В карбоне отмечен расцвет насекомых, усиливаются процессы разложения органических остатков, интенсифицируется гумификация. В целом сохраняются те почвы, которые сформировались в конце девона. Папоротникообразные образуют приморские и приозерные леса из древовидных плаунов (высотой до 30 м), хвощей и лепидодендронов с торфяными, перегнойноторфяными и иловато-торфяными почвами. В дренированных условиях формируются грубогумусные почвы. В конце карбона появляются саговники, кордаиты и хвойные.
В мезозое ведущая роль в формировании почв переходит к голосеменным. Они появляются уже в конце палеозоя (пермь – триас). Первый класс голосеменных – семенные папоротники – появился в девоне и вымер в раннем мелу. Под лесами из голосеменных формировались те же торфяно-глеевые и перегнойно-глеевые почвы, но одновременно возникали и первичные дерновые и луговые почвы.
Кайнозойская эра знаменуется появлением покрытосеменных растений. Собственно дерновые почвы своим происхождением обязаны травянистым растениям, их появление датируется меловым периодом. Возможно, именно в этот период возникают и черноземы, и серые лесные почвы, но как единичные и малораспространенные. Расцвет черноземов и серых лесных почв наступает в четвертичном периоде. В нижнем (или позднем) мелу сформировался современный почвенный покров Земли, и далее он трансформировался в основном наступлениями и отступлениями ледника.
Современный дневной почвенный покров на той части суши, где было оледенение, возник после таяния (отступления) ледника и сформировался в голоцене (12–14 тыс. лет назад). Поэтому в полярных, субполярных и умеренных поясах, ограниченных 40° (что составляет более 30 % суши), практически все почвы не старше голоцена [1]. Из-за преобладания почв, возникших в послеледниковый период, вопросы голоценовой эволюции почв являются наиболее важными при изучении пространственной организации современного почвенного покрова, а также имеют первостепенное значение для понимания взаимодействия почв с природным и антропогенным факторами. В ландшафтах, примыкавших к леднику, но не занятых им, возраст нижних горизонтов почв может быть намного старше самого ландшафта. Ландшафты, не затронутые ни ледником, ни серьезными климатическими флуктуациями, все равно разновозрастны, т. к. они подвержены эрозии, перемешиванию, наносам.
Почвенный покров Восточной Европы и всего умеренного пояса прошел в голоцене ряд стадий развития, связанных со сменами климата и биоты [1]. Существенные изменения почв происходили в раннем голоцене (10,3–8 тыс. лет назад): потепление климата, развитие растительного покрова, затухание денудационно-аккумулятивных процессов, стабилизация поверхности, становление полноразвитых почв и почвенного покрова параллельно со становлением современных зональных ландшафтов; выщелачивание материнских пород. В это время из пород, местами включавших слаборазвитые почвы, сформировались хорошо развитые почвы, близкие к современным. Средний голоцен (8–5 тыс. лет назад) характеризовался теплым климатом с непродолжительными похолоданиями и потеплениями и колебаниями увлажненности. Это период стабильного состояния почвенного покрова и ландшафтных зон при максимальном продвижении их к северу. Поздний голоцен (3,5–1 тыс. лет назад) отличается похолоданием климата, наступлением леса на степь, тундры на лес, опусканием высотных поясов в горах. Происходила эволюция части среднеголоценовых черноземов в серые лесные почвы, части серых и темно-серых лесных – в дерново-подзолистые. В это время отмечено усиление заболачивания в тайге, наложение тундрового почвообразования на таежное по северной границе лесной зоны.
Период исторической антропогенной эволюции почв (1– 0,3 тыс. лет назад) отличается постепенным распространением антропогенных воздействий, преимущественно косвенных, например через изменение биоты. Происходила вырубка лесов, вызвавшая наступление степи на лес, трансформация части серых лесных почв в черноземы. Этот период постепенно переходит в антропогенно-техногенную эволюцию почв, охватывающую последние 300 лет. В это время происходит распространение прямых воздействий на почвы: эрозии, агротурбаций, загрязнения и деградации почв, создания урбаноземов и других антропогенноизмененных почв. Современными процессами эволюции и динамики почв, еще более усложняющими почвенный покров, являются различные деградационные процессы (дегумификация, эрозия, слитогенез и др.), климатогенное заболачивание, олуговение, автоморфное осолонцевание, пирогенное окарбоначивание.
Исходя из истории Земли в протерозое и фанерозое, процессы почвообразования перемежались с процессами погребения почв и разрушения почвенного покрова; новая педосфера формировалась как на новых геологических отложениях, так и на остатках старых почв. Среди былых почв – слои каменного угля, глинистые сланцы, известняки, лессы, глинистые и песчаные отложения. Все эти породы, даже подвергнутые метаморфозу (переплавке в недрах Земли), хранят более высокие доли биогенных элементов (Mg, Ba, P, S, Cr, Mn, N, C) и указывают на то, что эти слои когда-то были почвой. Современный почвенный покров – динамичное природное тело, развивающееся в пределах биосферы суши, постоянно гибнущее и возникающее вновь.
2. Учение об экологических функциях почв
2.1. Становление и сущность учения об экофункциях почвы
По мнению Г. В. Добровольского, изучение функций почв в биоценозах и геосферах является фундаментальной проблемой почвоведения и началось задолго до того, как было сформулировано учение об экологических функциях.
Уже во времена существования древних цивилизаций Египта, Китая, Индии, Месопотамии много знали о важнейших свойствах почвы, что помогало успешно вести хозяйство и правильно понимать особую роль земли в жизни природы и общества. В философских системах древности почва рассматривалась как одна из природных стихий (наряду с огнем, водой и воздухом) и являлась одним из непременных условий бытия. Почва, отнесенная к первоосновам жизни, неизбежно поэтизировалась и обожествлялась, у разных народов появлялись культы богов Земли (греческая богиня плодородия Деметра, у египтян – Изида, у вавилонян – Инанна, у славян – бог Ярило). Несмотря на ограниченность и эмпирический характер представлений о почве, интуитивным и опытным путем были правильно определены наиболее характерные почвенные свойства: высокая изменчивость в пространстве и времени, чувствительность почвы к воздействию земледельца, отзывчивость растений на почвенное плодородие. Эти представления, отличавшиеся целостным философско-экологическим восприятием почвы и природы в целом, отразились в главных земледельческих трактатах античности (Теофраст, Катон, Колумелла) [23].
Средние века не дали новых сведений о почве; в Западной Европе к ХIII в. после длительного забвения была обобщена античная в��.�� ��п��о��с��л��е�� земледельческая литература, продолжалось накопление эмпирических агрономических знаний. Благодаря развитию химии, появляются попытки объяснить почвенное плодородие, закладывается аналитический подход к изучению почвы.
Только в эпоху Возрождения (ХIV–ХVI в.) началось изучение отдельных почвенных свойств, в различных науках происходило обособление разделов, изучающих почвы под тем или иным углом зрения: ее изучают химики (агрономическая химия), биологи (физиология питания растений), геологи (агрогеология), экономисты (сельскохозяйственная статистика). Вплоть до второй половины ХIХ в. шло неуклонное расширение экспериментальных знаний о почве. Однако изучение почвы в рамках различных наук и сохранение прикладного сельскохозяйственного подхода неизбежно порождало разобщенность понятий, однобокость и противоречивость суждений, а также их очевидную утилитарность.