Новая наука раскрывает старые тайны

Обычный городской житель вряд ли представляет себе, сколь многообразен мир организмов, населяющих почву. Даже специалисты, занятые в сельском хозяйстве, не могут похвастаться широкой осведомленностью, разве что расскажут о вредителях, от которых надо защищать растения, да о дождевых червях, то есть о тех почвенных животных, которые были известны земледельцам еще 4-5 тысяч лет назад. А уж когда дело доходит до цифр, то они столь невообразимы, что ум человеческий воспринимает их как чистую абстракцию. В самом деле, можно ли вообразить, что под одним квадратным метром почвы скрываются 20 миллиардов простейших существ?!

Роль их в круговороте веществ трудно переоценить, так же как и их огромное воздействие на жизнь всего окружающего мира. Они необычайно полезны, перерабатывая мертвые растительные остатки, возвращая в почву элементы питания растений, разрыхляя почву и создавая ее зернистую структуру, но они способны наносить и немалый ущерб урожаю. Естественно, земледельцев интересует прежде всего их практическое значение. Внимание же зоологов привлекает и другое: им важно выяснить закономерности развития животного мира почвы и его значение в эволюции жизни на Земле.

Безжизненных почв не бывает, ибо сама почва - результат деятельности многих организмов. В мертвой на первый взгляд почве тундры обитает на одном квадратном метре до 200 тысяч нематод и десятки тысяч мельчайших членистоногих. Масса разнообразных простейших населяет перевеваемые пески, высокогорные почвы около вечных снегов. В почвах арктических и антарктических островов можно встретить много как простейших, так и многоклеточных почвенных животных. Ежегодно описывая десятки их новых видов, зоологи нередко находят представителей неведомых групп. Так, в 1907 году был описан новый, ранее неизвестный науке отряд, теперь даже выделяемый в подкласс бессяжковых насекомых, причем описан не где-нибудь, а в Италии, на земле, тысячелетия перекопанной и перепаханной, в стране, где изучение животного мира, в том числе почвенной фауны, имеет глубокие традиции. Сравнительно недавно в таком же "истоптанном" районе - в Провансе, на юге Франции, французские зоологи обнаружили огромных дождевых червей, толщиной почти в два пальца и длиной около метра. Как могли их не замечать ранее?

Столь же неожиданное открытие было сделано в нашей стране в 20-е годы: в соленых подпочвенных водах в пустыне Каракумы Л. А. Бродский, один из создателей Среднеазиатского университета в Ташкенте, первого вуза в Туркестане, обнаружил представителей особого подкласса простейших - фораминифер, которые до этого считались чисто морскими жителями.

Почвенными животными занимается особая наука - почвенная зоология. Наука эта молодая (ей всего лишь три с половиной десятка лет!), развивается она бурно, обогащаясь новыми фактами, гипотезами, методами и, конечно, молодыми кадрами исследователей.

Почвенная зоология развилась на стыке почвоведения и зоологии - одной из старейших отраслей естествознания, зародившейся еще в глубокой древности; не случайно ей уделял столько внимания великий энциклопедист античного мира Аристотель.

В 1839 году по возвращении из кругосветного плавания на "Бигле" Чарлз Дарвин впервые высказал соображения о роли дождевых червей в формировании органического слоя почвы. Эта проблема занимала его все последующие годы. Итогом его работы стала вышедшая в 1881 году книга, ставшая его "лебединой песнью".

Отвечая читателям, сомневавшимся в том, что ничтожные черви способны проделывать огромнейшую работу, Дарвин с горечью писал: "Здесь мы снова сталкиваемся с тем неумением суммировать результаты постоянно совершающихся явлений, которое часто уже задерживало движение науки вперед, как это ранее было в случае геологии, а затем в связи с основами эволюции".

Труд великого натуралиста, который называли "самой интересной книгой, когда-либо написанной о почве", по сути дела, прокладывал дорогу будущей науке - почвенной зоологии.

Роль животных как фактора почвообразования признавал и В. В. Докучаев, хотя специально ее не исследовал. Больше внимания уделили этой проблеме его ученики Г. Н. Высоцкий, Н. А. Димо, изучавшие почвообразовательную деятельность животных.

В 1899 году Высоцкий, занимавшийся степным лесоразведением на юге Украины, показал, что почвенные животные, в частности дождевые черви, обеспечивают зернистую структуру почвы, создавая обильные ходы в черноземах, а это помогает корням растений проникать в глубь земли. Вообще од считал деятельность дождевых червей одним из главных факторов черноземообразования.

Н. А. Димо, работавший в начале XX века в сухих районах, обратил внимание на большую роль в почвообразовании муравьев и термитов.

Наблюдения Димо, сопровождавшиеся точными подсчетами и данными химических и физических анализов, заинтересовали почвоведов, но в их кругах царило убеждение, что деятельность почвенных животных существенна только в крайне сухих условиях, поскольку видов почвенных животных там немного, зато численность особей велика и потому особенно заметна деятельность встречающихся видов. А в почвах лесов и лугов, где почвенное население разнообразнее и обильнее, труднее выявить роль отдельных видов.

