Книги
Жизнь в почве
В СССР проведены многочисленные эксперименты с загрязнением почв искусственными радионуклидами и последующим изучением экологии почвенных животных, они позволяют решить прикладные вопросы и лучше уяснить, каковы плодовитость, продолжительность жизни, интенсивность обмена, химический состав, трофические связи животных. Обширный материал собран и по экологии микроорганизмов, развитию корневых систем растений в условиях повышенного фона ионизирующей радиации. Фактически сформировалось новое направление — радиобиология почвы, и здесь очень велик вклад советских исследователей: дозиметристов, почвоведов, биологов.
Приступая к изучению воздействия ионизирующих излучений на животное население почвы, ученые не могли предвидеть всего того, с чем придется встретиться в процессе полевой работы. Сложность усугублялась тем, что наземные беспозвоночные — организмы весьма радиоустойчивые во взрослом состоянии. Радиочувствительность насекомых, дождевых червей, мокриц, паукообразных составляет 50–200 килорад, что значительно выше, чем у растений.
Поскольку содержание стронция-90 в надземной части насаждений значительно меньше, чем в почве, дозы облучения животных, обитающих в верхних ярусах леса, оказываются значительно ниже, чем почвенных обитателей. Но и в почве эти дозы не настолько велики, чтобы оказывать непосредственное воздействие на беспозвоночных, особенно в личиночной и взрослой стадиях. Тем не менее они все же снижают численность популяций многих видов.
Это можно объяснить тем, что ряд видов лесных насекомых, а также представителей микро- и мезофауны, зимует в почве в стадии яйца, то есть в наиболее радиочувствительной эмбриональной стадии. Если принять во внимание, что облучение в этом случае продолжается в течение нескольких месяцев, доза облучения, накопленная за это время, могла составить в наших экспериментах 200–300 рад, то есть довольно значительную величину. При облучении в лабораторных условиях, как известно, дозы облучения от нескольких сотен до нескольких тысяч рад приводят к стерильности самцов и самок насекомых и гибели яиц.
На лесных участках, загрязненных стронцием-90, численность мезофауны сократилась более чем в два раза. Но более всего (в 10–100 раз) сократилась численность дождевых червей и многоножек (губоногих и двупарноногих) — потребителей мертвого растительного опада, обитающих преимущественно в лесной подстилке и верхнем слое почвы, где сконцентрирована основная часть радионуклидов. Изменения видового состава — сокращение видового разнообразия — обнаружены и в микрофауне, в частности, в популяциях панцирных клещей.
Сообщества почвенных животных чутко реагируют на повышенный хронический уровень ионизирующей радиации при дозах порядка 0,5–3 рада в сутки. При этом уменьшается видовое разнообразие оседло живущих беспозвоночных, глубина заселения почвы, падает численность. Особенно сильно действие радиации проявляется в период размножения животных. У почвенных беспозвоночных уязвимыми для действия радиации являются ранние стадии жизненного цикла. Ранние стадии развития дождевых червей столь же чувствительны к действию радиации, как и человек.
Взрослые стадии почвенных животных достаточно устойчивы к действию ионизирующей радиации, не уступают по этому показателю лесным и луговым растениям, а нередко в три — пять раз превосходят растения. Но животных «подводит» здесь уязвимость для радиации ранних стадий, их длительный период развития, за который они успевают облучиться значительными дозами радиации даже в условиях малой мощности, но хронического облучения.
Уязвимость почвенной фауны усиливается также из-за того, что почва аккумулирует многие радионуклиды, попавшие в биосферу, в том числе стронций-90 и цезий-137, а такие массовые обитатели почвы, как дождевые черви, заглатывая почву при питании, получают немалые дозы облучения и от пищевого комка, что становится особенно важным при загрязнении почв радионуклидами — альфа-излучателями. Велико участие почвенных животных в зоогенной миграции искусственных радионуклидов, главным образом из-за высокой биомассы этих животных и их роющей деятельности.
Заключение
Увеличить производство сельскохозяйственной продукции, улучшить снабжение населения продовольствием — такова важнейшая задача, стоящая перед нашим народным хозяйством.
