§ 1. Воздействия на почвы

Почва — один из важнейших компонентов окружающей среды. Все основные ее экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе — почвенном плодородии. Отчуждая с полей основной (зерно, корнеплоды, овощи и др.) и побочный урожай (солома, листья, ботва и др.), человек раз­мыкает частично или полиостью биологический круговорот ве­ществ, нарушает способность почвы к саморегуляции и снижа­ет ее плодородие. Даже частичная потеря гумуса и, как следст­вие, снижение плодородия, не дает почве возможность выпол­нять в полной мере свои экологические функции, и она начи­нает деградировать, т. е. ухудшать свои свойства. К деграда­ции почв (земель) ведут и другие причины, преимущественно антропогенного характера.

В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает опти­мальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктив­ности. И если у природных экосистем биологическая продук­тивность обеспечивается действием естественных законов при­роды, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосисте- мах всецело зависит от такого субъективного фактора, как че­ловек, уровня его агрономических знаний, технической осна­щенности, социально-экономических условий и т. д., а значи I, остается непостоянным.

Например, в случае создания человеком монокультуры пшеницы, свеклы, кукурузы и т. д.) в агроэкосистеме нару­шается видовое разнообразие растительных сообществ. Агро- >мсистема упрощается, обедняется и становится неустойчивой, нп нособной противостоять абиотическому или биотическому дологическому стрессу.

Основные виды антропогенного воздействия на почвы :

1. эрозия (ветровая и водная);

2. загрязнение;

3. вторичное засоление и заболачивание;

4. опустынивание;

5. отчуждение земель для промышленного и коммуналь­ного строительства.

Эрозия почв (земель)

Эрозия почв (от лат. егозю — разъедание) — разрушение н снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подсти- 1ИЮЩИХ пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (иодная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе >розии, называют эродированными.

К эрозионным процессам относят также промышленную •розню (разрушение сельскохозяйственных земель при строи- юльстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, тран­шеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и на­рушении норм поливов) и др.

Однако настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31 % суши) и вет­ровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверх­ности суши. В США, например, эродировано, т. е. подвержено •розии, 40% всех сельскохозяйственных земель, а в засушли­вых районах мира еще больше — 60% от общей площади, из них 20% сильно эродированы.

Эрозия оказывает существенное негативное влияние на со- гояние почвенного покрова и во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, сни­жаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.

Ветровая эрозия (дефляция) почв. Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших поч­венных частиц ветром.

Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особен­ностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, унич­тожение растительности, нерегулируемый выпас скота, непра­вильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.

Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури. Первая проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра.

Пыльные бури возникают при очень сильных и продолжи­тельных ветрах. Скорость ветра достигает 20-30 м/с и более. Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в засушливых рай­онах (сухие степи, полупустыни, пустыни). Пыльные бури без­возвратно уносят самый плодородный верхний слой почв; они способны развеять за несколько часов до 500 т почвы с 1 га пашни, негативно влияют на все компоненты окружающей сре­ды, загрязняют атмосферный воздух, водоемы, отрицательно влияют на здоровье человека.

В нашей стране пыльные бури неоднократно возникали в Нижнем Поволжье, на Северном Кавказе, в Башкирии и в дру­гих районах. Опустошительная пыльная буря отмечалась в ап­реле 1928 г., когда пострадала огромная площадь земель от Дона до Днепра. Ветер поднял более 15 млн т черноземной пыли до высоты 400-700 м, выдувание почвы достигло 10- 12 см, а местами — 25 см, т. е. практически почва была унесе­на на ту глубину, на которую она была вспахана.

Старожилы на Северном Кавказе и в соседних регионах хо­рошо помнят пыльную бурю, охватившую в марте-апреле 1960 г. значительную часть Северного Кавказа, Нижнего Дона и южную Украину. На огромной территории был снесен слой плодородной почвы толщиной до 10 см, повреждены озимые, засыпаны многие оросительные каналы. Вдоль полезащитных лесонасаждений, железнодорожных насыпей образовались зем­ляные валы высотой до 2-3 метров.

В настоящее время крупнейший источник пыли — Арал. На космических снимках видны шлейфы пыли, которые тя­ну гея в стороны от Арала на многие сотни километров. Общая масса переносимой ветром пыли в районе Арала достигает 'Ю млн т в год. Другой крупный пылевой очаг в России — Чер­ные земли Калмыкии.

