Развитие почвенной зоологии
Историческое изучение научного творчества есть сейчас необходимейшее орудие нашего проникновения в новые огромные открывающиеся области научных достижений. Вернадский В.И.
Введение
В XX веке человечество начало практически осознавать проявления целого ряда проблем, невиданного ранее масштаба и характера, затрагивающих жизненно важные интересы каждого жителя нашей планеты. Наличие таких проблем послужило основой формирования нового мышления, нового подхода ко многим, казавшимся ранее неразрешимым социально-политическим вопросам. Как писал Яковлев А.В. (1990): «Если воздухом нельзя дышать, воду нельзя пить, а пищу нельзя есть, то все социальные проблемы теряют свой смысл». Поэтому к одной из самых актуальных задач современного мира относится вопрос о сохранении экологического равновесия.
Почвенная зоология является относительно молодой и динамично развивающейся наукой, особенно, в условиях современных экологических проблем. Хорошо известно, что почва – один из основных невозобновляемых природных ресурсов. Сохранение разнообразия почвенного покрова и природных механизмов, поддерживающих естественное почвенное плодородие, - чрезвычайно ответственная задача глобального значения, стоящая перед исследователями всех стран. Данные о почвенной фауне могут достаточно быстро и экономически выгодно решать некоторые вопросы при изучении антропогенного воздействия на природу. Почвенные обитатели являются и важным фактором, обеспечивающим плодородие земель, и универсальными биоиндикаторами состояния окружающей среды, так как любые изменения, производимые человеком в природе, в конечном счете, отражаются на почвенных животных. Животные почвы совершают работу огромного значения и составляют основу структуры сообществ наземных животных, В лесах и на лугах почвенные животные достигают 90-95% по зоомассе и числу видов животных, населяющих ландшафт; на полях на их долю приходится 99% зоомассы.
При изучении и оценке антропогенных воздействий используют физико-химические и биологические методы. Последние наиболее точно фиксируют изменения в биоценозах, т.к. сообщества живых организмов реагируют на антропогенные воздействия отчетливее и раньше, чем это можно обнаружить на основе химических анализов почвы или физических измерений. При относительно малой подвижности почвенные беспозвоночные с ограниченным ареалом распространения полностью зависят от свойств среды их обитания. Наличие, встречаемость и плотность популяций многих видов (и более высоких таксонов) почвенных животных могут быть использованы для определения свойств почвы, а в ряде случаев это имеет решающее значение.
Таким образом, почвенная зоология вызывает интерес не только с фундаментальной биологической точки зрения, но и с экологической, генетического почвоведения, агро- и лесопроизводства, а также и для развития эволюционной теории. Рассмотрим предпосылки и становление почвенной зоологии, как части биологии и экологии с глубины веков, до ХХ века, где произошла ее полная интеграция.
почвенный зоология круговорот агробиологический
1. Предыстория почвенной зоологии
Одна из первых работ, в которой наглядно воссоздана важная роль животных в разложении растительных остатков, превращении их в почвенный слой, участия тем самым животных в круговороте веществ, принадлежит английскому энтомологу В.Кибри (1800). Ему удалось описать, как в тропических лесах погибшие деревья – «мертвые гиганты», по словам Кибри, «перерабатываются» муравьями и термитами в течение нескольких месяцев, постепенно превращаясь в перегной.
Подобные идеи, выражавшиеся в попытках связать в единую динамическую систему отдельные организмы, населяющие единую территорию, были особенно характерны для многих естествоиспытателей 2-й половины ХIX века. Следует подчеркнуть, что выявленные связи получили в большинстве случаев экологическую трактовку.
В то время «зооэкологические тенденции», вызванные к жизни трудами Ч. Дарвина (1859), Э. Геккеля (1866, 1870), проявлялись в многочисленных конкретных исследованиях специалистов, способствуя накоплению большого фактического материала, на основе которого закладывался теоретический фундамент экологии животных. После последовало концептуальное обобщение профессора зоологии К. Мебиуса (1877), который не только показал, но и установил существование в природе динамически равновесных сообществ, предложив для них название «биоценоз».
Этим обобщением в экологии был заложен принципиально новый подход к анализу отдельных элементов и явлений живой природы, не изолированно, а как членов единого комплекса. Складывающаяся обстановка способствовала сосредоточению внимания ряда специалистов, изучавших почвообитающих животных, на анализе тех связей, которые возникали между этими организмами и средой их обитания. Так, энтомолог О. Гримм (1874), разбирая конкретный, практический вопрос относительно той роли, которую играют насекомые в жизни культурных растений, увидел и выделил главное – позитивное влияние насекомых на улучшение структуры почвы и повышения ее плодородия. Изучив, в частности, образ жизни личинок восклицательной совки (AgrotusexclamationL.), обитающих в почве, он отмечал, что эти «землерои» так ее разрыхляют и «удобряют собой», как это не может быть воспроизведено ни одним сельскохозяйственным орудием, предназначенным для пахоты.
