Почвы, экология и мы


Здесь собраны научно-популярные материалы об экологии и почвоведении. Серьезно интересующихся данными темами мы приглашаем записываться на программы дополнительного образования, а для школьников на факультете функционирует бесплатная школа юного почвоведа и эколога.

 

Одной из популярных тем в московских масс-медиа уже почти месяц остаётся установленная на Болотной набережной скульптура швейцарского художника Урса Фишера «Большая глина № 4». Ее появление в самом центре города вызвала множественные споры; впрочем, для москвичей монументальная скульптура давно стала больной темой, и обсуждение всех новых композиций с самого начала идет на повышенных тонах, а критики не стесняются в выражениях.

Само название «Большая глина» показывает, что скульптура относится к почвенной тематике, поэтому я не поленился и съездил к месту ее установки, чтобы составить о ней собственное мнение. Могу сказать, что это действительно произведение искусства, оказывающее серьёзное эмоциональное воздействие. Скульптор – талант. 

Сам автор говорит, что композиция изображает скульптурную глину, которую он смял перед началом работы, это сюжет о творчестве художника. Можно продолжить мысль: глина перед тем, как ей придали форму, символизирует Хаос. У любого, даже поверхностно образованного человека, это немедленно вызывает целый букет ассоциаций, начиная с древнегреческой мифологии (и вторичной по отношению к ней фэнтези типа Желязны), и заканчивая знаменитым афоризмом Эйнштейна. В Хаосе огромный потенциал, потому что из него может возникнуть любая форма, в то время как однажды созданный порядок отрицает иные порядки, которые могли бы реализоваться. 

Но какие ассоциации вызывает «Большая глина» у человека, который с почвой, будь то глина, суглинок или супесь, работает бóльшую часть сознательной жизни? Можно отвлечься от того, каково содержание илистых частиц в глине и какова влажность данного образца, хотя для опытного почвоведа это очевидно. Скорее, хочется вспомнить, какова роль глины в человеческой культуре и мифологии.

В большинстве мифов именно глина стала материалом, из которого создан человек. В древнеегипетских источниках указывается, что бараноголовый бог Хнум создал на гончарном круге как человека, так и всех животных. В шумеро-аккадской мифологии говорится о том, что бог-творец Энки, вместе с богиней Нинмах решили создать людей, дабы переложить на них тяжесть труда, вылепили три человеческие пары, определили им судьбу и устроили пир. Захмелев, они решили вылепить ещё людей, но те получились уродливыми (потому не все люди красивы). Собственно, и в греческой мифологии Прометей сделал людей из земли и воды: он более известен, как титан, укравший огонь для людей, но его пристрастие к человеческой расе объяснялось тем, что он сам людей и смастерил. Даже само латинское hоmо выводится от humus – «земля». Легенды малых народов о сотворении человека из глины настолько многочисленны, что их невозможно все перечислить.

Мировые авраамические религии также согласны с тем, что человек создан из глины, из почвы. Библейские источники (Бытие, 2.7) пишут: «И созда́ Бо́гъ человѣ́ка, пе́рсть [взе́мъ] от­ земли́, и вду́ну въ лице́ его́ дыха́нiе жи́зни: и бы́сть человѣ́къ въ ду́шу жи́ву». Вторит этой теме и Коран, священная книга Ислама: «Поистине, Мы создали человека [Адама] из квинтэссенции глины [из глины, взятой от всех земель]» (сура Аль-Муминун: 12).

Не так давно по новому кругу ученые вспомнили, что жизнь могла зародится именно на поверхности глинистых минералов. Бодрые журналисты немедленно представили это в формате «учёные доказали, что человек сотворён из глины», что довольно типично для текущего уровня масс-медиа и совершенно не удивляет. 