Водная эрозия почв (земель). Под водной эрозией понима­ют разрушение почв под действием временных водных потоков. Различают следующие формы водной эрозии: плоскостную, | труйчатую, овражную, береговую. Как и в случае ветровой эро- н1и, условия для проявления водной эрозии создают природные Факторы, а основной причиной ее развития является производ- | гвенная и иная деятельность человека. В частности, появление повой тяжелой почвообрабатывающей техники, разрушающей | труктуру почвы, — одна из причин активизации водной эрозии и последние десятилетия. Другие негативные антропогенные факторы: уничтожение растительности и лесов, чрезмерный выпас ( кота, отвальная обработка почв и др.

Среди различных форм проявления водной эрозии значи- юльный вред окружающей среде и в первую очередь почвам приносит овражная эрозия. Экологический ущерб от оврагов |промен. Овраги уничтожают ценные сельскохозяйствнные зем- ж, способствуют интенсивному смыву почвенного покрова, за­иливают малые реки и водохранилища, создают густорасчлененный рельеф (рис. 15.1). Площадь оврагов только на терри­тории Русской равнины составляет 5 млн га и продолжает увеличиваться. Подсчитано, что ежедневные потери почв из-за раз­вития оврагов достигают 100-200 га.

Загрязнение почв

Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений ■ токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвен ных организмов. При этом теряется способность почвы к са­моочищению от болезнетворных и других нежелательных ми к роорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для чс ловека, растительного и животного мира. Например, в силь но загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могу! сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных —; лишь в течение двух-трех суток.

Основные загрязнители почвы: 1) пестициды (ядохими каты); 2) минеральные удобрения; 3) отходы и отбросы про изводства; 4) газо-дымовые выбросы загрязняющих вещестп в атмосферу; 5) нефть и нефтепродукты.

В мире ежегодно производится более миллиона тонн пес­тицидов. Только в России используется более 100 индивиду­альных пестицидов при общем годовом объеме их производ­ства 100 тыс. т. Наиболее загрязненными пестицидами рай онами являются Краснодарский край и Ростовская облаем, (в среднем около 20 кг на 1 га). В России на одного жителя и год приходится около 1 кг пестицидов, во многих других раз­витых промышленных странах мира эта величина существен но выше (Лосев и др., 1993). Мировое производство пестици дов постоянно растет. Увеличивается и число их типов. На пример, в США их количество достигло 900,

В настоящее время влияние пестицидов на здоровье насе­ления многие ученые приравнивают к воздействию на челове­ка радиоактивных веществ. Достоверно установлено, что при применении пестицидов наряду с некоторым увеличением уро жайности отмечается рост видового состава вредителей, ухуд­шаются пищевые качества и сохранность продукции, утрачн вается естественное плодородие и т. д.

По мнению ученых, подавляющая часть применяемых пес­тицидов попадает в окружающую среду (воду, воздух), минуя виды-мишени. Пестициды вызывают глубокие изменения всей | и пстемы, действуя на все живые организмы, в то время |п человек использует их для уничтожения весьма ограни- | много числа видов организмов. В результате наблюдается июксикация огромного числа других биологических видов пчезных насекомых, птиц) вплоть до их исчезновения. К то- № ке человек старается использовать значительно больше | пщидов, чем это необходимо, и еще более усугубляет толему.

Среди пестицидов наибольшую опасность представляют четкие хлорорганические соединения (ДДТ, ГХБ, ГХЦГ), ишрые могут сохраняться в почвах в течение многих лет и I с малые их концентрации в результате биологического п пиления могут стать опасными для жизни организмов. I" и в ничтожных концентрациях пестициды подавляют им- . иную систему организма, а в более высоких концентраци- » обладают выраженными мутагенными и канцерогенны- и I койствами. Попадая в организм человека, пестициды мо- > | вызвать не только быстрый рост злокачественных но- •образований, но и поражать организм генетически, что кет представлять серьезную опасность для здоровья бу- и.щнх поколений. Вот почему применение наиболее опас­ен! о из них — ДДТ в нашей стране и в ряде других стран I шрещено.