Хотя начало XX века и ознаменовалось стремительным развитием экологии с применением методов количественного учета, данных о численности почвенных животных в разных почвах почти не было. Недаром до конца 20-х годов почти во всех экологических сводках фигурировала маленькая заметка Мак Эти, опубликованная в 1907 году, о "численности животных на 4 квадратных футах" и результаты первых исследований почвенной фауны на известной Ротэмстедской станции в Англии (1913 год).

Как самостоятельная наука почвенная зоология сформировалась в нашей стране. Первые работы были начаты еще до революции, но приобрели широкий размах после Октября. И здесь прежде всего надо назвать исследования Н. А. Димо, изучавшего влияние на почвы глинистых пустынь пустынных мокриц, значение дождевых червей на поливных землях в Средней Азии, а в Грузии выявившего роль полевок как почвообразователей. К ним примыкают исследования А. И. Панкова, показавшего, как грызуны способствуют формированию мощных черноземов. Изучалось и воздействие почвенных животных на урожайность сельскохозяйственных культур в условиях вегетационных опытов.

Становлению почвенной зоологии содействовали и достижения прикладной энтомологии, интенсивно развивавшейся в связи с организацией государственной службы, прогнозировавшей опасность со стороны вредителей как в лесном, так и в сельском хозяйстве. Служба эта регулярно обследовала поля, засеянные сахарной свеклой, проверяя, насколько почва заселена вредителями. Энтомологи составили и первые таблицы для определения обитающих в почве групп личинок насекомых, включающих вредные виды.

Пробы почвы брали, чтобы определить степень зараженности их вредителями, определить не только численность, но и распространение групп животных в разных зонах и районах.

Еще одним источником формирования новой науки стали работы университетских зоологов. До первой мировой войны университетские зоологи, как правило, вели исследования на морских биологических станциях. В годы первой мировой и гражданской войн следовать этой традиции стало трудно, и зоологи обратились к более близким и доступным объектам, среди которых особенно благодатными оказались почвенные животные. Изучение "скрытого мира" почвы открыло перед университетскими зоологами новые перспективы для экологических исследований.

В Ташкентском университете А. Л. Бродский исследовал почвенных простейших, "живые ископаемые", а позже перешел и к изучению других групп почвенных беспозвоночных. В другом молодом университете, Воронежском, К. К. Сент-Илер занимался фауной почв, в основном на пойменных лугах. В Пермском университете В. Н. Беклемишев и его школа организовали широкие количественные экологические исследования, в том числе и комплексов почвенных беспозвоночных. В Петроградском университете В. А. Догель с учениками занимался почвенными членистоногими и другими группами. Несколько позже в Киевском университете почвенную фауну днепровских террас изучал А. Ф. Крышталь.

В 30-е годы уже был накоплен обширный материал о численности тех или иных групп животных в почвах разного типа, под различного типа растительностью, о биологии некоторых представителей почвенной фауны, об их деятельности в почвах и т. д. Правда, многочисленные факты оставались разрозненными, их не объединяла общая идея. С 1944 года в Институте имени А. Н. Северцова Академии наук СССР была начата работа по исследованию экологии и эволюции почвенных беспозвоночных.

Выяснилось, что почва не только особое природное тело, как подчеркивал В. В. Докучаев, но и совершенно своеобразная среда обитания для многих групп организмов. В ней всегда присутствует вода, связанная с твердыми поверхностями. В почвенной влаге растворены различные соли и органические вещества. Воздух в почвенных полостях практически всегда насыщен водяным паром и, как правило, характеризуется повышенной концентрацией углекислоты. Все эти особенности почвы делают ее (в смысле экологическом) как бы промежуточной средой между водной и типично наземной.

В почве, как и в водоемах, возможно питание разлагающимися остатками организмов; по сравнению с открытой атмосферой здесь сглажены колебания температуры; в разных слоях наблюдается такой же сезонный ход температуры, как и в водоемах; в почве возможны вертикальные миграции животных, как и в воде. Но почва, как и открытая атмосфера, позволяет дышать не растворенным, а газообразным кислородом без сколько-нибудь существенной потери влаги (как и в воде!). По физиологическим особенностям, в первую очередь в отношении водного режима, почвенные животные занимают промежуточное положение между водными жителями, обитателями открытой поверхности суши. В частности, через покровы обитателей почвы могут проникать вода, газы и ионы (как у водных обитателей), но в то же время они способны к воздушному дыханию (как и все сухопутные животные).

С 20-х годов изучение почвенной фауны интенсивно проводится во многих странах и достигнут определенный прогресс в усовершенствовании и унификации методов полевого сбора животных. Изучение процессов круговорота веществ, в которых принимают участие животные, разработка методов борьбы с вредителями - все это требовало кропотливого труда систематиков по идентификации собранного материала. Но эта работа, начатая еще К. Линнеем и его учениками на заре научной зоологии, пока еще далека от завершения. Достаточно одного примера - в лаборатории почвенной зоологии Института эволюционной морфологии и экологии животных имени академика А. Н. Северцова за время ее существования (с 1956 года - времени ее организации) было описано более 500 ранее неизвестных видов почвенных животных.