Місце та роль грунту в природі й діяльності людини. Значення грунтознавства

Місце та роль грунту в природі й діяльності людини

Грунтовий покрив являє собою самостійну складну специфічну біологічну оболонку земної кулі, що огортає сушу материків і мілководдя морів та озер. Педосфера (грунтовий покрив) знаходиться в безперервній взаємодії з іншими оболонками планети, бере участь у складних процесах обміну й перетворення енергії й речовини на земній кулі та відіграє велику загально-планетарну (глобальну) роль. Грунт виконує глобальні та соціально-економічні функції. Ось найголовніші глобальні функції грунту:

забезпечення життя на Землі. Грунт – це наслідок життя й одночасно умова його існування. Грунт – середовище й умова існування рослинності, тварин і мікроорганізмів. Він забезпечує потреби вищих рослин у живленні, створює таким чином ту біомасу, яка використовується тваринами, мікроорганізмами, людиною;
забезпечення постійної взаємодії великого геологічного та малого біологічного кругообігу (циклів) речовин на земній поверхні. Життя й грунтотворні процеси на Землі продовжуються мільярди років. За цей час у земній корі сформувались потужні товщі осадових відкладів морського й континентального походження. Потрапляючи на поверхню землі, первинні гірські породи вивітрюються, у верхній частині кори вивітрювання формуються грунти, акумулюючи елементи живлення живих організмів. Вони захоплюються з грунту рослинами і через ряд трофічних циклів повертаються назад у грунт, що і є малим біологічним кругообігом речовин. З грунту елементи частково виносяться опадами в гідрографічну сітку, у Світовий океан, де дають початок утворення нових осадових порід, які можуть або вийти знову на поверхню, або метаморфізуватись. Це і є великий геологічний кругообіг;
регулювання хімічного складу атмосфери й гідросфери. О, С, N, Н у різній формі беруть участь у синтезі органічної речовини рослинами, складно перетворюючись у грунті, особливо під впливом грунтової фауни й мікроорганізмів. Газова фаза грунтів знаходиться в стані постійної взаємодії з атмосферним повітрям, віддаючи в нього СО₂, NH₃, NO, N₂, H₂S, метан, водяні пари, поглинаючи гази й особливо – О₂. Кругообіг води на земній кулі охоплює як важливу ланку і грунтову вологу. Грунтовий покрив отримує атмосферну вологу й через випаровування та транспірацію віддає її в атмосферу. Водні властивості грунту визначають у великій мірі процеси руху води, її стік і випаровування. Поверхневий стік і грунтові води є основними джерелами живлення рік, морів, океанів. З водою в них надходять мінеральні та гумусові речовини. Отже, хімізм рік пов'язаний з хімізмом грунтового покриву;
регулювання біосферних процесів, зокрема щільності життя на Землі, шляхом динамічного відновлення грунтової родючості;
акумуляція активної органічної речовини й пов'язаної з нею хімічної енергії на земній поверхні. Грунтовий покрив є важливою умовою фотосинтетичної діяльності рослин, які акумулюють колосальну кількість сонячної енергії, зв'язаної у масі рослинної органічної речовини. Рослинність наземних грунтів акумулює в рік ~0,5·1015 кВт год енергії шляхом фотосинтезу (В.А.Ковда, 1973). Система грунт – рослина – тварина в житті людства є, і ще тривалий час буде головним постачальником трансформованої енергії Сонця.

Виконуючи соціально-економічну функцію, визначне місце і роль займає грунт у житті й діяльності людини. Грунт (земля) в сільському господарстві виступає як основний засіб виробництва. Даний засіб відрізняється від промислових (трактори, машини, комбайни, плуги, споруди, будівлі тощо), по-перше, своєю обмеженістю. Це зобов'язує селянина зберігати і постійно поліпшувати його як засіб сільськогосподарського виробництва, що досягається завдяки другій особливості грунту (землі) – його незношуваності. Всі промислові засоби виробництва в міру їх використання зношуються і замінюються новими, на відміну від грунту, який за умов правильного використання поліпшується, тобто систематично відтворює та підвищує родючість.