Таким образом, можно с уверенностью констатировать, ■ ю общий экологический вред от использования загрязняю­щих почву пестицидов многократно превышает пользу от их применения. Воздействие пестицидов оказывается весьма не- (11 ивным не только для человека, но и для всей фауны и фло- ! I - Растительный покров оказался очень чувствительным к |>Ч1( I впю пестицидов, причем не только в зонах его примене­но I. но и в местах, достаточно удаленных от них, из-за пере- ч а загрязняющих веществ ветром или поверхностным сто- »нм воды (рис. 15.2).

Пестициды способны проникать в растения из загрязнен- " "п почвы через корневую систему, накапливаться в биомас- п впоследствии заражать пищевую цепь. При распылении ' гицидов наблюдается значительная интоксикация птиц (ор новным поставщиком минерально-сырьевых и в том числе энер­гетических ресурсов, большая часть которых относится к невозобновимым» (Епишин, 1985).

В последнее время литосферу рассматривают как вещественную и энергетическую основу существования биоты и челове­ческого сообщества, обладающую ресурсной, геодинамической и другими экологическими функциями.

Рассмотрим техногенные изменения следующих основных составляющих литосферы: 1) почв; 2) горных пород и их мас­сивов; 3) недр.

нитофауны). Особенно страдают популяции певчих и пере­летных дроздов, жаворонков и других воробьиных.

Работами отечественных и зарубежных исследователей не­опровержимо доказано, что загрязнение почв пестицидами вы­зывает не только интоксикацию человека и большого числа видов животных, но и ведет к существенному нарушению вос­производящих функций и, как следствие, к тяжелым демо- экологическим последствиям. С длительным применением пестицидов связывают также развитие резистентных (устой­чивых) рас вредителей и появление новых вредных организ­мов, естественные враги которых были уничтожены.

Почвы загрязняются и минеральными удобрениями, если их используют в неумеренных количествах, теряют при про­изводстве, транспортировке и хранении. И>азотных, супер­фосфатных и других типов удобрений в почву в больших ко­личествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие сое динения. Б. Коммонер (1970) установил, что при самых п ! и оприятных условиях из всего количества азотных удобре­нии применяемых в США, поглощается растениями 80%, а в г ни м по стране лишь 50%. Это приводит к нарушению био­химического круговорота азота, фосфора и некоторых дру- > I цементов. Экологические последствия такого нарушения наибольшей степени проявляются в водной среде, в частно- п при формировании эвтрофии, которая возникает при смыве почв избыточного количества азота, фосфора и других элементов.

К последнее время выявлен еще один неблагоприятный ас- ■ I неумеренного потребления минеральных удобрений, и в иую очередь нитратов. Оказалось, что большое количество фатов снижает содержание кислорода в почве, а это способ- \г| повышенному выделению в атмосферу двух «парнико- • газов — закиси азота и метана. Нитраты опасны и для и шека. Так, при поступлении нитратов в человеческий орга- |м в концентрации свыше 50 мг/л отмечается их прямое об- п'ксическое воздействие, в частности возникновение метге- н юбинемии вследствие биологических превращений нитра- |" и нитриты и другие токсичные соединения азота. Неуме- ппое потребление минеральных удобрений вызывает в ряде ионов и нежелательное подкисленне почв.

К интенсивному загрязнению почв приводят отходы и выбросы производства. В нашей стране ежегодно образуется свы- • миллиарда тонн промышленных отходов, из них более и л:ш т особо токсичных. Огромные площади земель заня- 111 палками, золоотвалами, хвостохранилищами и др., кото- | п- интенсивно загрязняют почвы, а их способность к само- чнщению, как известно, ограничена.

Огромный вред для нормального функционирования почв |1|п дс гавляют газо-дымовые выбросы промышленных пред­приятий. Почва обладает способностью накапливать весьма для здоровья человека загрязняющие вещества, на­пример тяжелые металлы (табл. 15.1). Вблизи ртутного ком- Ц||11.1 га содержание ртути в почве из-за газо-дымовых выбро- н г может повышаться до концентрации, в сотни раз превы- III нищих допустимые.