С конца 70-х годов XIX столетия начался период накопления более детальных сведений о почвообразующей деятельности животных. Сведения эти носили еще весьма отрывочный характер, а круг изучаемых животных был довольно узок.
Особое значение имела работа немецкого зоолога Гензена (1877, 1882), представлявшее собой первое исследование экологической направленности, целиком посвященное дождевым червям. Автору удалось методом наблюдения и определенной экспериментальной проверки установить, каким образом отдельные стороны образы жизни изучаемого животного влияют на формирование плодородного слоя почвы.
В работе Гензен тщательно описал процесс «заталкивания» червями опавших листьев в норки и их переработку, уточнил строение норок. Определил, что один черв за сутки выделяет 0,5 граммов богатого азотом перегноя, разносторонне осветил деятельность червей: равномерное распределение органических веществ под поверхностью земли, ускоренную переработку всего материала, распределение переработанных веществ на разных глубинах почвы. Автор предлагал учитывать и тот факт, что деятельность червей улучшает структуру почвы, косвенно способствуя более легкому проникновению корней в «подпочву». Как видно, в выводах Гензена нашли свое отражение все наиболее важные аспекты почвообразующей деятельности земляных червей.
Спустя четыре года Ч. Дарвин (1881) опубликовал классическое сочинение о дождевых червях, которое в значительной мере предопределило процесс формирования почвенной зоологии.
В докладе (ноябрь 1837 г.) «Об образовании растительного слоя» Дарвин делает вывод о почве как естественноисторическом теле, в образовании которого важную роль играет биологический фактор. Это заключение, выдвинуто за несколько десятилетий до Докучаева и его исследователей.
Таким образом, можно утверждать, что Дарвин «… первый установил биогенный характер почв и впервые указал на важную роль в процессе образования почв животных организмов» (Станчинский, 1936,).
Стремление Дарвина проникнуть в суть исследуемых явлений, проследить их сложные взаимосвязи и эволюционные преобразования привело исследователя к решению вопроса о характере почвообразующей деятельности червей в тесной связи с рассмотрением проблемы взаимозависимости этих животных от меняющихся условий среды их обитания.
При разработке этого весьма частного вопроса Дарвин придерживался одного из своих основных методологических принципов – аргументированное доказательство наиболее характерного признака развития: перерастание непрерывно повторяющихся мелких явлений в новое качество, отражающее новую форму. «Здесь мы опять сталкиваемся, - писал Дарвин, - с тем неумением суммировать результаты беспрерывно повторяющихся явлений, которое так часто задерживало движение науки вперед, как это прежде имело место в геологии, а в последнее время – в основных положениях эволюционного учения» (Дарвин Соч. 1936, Т.2, по Чесновой Л., 1999).
Новая постановка вопроса о роли и значении почвообразующей деятельности дождевых червей в генезисе почв вызвала огромный интерес естествоиспытателей к работе великого натуралиста. Показательно, что всего через год после издания исследования Ч. Дарвина в Англии оно было опубликовано и в России (1882).
Интересны также и воззрения датского почвоведа П. Мюллера (1887), отводившему большую роль в почвообразовательном процессе дождевым червям и насекомым. Им были выделены три типа гумуса: грубый «кислый» (Mohr), формирующейся при преобладании грибного разложения; зернистый гумус (Moder), формирующейся в местах, где в животном населении преобладают микроартроподы; и тонкозернистый гумус (Mull), в создании которого большую роль играют черви.
Е. Вольни (1897) доказал функциональную деятельность червей, способствующую значительному повышению количества углекислоты, выделяемой почвой, увеличение растворимости в почвенном слое минеральных веществ. Также установил, что в результате постоянного рыхления червями почвенного слоя его объем увеличивается на 27,5%, влагоемкость поднимается с 28,69 до 48,13%, а воздухоемкость повышается в 2,5 раза, тем самым, облегчая процессы химических превращений в почве, содействуя лучшему росту и развитию растений. Это спустя несколько лет было подтверждено почвоведом Г.Н. Высоцким (1899).
Особого внимания заслуживает опубликованная почти одновременно с исследованием Ч. Дарвина сочинение о почвообразующей деятельности дождевых червей отечественного почвоведа А. Полимпсестова (1882). В данном случае прослеживается та ситуация, когда объективно возникшие потребности в принципиально новом развитии научного знания были одинаково восприняты двумя исследователями, пришедшим в итоге к одинаковым выводам.