Итак, почва как бы замыкает на себя часть связей между животными и растениями, не только играя роль арены, где разыгрываются сцены жизни, но и являясь также преобразователем вещества разного происхождения в усвояемые для растений формы соединений.
Изучением связей между компонентами биосферы, следовательно, биогеоценоза занимается наука биогеоценология. Ее основы были заложены трудами таких ученых, как В. В. Докучаев, В. Н. Сукачев, В. И. Вернадский, Г. Ф. Морозов, Л. Г. Раменский. Отличие биогеоценологии от экологии в том, что экология изучает более простые экосистемы: отдельные организмы, отдельные популяции живых и растительных организмов. Биогеоценология изучает весь биогеоценоз в целом.
Велика сложность биогеоценоза. Огромное число участников этой системы с многочисленными трофическими цепями усложняют строение и существование биогеоценоза. Как всем биологическим системам, биогеоценозу свойственна саморегуляция. Например, расплодившиеся лоси уничтожают молодую поросль сосны. В естественных условиях поголовье лосей регулируется количеством волков. Стало лосей больше — количество волков увеличивается и сокращает поголовье лосей. Лосей стало меньше — часть волков покидает биогеоценоз. В естественных условиях численность особей одного вида в среднем колеблется около какого-то равновесного для данного биогеоценоза значения. Каждый вид в биогеоценозе занимает, как говорят экологи, свою экологическую нишу. Поэтому и волк, и лось способствуют совместными, хотя, конечно, непреднамеренными усилиями формированию данного типа биогеоценоза (конечно, наряду с другими факторами).
Итак, любой живой участник биогеоценоза полезен, если он находится в норме. Избыток его численности может привести к гибели если не всего, то части биогеоценоза, и, наоборот, исчезновение какого-нибудь вида также может нанести вред биогеоценозу. Например, можно представить такую картину. Исчезли в лесу лисы — расплодились зайцы и мыши. Среди них сохраняются и слабые, и больные, которые раньше шли на обед хищникам. Зайцы обгладывают деревья, губят лес — словом, подрывают свою «кормовую базу». Накопление же больных особей может привести к эпизоотии среди зайцев и даже к гибели данной популяции («населения» зайцев в биогеоценозе). Если же врагов у данного вида не окажется, то он может коренным образом изменить биогеоценоз.
Животные меняют растительный покров, это изменение приводит к замене одних свойств почвы другими Однако среди динамичных, быстро меняющихся компонентов биогеоценоза почва — один из самых консервативных. Изменение состава растений и животных сказывается на почве, но часто это проявляется лишь в колебании содержания гумуса, кислотности, запаса питательных веществ. При этом сам тип почвенного покрова может сохраниться полностью.
Консервативность почвы как компонента биогеоценоза определяет его буферную роль в нем, о которой уже говорилось раньше. Почва способствует сохранению данного типа биогеоценоза, причем даже после длительных рекреационных нагрузок. Она хранит семена всех растений, составляющих биогеоценоз. Эти семена иногда хранятся по нескольку лет, но наступает момент, и они прорастают, восстанавливая нарушенный по какой-либо причине растительный покров.
Обладая определенной влагоемкостью (способностью удерживать воду) и теплоемкостью, почва часто регулирует тепловой и водный режимы в биогеоценозе, сохраняя для растений возможность выдерживать неблагоприятные колебания погоды.
Почва удерживает питательные вещества от выноса за пределы корнеобитаемого слоя, что также позволяет регулировать жизнь биогеоценоза.
Почва — убежище для многих животных, и это одна из важных ее биогеоценотических функций.
Биогеоценотическая роль почвы проявляется также в разрушении вредных токсических веществ, образующихся в биогеоценозе в течение его жизни.
Велика геохимическая роль почвы, ее значение как геохимического экрана. Это свойство особенно привлекает внимание исследователей в последнее время в связи с проблемами загрязнения ландшафтов тяжелыми металлами, такими, как свинец, ртуть и пр.