Таблица 15.1

Последствия воздействия некоторых тяжелых металлов на здоровье человека

Элементы	Последствия воздействия элементов	Источники
Повышенные концентрации
Ртуть (Н§)	Нервно-паралитические расстрой­ства (болезнь Минамата); наруше­ние функций желудочно- кишечного тракта, почек; изменение в хромосомах	Загрязненные почвы, поверх­ностные и под­земные воды
Мышьяк (Аз)	Раковые заболевания кожи, ин­токсикация, периферические нев­риты	Загрязненные почвы, про­травленное зерно
Свинец (РЬ)	Разрушение костных тканей, за­держка синтеза протеина в крови, нарушение нервной системы и по­чек	Загрязненные почвы, поверх­ностные и под­земные воды
Медь (Си)	Органические изменения в тканях, распад костной ткани, гепатит	Загрязненные почвы, поверх­ностные и под­земные воды
Кадмий (С<1)	Цирроз печени, нарушение функ­ций почек, протеинурия	Загрязненные почвы

Значительное количество свинца содержат почвы, находя щиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог. Результаты анализа образцов почвы, отобранных на расстоя­нии нескольких метров от дороги, показывают 30-кратное пре­вышение концентрации свинца по сравнению с его содержани ем (20 мкг/г) в почве незагрязненных районов (Загрязнение воз­духа..., 1988).

По данным агрохимической службы России (1997), почти 0,4 млн га в нашей стране оказались загрязненными медью, свинцом, кадмием и др. Еще больше земель были загрязнены радионуклидами и радиоактивными изотопами в результате чер­нобыльской катастрофы.

Одной из серьезных экологических проблем России стано­вится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами в та­ких нефтедобывающих районах, как Западная Сибирь, Среднее и Нижнее Поволжье и др. Причины загрязнения — аварии на м и истральных и внутрипромысловых нефтепроводах, несовер­шенство технологии нефтедобычи, аварийные и технологиче- • не выбросы и г. д. В результате, например, в отдельных рай- 141.|х Тюменской и Томской областей концентрации нефтяных | кчюдородов в почвах превышают фоновые значения в 150— М1 раз. На тюменском Севере площади оленьих пастбищ умень- шлись на 12,5%, т. е. на 6 млн га, замазученными оказались | гыс. га. В Западной Сибири выявлено свыше 20 тыс. га, шрязненных нефтью с толщиной слоя не менее 5 см.

Значительную угрозу для здоровья людей представляет за­мещение почв различными патогенами, которые могут про­мчать в организм человека следующим образом (Розанов, 1984): во-первых, через цепь: «человек — почва — человек». Па- н енные организмы выделяются зараженным человеком и че- •I почву передаются другому, либо через выращенные на за- 1 кенной почве овощи и фрукты. Так человек может заболеть мерой, бациллярной дизентерией, брюшным тифом, парати­фом и др. Аналогичным путем в организм человека могут по- щать и черви-паразиты; во-вторых, через цепь: «животные — почва — человек». Су­ществуют ряд заболеваний животных, которые передаются че- теку (лептосориаз, сибирская язва, туляремия, лихорадка Ку н др.) путем прямого контакта с почвой, загрязненной выделе­ниями инфицированных животных;

в-третьих, через цепь: «почва —- человек», когда патоген­ные организмы попадают из нее в организм человека при пря­мом контакте (столбняк, ботулизм, микозы и др.).

Вторичное засоление и заболачивание почв

В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв. Такое явление носит назва­ние вторичного засоления и развивается при неумеренном по­ите орошаемых земель в засушливых районах.

Во всем мире процессам вторичного засоления и осолонце- и.шия подверженно около 30% орошаемых земель. Площадь засоленных почв в России составляет 36 млн га (18% общей площади орошаемых земель). Засоление почв ослабляет их вклад в поддержание биологического круговорота веществ. Ис­чезают многие виды растительных организмов, появляются но- | вые растения галофиты (солянка и др.). Уменьшается гено­фонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.

Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах, например, в Нечерноземной зоне России, на Западно-Сибирской низменности, в зонах вечной мерзлоты. За­болачивание почв сопровождается деградационными процесса­ми в биоценозах, появлением признаков оголения и накоплением на поверхности неразложившихся остатков. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижает произ-1 водительность лесов.