Реализация Продовольственной программы СССР во многом зависит от того, как будут складываться отношения земледельца с землей, насколько удастся преумножить ее плодородие в условиях интенсивного производства. И потому так возрастает роль науки в решении сложного комплекса проблем, связанных с сельским хозяйством.
Недалеко то время, когда поле будут не распахивать, а «строить», создавать по особой программе для каждого отдельного региона, для каждой системы земледелия. Но это — в будущем. Пока же речь идет об улучшении качества земель путем глубокой мелиорации, правильного применения удобрений, подбора районированных сортов урожайных сельскохозяйственных растений.
Население растет, увеличивается и потребность в продуктах питания. В двенадцатой пятилетке планируется производить ежегодно 250–255 миллионов тонн зерна, доведя среднюю урожайность до 21–22 центнеров с гектара. Сделать это будет непросто, если учесть, что щедрых от природы земель у нас в стране не так уж много.
Президент Академии наук СССР А. П. Александров, выступая 26 декабря 1984 года на общем собрании академии, посвященном вкладу науки в реализацию Продовольственной программы, призвал поднять на более высокий уровень научное обеспечение важнейших ее разделов. Он отметил, что многие институты уже активно занимаются фундаментальными разработками, направленными на интенсификацию сельскохозяйственного производства и всестороннее развитие агропромышленного комплекса. Но многое еще предстоит сделать, чтобы повысить эффективность мелиорированных земель, обеспечить надежную защиту растений, разработать тщательно проверенные методы обработки семян, ухода за посевами, переработки и хранения сельскохозяйственной продукции.
Все эти вопросы так или иначе связаны с регулированием биологических явлений в почве, интенсификацией или подавлением деятельности почвенных животных и микроорганизмов, управлением ферментативными процессами в почве.
За последние десятилетия в биологической науке произошли коренные изменения. И каждый шаг вперед в развитии науки открывает подчас совершенно неожиданные возможности, новые пути. Один из них — создание микробиологической промышленности, мощной индустрии живых клеток.
Современная научно-техническая революция создает предпосылки для того, чтобы пополнить продовольственные ресурсы продукцией несельскохозяйственного производства.
Стремительное развитие микробиологической промышленности, высокая стоимость основного «производителя» на микробиологических заводах — культур микробов — позволяют предполагать, что в обозримом будущем для нужд народного хозяйства может быть использован почти весь природный генофонд микробов. Хранилищем этого генофонда была и остается почва. В еще большей степени почва служит хранилищем генофонда животных, особенно беспозвоночных, на сегодня пока еще почти не используемых. Но настанет и их время, и их несомненно придется культивировать в промышленных масштабах.
А мы пока далеко не все еще знаем о том мире живых существ, которые заселяют почву. Ежегодно описывают сотни новых, ранее неизвестных почвенных животных. Микробиологи постоянно находят неизвестные микроорганизмы, а в 1977 году было открыто новое царство микробов — архебактерии, которые построены из уникальных белков, жиров, ферментов, полисахаридов, не синтезируемых больше никакими другими живыми организмами. Среди этих простейших существ есть формы, лишенные оболочки, они могут синтезировать тела своих клеток из простейших минеральных соединений углерода, азота, серы, многие из них живут в бескислородной среде. Такие формы, нередко похожие на кусочки битого стекла, несомненно могли жить в условиях, которые существовали на Земле в раннем докембрии. Из этого примера видно, как много мы еще не знаем о почвенных существах. А как можно без знаний управлять этими процессами, как можно поставить их на службу человеку?
Выступления Генерального секретаря ЦК КПСС М. С. Горбачева на апрельском (1985 г.) Пленуме ЦК КПСС, на совещании в ЦК КПСС по вопросам ускорения научно-технического прогресса обращают наше внимание на настоятельную необходимость интенсификации всех производственных процессов в стране, в том числе и земледелия — основы сельскохозяйственного производства. Плодородные почвы — дело рук человеческих, а для их создания и поддержания нужны знания о биологических явлениях в почве, умение их регулировать.