На самом деле речь идет о событиях гораздо более отдаленных, сложных и интересных. Многие вспомнят о коацерватах – коллоидных структурах, явившихся по теории А.И. Опарина предшественниками первых настоящих одноклеточных организмов. И про эксперимент Миллера-Юри, показавший возможность абиогенного синтеза разнообразных органических молекул в условиях ранней Земли. Однако промежуточный этап, на котором произошло превращение разбавленных растворов простых органических веществ в сложнейшие взаимодействующие автокаталитические системы, из которых уже могла возникнуть жизнь, до сих пор остается предметом многочисленных дискуссий. Ведь эти события происходили свыше 4 миллиардов лет назад, еще до начала архейского эона, и у этого времени нет даже устоявшегося названия: кто-то называет его катархей или преархей, кто-то – гадей, а кто-то – приской.

Какую же роль сыграли здесь глинистые минералы? Прежде всего, за счет колоссальной удельной поверхности и высокой адсорбционной способности они концентрировали синтезирующиеся вещества на себе, что очевидным образом увеличивало скорость дальнейших реакций между ними. Но также они выступали катализаторами определенных химических процессов: например, обыкновенный монтмориллонит катализирует реакции синтеза молекул РНК и белков из соответствующих мономеров. Опытным путем была показана возможность образования достаточно длинных молекул РНК, чтобы те и сами могли проявлять каталитические свойства, положив таким образом начало РНК-миру. Но это уже совсем другая история. 

Живые организмы могли сохранить минеральные частицы в своем составе и научиться их воспроизводить. В начале 2000-х годов в оглеенных почвах около города Фужер во Франции был обнаружен минерал, названный по месту открытия фужеритом. Известно, что он образуется при отсутствии кислорода; напомню, что кислорода в земной атмосфере не было в течение первых двух миллиардов лет ее существования. Зато в атмосфере был метан, и в очень больших концентрациях. И фужерит имеет структуру, химически схожую с кофактором, находящемся в активном центре метанмонооксигеназы – фермента, позволяющего бактериям окислять метан и использовать его для получения энергии. Сам минерал также проявляет каталитические свойства, правда при восстановлении нитратов в аммоний. Однако вполне возможно, что некоторые кофакторы ведут свою «родословную» от глинистых минералов, и те по-прежнему помогают нам осуществлять свой метаболизм, высшую нервную деятельность, а значит и создавать произведения искусства.
 
 
Собственно, вот такие мысли вызвала «Большая глина № 4». Будет возможность – съездите и посмотрите. 
 
И.о. декана П.В. Красильников
с.н.с. Л.А. Поздняков

Приглашаем прослушать лекцию кандидата биологических наук, доцента кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова Елены Александровны Тимофеевой «Экологический мониторинг: зачем и как следить за окружающей средой?», которая была прочитана в рамках научно-популярного лектория Форума «Ломоносов-2021»:

 

Лекции по всем научным направлениям: Научно-популярный лекторий Форума «Ломоносов»

Больше видео об экологии - на канале факультета почвоведения

Сегодня – День космонавтики.

12 апреля исполняется 60 лет первого полёта человека в космос. Помимо гордости за то, что именно наша страна совершила прорыв в космическое пространство, мы чувствуем и определённую тревогу в связи с тем, что Россия начинает отставать в космической гонке. На науку ложится ответственность за то, чтобы российские технологии и разработки обеспечили лидерство страны в освоении всё новых горизонтов освоения космического пространства и небесных тел. 

Казалось бы, какое имеет отношение почвоведения, одна из самых «земных» наук, к освоению космоса? Тем не менее, именно почвоведы зачастую оказывались очень полезными в космических исследованиях. В теоретическом плане роль почвоведения в освоении других планет обосновал выдающийся отечественный учёный Виктор Оганесович Таргульян, который, кстати, много лет преподавал и на нашем факультете. По его взглядам, почвы в Солнечной системе существуют только на Земле, потому что только на нашей планете есть биосфера как необходимый фактор почвообразования. Однако на многих других космических телах Солнечной системы существуют почвоподобные тела (экзоны), которые можно и нужно изучать с помощью методов, разработанных в рамках почвенной парадигмы, в том числе описывать их профильное строение, определять химические и физические свойства, типичные для почв и т.д. (см. Таргульян, 1983; Таргульян и др., 2017).