Опустынивание

Одним из глобальных проявлений деградации почв, да п всей окружающей среды в целом, является опустынивание. По Б. Г. Розанову (1984), опустынивание — это процесс необрати мого изменения почвы и растительности и снижения биологи-\ ческой продуктивности, который в экстремальных случаях мо-1 жет привести к полному разрушению биосферного потенциала! и превращению территории в пустыню.

Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд га практически на всех континентах (рис. 15.3). Причины и ос-1 новные факторы опустынивания различны (рис. 15.4). Как пра­вило, к опустыниванию приводит сочетание нескольких фак­торов, совместное действие которых резко ухудшает экологи ческую ситуацию.

На территории, подверженной опустыниванию, ухудшают-1 ся физические свойства почв, гибнет растительность, засоля-1 ются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктив- ! ность, а следовательно, подрывается и способность экосистем I восстанавливаться. «И если эрозию можно назвать недугом I ландшафта, то опустынивание — это его смерть» (Доклад ФАО I ООН). Процесс этот получил столь широкое распространение, I что явился предметом международной программы «Опусты вание». В докладе ЮНЕП (организация ООН по окружаю- Ц| н среде) подчеркивается, что опустынивание — это резуль- Тш длительного исторического процесса, в ходе которого не-

0. мгоприятные явления природы и деятельность человека, уси-

• нная друг друга, приводят к изменению характеристик при- • | той среды.

Опустынивание является одновременно социально-эконо- пческим и природным процессом, оно угрожает примерно ,.! млрд га земель, на которых проживают более 700 млн че- пиек. Особенно опасное положение сложилось в Африке в зо- С Сахеля (Сенегал, Нигерия, Буркина Фасо, Мали и др.) — с* ре ход ной биоклиматической зоне (шириной до 400 км) меж- N пустыней Сахара на севере и саванной на юге.

Причина катастрофического положения в Сахеле обусловлена сочетанием двух факторов: 1) усилением воздействия чеповека на природные экосистемы с целью обеспечения продовольствием быстро растущего населения и 2) изменившимися с 1сорологическими условиями (длительными засухами). Ин- нсивный выпас скота приводит к чрезмерной нагрузке на пастбища и уничтожению и без того разреженной растительностью с низкой естественной продуктивностью. Опустыниванию способствует также массовое выжигание прошлогодней сухой раны, особенно после периода дождей, интенсивная распашка, снижение уровня грунтовых вод и др. Выбитая растительность и сильно разрыхленные почвы создают условия для интенсивного выдувания (дефляции) поверхностного слоя земпи. Изменение природных комплексов и их деградация особенно заметны в период засух.

Многие экологи считают, что в списке злодеяний против окружающей среды на второе место после гибели лесов можно поставить «опустынивание». На территории СНГ опустыниванию подвержены Приаралье, Прибалхашье, Черные земли Калмыкии и Астраханской области, Дагестан и некоторые другие районы. Опустыниванием в той или иной мере гачено 27 субъектов Российской Федерации на площади более 100 млн га. (Государственный доклад..., 2006) Все они В) носятся к зонам экологического бедствия, и их состояние продолжает ухудшаться.

В результате непродуманной хозяйственной деятельное: и на этих территориях произошли глубокие необратимые дегра дационные изменения природной среды и в первую очередь ее эдафической части. Это повлекло за собой резкое снижение био разнообразия фито- и зооценозов и разрушение природных эко систем. Специалисты отмечают, что там, где по условиям рельефа, качества почвы, мощности первостоя можно было вы па сать только одну овцу, выпасалось в десятки раз больше. В ре зультате травянистые пастбища превратились в эродированные земли. Так, например, только за последние пять лет площадь подвижных песков в Калмыкии увеличилась более чем на 50 тыс. га. Стала очевидной необходимость планомерного не ревода сельскохозяйственного производства на эколого-адап тивную основу, предусматривающую развитие комплексной ме­лиорации (Петров, 1994).

Отчуждение земель

Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городок, поселков, для прокладки линейно-протяженных систем (дорог, трубопроводов, линий связи), при открытой разработке место­рождений полезных ископаемых и т. д. По данным ООН, в мире только при строительстве городов и дорог ежегодно безвозвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель. Конечно, эти потери в связи с развитием цивилизации неизбежны, однако они должны быть сокращены до минимума.