Участь ґрунтів у регулюванні газового складу атмосфери

Ця функція ґрунту виділяється як самостійна глобальна функція.

Перш за все ґрунт є важливою безпосередньою умовою здійснення процесу фотосинтезу, внаслідок якого атмосфера над сушею збагачується на вільний кисень. Над океаном ґрунт збагачує атмосферу на кисень опосередковано через надходження в акваторії морів і океанів поживних елементів, які мобілізовані процесами ґрунтоутворення і гіпергенезу і захоплені великим геологічним колообігом речовин.

Які ж екологічні фактори та елементарні ґрунтові процеси регулюють газовий склад атмосфери? Перше, що визначає склад атмосфери та регулює її газовий режим є діяльність ґрунтових мікроорганізмів. При цьому, в одному напрямку, в атмосферу надходять гази – продукти життєдіяльності мікробів (СО₂, вуглеводні), а в зворотному – ґрунт вбирає компоненти атмосфери (О₂, N₂). Такий процес газообміну можливий лише при великій пористості ґрунту (60% і більше) та високій її біохімічній активності. Образно кажучи, ґрунт постійно «вдихає і видихає» повітря приземного шару атмосфери, газовий склад якої при цьому суттєво змінюється. Якщо припинити надходження атмосферного повітря у ґрунт, позбавити його можливості «дихати», то «нормальне життя» такого ґрунту швидко припиниться.

Запасу О₂ у ґрунтах середнього ступеню оструктуреності (пористість 50 – 60%) вистачає лише на 12 – 48 годин. Надходження кисню у ґрунт є обов’язковою умовою його функціонування. Воно досягає великого об’єму – 1000 – 4000 л/га за 1 годину. Приблизно така ж кількість виділяється з ґрунту вуглекислого газу (Д.Г. Звягінцев, 1974). Якщо ґрунт не перезволожений, то за 1 годину в ньому відбувається повне оновлення повітря на глибину до 20 см.

Надмірне перезволоження ґрунту спричиняє різке уповільнення газообміну (у тисячі і сотні тисяч разів).

Щоб зрозуміти характер впливу ґрунту на склад атмосфери необхідно порівнювати газовий склад ґрунтового повітря і атмосфери. Біологічні процеси, що відбуваються в ґрунті, змінюють склад повітря. В ньому в 10 – 100 разів більше вуглекислого газу і набагато менше кисню. Вміст азоту приблизно однаковий. Крім того, у складі ґрунтового повітря завжди містяться інші гази і леткі органічні речовини. Все це і зумовлює зміни в газовому складі атмосфери.

Велике значення має ґрунт у колообізі вуглецю, який відіграє виключно важливу роль в житті біосфери. Так складовою частиною функціонування біосфери є вихід вуглецю з життєвого циклу і консервація його в органічних сполуках, що відкладаються у вигляді органогенних порід (кам’яне вугілля, бітум, нафта, карбонати тощо). На думку В.І. Вернадського, цим шляхом створюється можливість для існування як в атмосфері так і в біосфері вільного кисню.

Початкові стадії формування багатьох викопних порід (до їх поховання), що містять вуглець, тісно зв’язано з ґрунтоутворенням. Крім того, значна частина вуглецю зафіксована і фіксується в сучасному запасі гумусних речовин.

Проте, ґрунт бере участь не лише в засвоєнні вуглецю з атмосфери. Одночасно з ґрунту виділяється значна його кількість в атмосферу. Джерелом цього вуглецю є органічні речовини, які розкладаються в ґрунті і надходять на його поверхню. За даними Заварзіна (1972) при аеробному розкладанні до 60% органічних речовин асимілюється мікроорганізмами, а 40% вивільнюється у вигляді СО₂.

Таким чином, завдяки двом протилежно спрямованим процесам, консервації частини вуглецю атмосфери в органічній масі ґрунту і виділення ґрунтом його в атмосферу – здійснюється планетарний колообіг цього елемента. Від цього значною мірою залежить розвиток і функціонування основних оболонок Землі і біосфери зокрема. Нормальне її функціонування можливе лише при певному вмісті СО₂. В разі надлишку СО₂ в атмосфері посилюється парниковий ефект (умови, близькі до тих, які є на Венері). У випадку нестачі СО₂, сильно пригнічується фотосинтез та посилюється випромінення тепла Землі у космічний простір внаслідок зняття парникового ефекту. Тому підтримання певної концентрації СО₂ в атмосфері є однією з основних умов нормального функціонування біосфери.

У процесі ґрунтоутворення фіксуються і переводяться до складу літосфери й інші гази атмосфери. Так, з участю ґрунтових мікроорганізмів фіксується молекулярний азот атмосфери. Завдяки цьому у корі вивітрювання утворюються значні відклади натрієвої і калійної селітри.

З участю ґрунтових мікроорганізмів досить помітно йдуть процеси окислення і затримки в ґрунтах і корах вивітрювання водню і газоподібних вуглеводнів. Ці процеси мають велике загальнопланетарне значення. На думку В.І. Вернадського, ця функція ґрунту запобігає нашу планету від руйнування.

Розглянуті процеси показують, що в історії Землі склався обмін речовин і енергії між різними частинами планети і ґрунтовий покрив (педосфера) відіграє в цьому важливу роль. Підтримка стабільності цього обміну – одна з головних умов збереження життя на Землі.