Если вы еще не подали тезисы и заявку на участие в секции «Почвоведение» Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», то сейчас самое время это сделать, ведь срок регистрации продлен до 9 марта 2021 года (включительно)! Но Форум «Ломоносов» - это не только конференция, но и целый ряд других мероприятий: например, научно-популярный лекторий. И пока идет подготовка новых выступлений, приглашаем послушать лекцию кандидата биологических наук, доцента кафедры химии почв факультета почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова Елены Александровны Тимофеевой «Химическое загрязнение биосферы и его экологические последствия», которую она прочитала на Форуме в прошлом году:

 

Лекции по всем научным направлениям: Научно-популярный лекторий Форума «Ломоносов»

Больше видео об экологии - на канале факультета почвоведения

 

ARTE France представляет фильм "Тайны подземного мира: кожа земли" о жизни почв и жизни в почве.

Режиссер: Vincent Amouroux
Сценарист: Joёl Leyendecker

Ролик для постоянной экспозиции Центрального Музея Почвоведения им. Докучаева.
Режиссер и аниматор: Ева Дегтярева
Научные консультанты: Елена Сухачева, Борис Апарин

Подписывайтесь на наш youtube-канал!



 
Режиссер: Ева Дегтярева
Аниматоры: Виталий Хасан, Ева Дегтярева
Звукорежиссеры: Ева Дегтярева, Артем Кочуров
Голос: Артем Востриков
Научные консультанты: Елена Сухачева, Борис Апарин, Павел Гурин
При поддержке фонда "Династия"

Подписывайтесь на наш youtube-канал!
Предлагаем вашему вниманию научно-популярный фильм о почве, созданный в рамках Global Soil Week
Этот анимационный фильм раскрывает реальное состояние почвенных ресурсов в мире. Обсуждаются проблемы деградации почв в результате чрезмерной эксплуатации земельных ресурсов и урбанизационных процессов. Предлагается перейти к рациональному управлению почвами и земельными ресурсами. 
 

 

Фильм «Почва» создан Центральной кинолабораторией школьного фильма Министерства просвещения РСФСР в 1989 г. Несмотря на то, что этот фильм был снят еще в СССР, он сохраняет свою актуальность и сегодня. 

Почва - особое природное тело, тончайший слой земной коры (в среднем около 1-2 м), который нередко называют кожей нашей планеты. Наука об образовании, строении, составе и свойствах почв - почвоведение - возникла в конце XIX века на стыке геологии, биологии и географии. Её основателем был профессор Василий Васильевич Докучаев, который впервые установил, что почвы имеют чёткие морфологические признаки, позволяющие различать их, а географическое распространение почв на поверхности Земли так же закономерно, как это свойственно растениям и животным.

Как самостоятельный природный объект почва имеет ряд уникальных свойств, резко отличающих её от горных пород и минералов, из которых она образуется.

Почва характеризуется высоким содержанием особой группы минералов, известных как глинистые или вторичные минералы - каолинита, монтмориллонита, галлуазита, серпентина и ряда других. Они обладают высокими сорбционными свойствами, большой ёмкостью катионного и анионного обмена, способностью к набуханию и удержанию воды, позволяющими почве удерживать практически все поступающие в неё химические элементы и соединения. Другой особенностью почв является наличие в них специфических органических соединений - гумусовых веществ - продуктов переработки растительных и животных организмов. Вследствие этого почва приобретает плодородность - является наиболее благоприятным субстратом или средой обитания для подавляющего большинства живых существ - микроорганизмов, животных и растений. Показательно также, что по их биомассе почва (суша Земли) почти в 700 раз превосходит океан, хотя на долю суши приходится менее 1/3 земной поверхности.

