграрной цивилизации (Рамад, 1981)
До XIX в. в процессе аграрной цивилизации использовалась энергия, которая была накоплена в течение одного вегетационного периода первичными консументами, а также аккумулированная в течение многих лет деревьями. Общее количество используемой одним человеком энергии (около 92 100 кДж/сут) лишь вдвое превышало энергопотребление человеком неолита (около 46 000 кДж/сут).
Таким образом, при становлении доиндустриальной аграрной цивилизации экосистема имела высокий уровень гомеостаза. Несмотря на антропогенное изменение или замещение экосистем, деятельность человека вписывалась в биогеохимический круговорот и незначительно изменяла приток энергии в биосферу.
Необратимые глобальные изменения биосферы Земли под влиянием сельскохозяйственного производства резко усилились в XX в. В связи со значительным ростом населения и сокращением площадей высокоурожайных земель в 70–90-е гг. XX в. началось повсеместное внедрение интенсивных технологий (монокультуры; высокопродуктивные, но незащищенные сорта, полученные путем гибридизации; агрохимикаты; травмирующие приемы вспашки и т. д.), что сопровождалось водной и ветровой эрозией, вторичным засолением, почвоутомлением, деградацией почв, обеднением эдафона и мезофауны, уменьшением лесистости, увеличением распаханности и т. д.
Агроэкосистемы индустриального периода имеют ряд отличий от естественных экосистем и агроэкосистем доиндустриального периода:
♦ вторичные, искусственно созданные человеком, структурные единицы биосферы;
♦ ведущим является не естественный отбор, а искусственный;
♦ видовой состав гораздо менее разнообразен по сравнению с природными биоценозами. Смена видового состава в агроценозах происходит не естественным путем, а по воле человека;
♦ значительная доля основных биогенов выносится из системы с урожаем и естественный круговорот веществ не осуществляется. Часть вещества в агроценозах безвозвратно изымается из экосистемы. При высоких нормах внесения удобрений для отдельных элементов может наблюдаться явление, когда величина входа элементов питания в растения из почвы оказывается меньше величины поступления элементов питания в почву из разлагающихся растительных остатков и удобрений. С хозяйственно полезной продукцией в агроценозах отчуждается 50–60 % органического вещества от его количества, аккумулированного в продукции;
♦ человек вносит в агроэкосистемы дополнительную энергию в виде удобрений, дополнительного освещения, средств защиты растений и т. д.;
♦ агроэкосистемы требуют постоянного ухода со стороны человека и только в этом случае могут быть высокопродуктивными. Саморегуляция в них отсутствует, и без поддержки человека они быстро разрушаются. Для достижения своей цели человек в агроценозе вынужденно изменяет или контролирует (в какой-то мере) влияние природных факторов; дает преимущества в росте и развитии организмам, которые продуцируют пищу. Основная задача создания и эксплуатации агроэкосистемы – найти условия повышения урожайности при минимизации энергетических и вещественных затрат, повышения почвенного плодородия;
♦ в агроэкосистемах человеком применяются различные химические вещества, не свойственные глобальному биотическому круговороту, которые неизбежно встраиваются в него и прямо или косвенно влияют на устойчивость природных экосистем.
В агроэкосистемах складываются весьма специфические взаимоотношения между организмами, их формирующими.
Основными элементами агробиоценоза в аграрных экосистемах являются культурные растения, высеянные или высаженные человеком; сорные растения, которые проникли в агробиоценоз помимо, а иногда и вопреки воле человека; микроорганизмы ризосфер культурных и сорных растений; клубеньковые бактерии на корнях бобовых, связывающие свободный азот воздуха; микоризообразующие грибы на корнях высших растений; бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли, свободно живущие в почве; беспозвоночные животные, живущие в почве и на растениях; позвоночные животные (грызуны, птицы и др.), живущие в почве и посевах; грибы, бактерии, вирусы – паразиты (полупаразиты) культурных и сорных растений; бактериофаги – паразиты микроорганизмов.
Размер популяций отдельных входящих в агробиоценоз видов колеблется из-за постоянных изменений абиотических и биотических факторов.
Посевы культурных растений в агрофитоценозе являются единственным источником питания для травоядных животных и насекомых-фитофагов. В благоприятные для роста растений периоды популяции продуцентов могут резко и быстро увеличиваться. Обычно большой ущерб наносит сельскохозяйственным культурам массовое размножение травоядных животных и насекомых-фитофагов. Естественное регулирование их численности и доведение их популяций до экономически безвредного порога путем использования их естественных врагов-хищников сложно и не всегда дает хорошие результаты. Отсюда в сельскохозяйственной практике искусственное вмешательство в регулирование численности фитофагов осуществляется за счет использования различных искусственных средств защиты, которые являются остротоксичными веществами.