Хотя почва — консервативный элемент биогеоценоза, она тем не менее постоянно изменяется под влиянием животных и растений. Поселяясь на почве, растения влияют на многие ее свойства. Корни растений создают в почве определенную сеть пор, скважность. Поровое пространство почв представлено порами разного размера и формы, капиллярами разного диаметра. В зависимости от вида растения и характера его корневой системы меняется соотношение пор: камер и капилляров разного диаметра. Следовательно, меняются плотность почвы, ее влагоемкость. Растения действуют не только на физические свойства почвы, они влияют на ее химический состав. Как уже говорилось, растения могут подкислять почву, например мхи, хвощи, и подщелачивать ее, как это делает саксаул. Опад саксаула богат кальцием и натрием и обогащает солями этих элементов приствольные круги. Почва около стволов становится щелочной и содержит повышенное количество солей.
О влиянии животных на почву уже говорилось: они перерывают почву, удобряют ее, изменяют растительный покров и так далее. Подробнее их роль будет показана в следующих главах.
Надо отметить также огромную роль микроорганизмов в жизни биогеоценоза и почвы. Есть микроорганизмы, которые живут свободно в почве, например, так называемый азотобактер, а есть живущие на. корнях некоторых растений: клевера, люцерны, ольхи — это так называемые клубеньковые бактерии. Все они могут усваивать азот непосредственно из воздуха и преобразовывать его в разные азотсодержащие органические соединения. Эти микроорганизмы — основной источник азота в почве, а следовательно, и в биогеоценозах.
В результате многих тысячелетий почвообразования в почвах накопились достаточно высокие запасы азота. Часть его ежегодно потребляется растениями, а затем из растений усваивается животными. Часть также ежегодно возвращается в почву с спадом, с выделениями животных и т. д. Но так или иначе весь азот, который сейчас находится в круговороте в биогеоценозе, своим происхождением обязан микроорганизмам. И обогащения почвы азотом можно добиться, внося в нее минеральные и органические удобрения, содержащие азот, или же улучшив условия жизни азотфиксирующих организмов.
В почве микроорганизмы обычно обитают на поверхности почвенных частиц, они как бы прикреплены к почвенным частицам, приклеены, сорбированы, и почва предохраняет их от резких перепадов температуры и влажности.
Есть еще одна динамичная особенность почвы: изменение ее свойств под влиянием суточных, сезонных и многолетних изменений погоды и климата. Так, в течение суток резко меняется выделение из почвы углекислого газа. Утром оно может измеряться одним-двумя килограммами на один гектар в течение часа, а днем — шестью-семью килограммами.
Меняется в течение суток и влажность почвы, особенно ее верхних горизонтов. Часто эти изменения связаны с суточными колебаниями температуры. Для многих почв характерна высокая влажность в начале весны, сильное иссушение в летние месяцы и медленное восстановление запасов воды в осенне-зимне-весенний период. Такое изменение влажности естественно связано с интенсивным расходом воды растениями в летние месяцы. Наибольший расход обычно приурочен к максимальному росту растений. Иногда воды, запасенной в почве, растениям не хватает, и они гибнут.
Колеблется в течение сезона также содержание доступных растению питательных элементов, но динамика их отличается от динамики воды. Например, содержание фосфора и калия в зимние месяцы держится на одном сравнительно невысоком уровне (имеются в виду доступные растениям формы соединений этих элементов). При увеличении температуры их количество резко возрастает. Обычно в средней полосе северного полушария это происходит в начале апреля. В течение лета отмечается несколько пиков в содержании питательных элементов, что связано с ритмами потребления, свойственными растениям.
Таким образом, цикличность многих процессов в природе сопровождается цикличностью в изменении свойств почв. Но чаще эта цикличность напоминает не круг, а спираль. И изменения в свойствах почв могут постепенно накапливаться, могут постепенно изменяться содержание разных питательных веществ в почве и другие ее свойства.