Грунт – основний засіб і об'єкт праці в сільськогосподарському виробництві, а його розподіл є причиною гострих соціальних конфліктів. Землеробство та інші галузі сільського господарства прямо чи опосередковано базуються на використанні потенційних можливостей грунтової родючості і впливають на суть сучасних грунтових процесів. Розвиток сільського господарства потребує правильного обліку особливостей грунтового покриву при розміщенні й плануванні його галузей, при виборі й розміщенні культурних рослин, агротехніки, використання добрив тощо. Наприклад, багато культур не виносять високої кислотності грунтів (пшениця, кукурудза, конюшина), надлишку СаСО₃ (чай, цитрусові), віддають перевагу слабкому засоленню (буряк) тощо. Тому важливе раціональне використання та охорона грунтів. Крім того, це питання земельної власності, земельного законодавства, земельного права, економічної оцінки землі. Важливе значення має грунтовий покрив у геологічній службі, оскільки виникнувши з появою життя, грунт відіграв важливу роль в історії земної кори, особливо у формуванні осадових гірських порід і тих корисних копалин, які з ними пов'язані. Так, райони утворення ряду родовищ залізо- й марганцевих руд пов'язані зі стародавніми болотними процесами, бокситів – із тропічним грунтоутворенням тощо. Знаючи закони грунтоутворення й роль тих чи інших елементів у грунтових процесах, можливо передбачити райони їх концентрації. Грунти володіють різноманітними інженерно-геологічними властивостями. Довговічність різних конструкцій, фундаментів, стін залежить від хімічного складу грунтових вод, реакції грунту зі спорудами, дорогами, аеродромами. З грунтовими умовами й фізико-географічною обстановкою пов'язаний ряд захворювань (ендемічних). Надлишок або нестача деяких хімічних сполук у грунтах позначаються через грунтові води, продукти живлення, корм тварин і продукти харчування людини. Наприклад, райони вилугуваних кислих грунтів бідні кальцієм, кобальтом, нікелем, йодом, тому тут створюються передумови для уровської хвороби (ненормальне формування скелету, потворність), рахіт виникає при відсутності кальцію, зоб – йоду і т.п. Мікроорганізми з грунту використовуються для виготовлення цінних лікарських препаратів, у т.ч. й антибіотиків (стрептоміцин, пеніцилін тощо).

Значення грунтознавства для фізичної географії, екології та охорони навколишнього середовища

Один з основних висновків генетичного грунтознавства – положення про закономірний розподіл грунтів по земній поверхні у зв'язку зі змінами клімату, рельєфу, порід, рослинності, мав і має важливе значення для розвитку фізичної географії. Проблема закономірного розміщення на поверхні землі окремих тіл або показників цікавила вчених-природодослідників давно, особливо значні успіхи в її розв'язанні були досягнуті в XVIII – XIX ст. У минулому столітті вивчення взаємозв'язків складових частин природи стало головним завданням фізичної географії. Вивчення проводились і в планетарному масштабі, і в континентальному, і в ландшафтному. Ці дослідження базуються на фізико-географічному методі, який логічно витікає з генетичного вчення про грунти В.В.Докучаєва.

Грунтознавство й географія грунтів мають важливе значення в розвитку економічної географії. Економічна оцінка окремих країн, регіонів неможлива без знання грунтового покриву й рівня його родючості.
Значне досягнення сучасної географії – вчення про ландшафти, одним із джерел якого є генетичне грунтознавство. Засновник учення про ландшафти Л.С.Берг писав: "основоположником сучасної географії був великий грунтознавець Докучаєв". Важливе методологічне значення має розроблена В.В.Докучаєвим концепція грунту як дзеркала ландшафту. Вона основана на уявленні про те, що грунт є результатом розвитку материнської породи під дією комплексу визначеного сполучення факторів грунтоутворення.

У наших грунтах поєднуються реліктові та сучасні ознаки і властивості. У будь-якому з сучасних едафотопів ми легко знайдемо ознаки і властивості, успадковані як від материнських порід, так і від минулих періодів і стадій грунтоутворення. Поряд з цим, більшість з них – результат дії сучасного грунтоутворення. Грунтознавство сприяло виникненню в географії ландшафтно-геохімічного напрямку, основоположником якого був Б.Б.Полинов – учень Докучаєва, який писав: "Грунт – не тільки один із компонентів ландшафту, але і його показник: грунт – дзеркало ландшафту".

Чому ж грунт вважають серцевиною та пам'яттю ландшафту? Це пов'язано з тим, що будь-яка біокосна система (а грунт – не виняток) в результаті свого функціонування формує чотири типи продуктів. Це біомаса, гази, розчини і твердофазні сполуки.