Свойство различных почв по-разному аккумулировать разнообразные химические элементы и соединения, одни их которых необходимы для живых существ (биофильные элементы и микроэлементы, различные физиологически-активные вещества), а другие являются вредными или токсичными (тяжелые металлы, галогены, токсины и пр.), проявляется на всех живущих на них растениях и животных, включая и человека. В агрономии, ветеринарии и медицине такая взаимосвязь известна в виде так называемых эндемических болезней, причины которых были раскрыты только после работ почвоведов.

Почва оказывает существенное влияние на состав и свойства поверхностных, подземных вод и всю гидросферу Земли. Фильтруясь через почвенные слои вода извлекает из них особый набор химических элементов, характерный для почв водосборных территорий. А поскольку основные хозяйственные показатели воды (её технологическая и гигиеническая ценность) определяются содержанием и соотношением этих элементов, то нарушение почвенного покрова проявляется также в изменении качества воды.

Почва является главным регулятором состава атмосферы Земли. Обусловлено это деятельностью почвенных микроорганизмов, в огромных масштабах продуцирующих разнообразные газы - азот и его окислы, кислород, диоксид и оксид углерода, метан и другие углеводороды, сероводород, ряд прочих летучих соединений. Большинство из этих газов вызывают “парниковый эффект” и разрушают озоновый слой, вследствие чего изменение свойств почв может привести к изменению климата на Земле. Не случайно происходящий в настоящее время сдвиг в климатическом равновесии нашей планеты специалисты связывают в первую очередь с нарушениями почвенного покрова.

Наконец, почва - главное богатство любого государства в мире, поскольку на ней и в ней производится около 90% продуктов питания человечества. Разрушение почв сопровождается неурожаями и голодом, приводит к бедности государств, а гибель почв может вызвать гибель всего человечества.

Исходя из этих свойств почвы её рассматривают как особую природную мембрану (биогеомембрану), регулирующую взаимодействие между биосферой, гидросферой и атмосферой Земли, роль которой для планеты также важна, как роль кожного покрова для человека. Знание свойств почв позволяет почвоведам заранее давать необходимые рекомендации правительствам своих стран и ООН для предотвращения угрозы локальных или широкомасштабных катастроф.

Специалисты-почвоведы работают в университетах, научных институтах и лабораториях, в заповедниках и национальных парках, в разнообразных природоохранных и экологических учреждениях. Много почвоведов служат в государственных организациях по учёту и контролю земельных ресурсов - основного возобновляемого ресурса любой страны. Без их участия нельзя правильно оценить стоимость земли и грамотно её использовать. Почвоведы определяют бонитет почв (их “сорт”) и составляют кадастр (“список”) почв в каждой области и во всём государстве. Без этих сведений не может обойтись ни одно государство при составлении планов рационального использования своих территорий. Правильная оценка состояния почвы нужна любому человеку, когда он хочет приобрести землю для строительства или хозяйственной деятельности. Поэтому потребность в специалистах-почвоведах постоянно возрастает.

Современное почвоведение является междисциплинарной наукой, объединяющей самые разнообразные области человеческих знаний, среди которых не только физика, химия, математика, геология, биология, но и, казалось бы, такие не связанные между собой науки, как минералогия и эпидемиология, микробиология и климатология, геология и растениеводство. Понимание этой роли почвоведения пришло не сразу - долгое время почвоведение рассматривалось в качестве одной из агрономических дисциплин и преподавалось только в сельскохозяйственных вузах.

Как университетская наука почвоведение оформилось главным образом благодаря трудам выдающихся русских ученых - В.В.Докучаева, В.И.Вернадского, П.А.Костычева, Н.М.Сибирцева, К.К.Гедройца, К.Д.Глинки, Б.Б.Полынова, многих других специалистов.

В настоящее время кафедры и отделения почвоведения имеются в университетах большинства стран мира, а почвоведение приобрело статус фундаментальной академической науки, имеющей свой объект изучения и занимающейся описанием, объяснением и предсказанием процессов в почве и связанных с ней других компонентах природной среды.