У всіх біокосних системах гази і розчини порівняно швидко виводяться назовні за рахунок активного обміну з величезними резервуарами атмосфери та гідросфери. Жива речовина системи постійно відмирає та відроджується у різношвидкісних циклах діяльності. Тобто, перші три типи функціонування біокосних систем оновлюється постійно або періодично з досить високою інтенсивністю. І тільки тверді продукти функціонування (ТПФ) здатні до тривалої акумуляції.

У грунті в якості ТПФ виступають органічні, мінеральні та органо-мінеральні сполуки. В атмосферних біокосних системах (екосистемах атмосфери) газовокомпонентарна фаза не здатна протягом тривалого часу утримувати і накопичувати ТПФ усередині системи. Ці продукти, утворюючись у процесі функціонування, виводяться з системи вниз або вбік. Водні біокосні екосистеми не здатні довго утримувати всередині ТПФ, які теж, рухаючись у вертикальному та боковому напрямках, врешті-решт осідають на дні водойм.

Отже, повітряні і водні екосистеми досить швидко оновлюють усі свої елементи і не здатні тривало накопичувати в собі жоден з продуктів функціонування. Якщо розглядати накопичення ТПФ у системі як її здатність "запам'ятовувати та записувати" в своєму складі і структурі інформацію про зовнішнє середовище свого формування й історію її функціонування, то варто визнати, що у повітряних і водних систем така "пам'ять" короткочасна або взагалі відсутня. Внаслідок високої лабільності та циркуляційного характеру переносу й атмосфера, і гідросфера мають "газову і рідку" пам'ять про історію свого формування в розсіяному по всій оболонці вигляді (газовий склад атмосфери, сольовий склад океану). Твердофазна пам'ять" цих оболонок "зберігається" в осадовій оболонці літосфери. А це вже інша сфера.

Принципово інакше складається доля ТПФ у наземних біокосних системах, де підземний або біолітосферний ярус функціонує та розвивається у відносно малорухомій слабкооновлюваній товщі грунтотворної породи – літоматриці підземного ярусу системи. Така літоматриця являє собою субстрат, один із взаємодіючих елементів системи і одночасно її жорсткий нерухомий каркас, що здатен утримувати в собі свої ТПФ. Саме тільки в таких біокосних системах, в яких літоматриця нерухома і неоновлювана, створюються не тільки умови для утворення ТПФ, але і для утримання, відбору, накопичення і диференціації новоутворених ТПФ на місці в товщі і просторі літоматриці.

Отже, грунтові системи – це такі відкриті екзогенні біокосні поверхнево-планетарні системи, в яких "свої" ТПФ, переважно залишаючись, концентруючись і диференціюючись у літоматриці, перетворюють її на твердофазну педоматрицю багатофазної грунтової системи. Саме така інсітна (тобто на місці) фіксація процесів та історії функціонування системи, а через них і зовнішнього середовища, в кожному грунтовому профілі, в кожній однорідній ділянці грунтового покриву і дозволяє говорити про грунт (едафотоп) як про дзеркало, чи точніше, як про пам'ять ландшафту.

Без знання грунтознавства неможливо осягнути взаємозв'язки, що встановлюються між компонентами екосистеми. Зокрема, неможливе розуміння мінерального живлення рослин як етапу формування первинної органічної речовини, що відрізнила нашу планету від усіх інших "неживих" космічних тіл.

Контрольні питання

Визначте поняття "грунт ", охарактеризуйте етапи його становлення.
Визначте місце грунту в наземних екосистемах.
Охарактеризуйте грунтознавство як науку, його основні положення.
Обгрунтуйте зв'язок грунтознавства з іншими науками і назвіть основні розділи грунтознавства.
Дайте коротку характеристику основних етапів розвитку грунтознавства.
Дайте порівняльну характеристику основних методів вивчення грунту.
Назвіть головні методологічні принципи генетичного грунтознавства.
Назвіть основні методи досліджень, які використовуються в грунтознавчій науці.
Визначте місце та роль грунту в природі та діяльності людини. Яке значення має грунтознавство для біології, сільського господарства та фізичної й економічної географії?
Обгрунтуйте поняття "грунт – дзеркало ландшафту".
Чому грунт є основним засобом виробництва у сільському господарстві?