Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

Биогеохимический цикл существует в виде переноса вещества через субстраты посредством естественных процессов, включая перенос и превращение в воздухе и воде, и искусственных – за счет использования азотных удобрений для земледелия. Почвы за прошедшие несколько десятилетий превратились в резервуары искусственно внедренного азота и выделяют его в атмосферу в форме закиси азота, которая относится к парниковым газам. Фосфор – еще один питательный элемент, который накапливается в почве, когда в качестве удобрений используется навоз, в том числе жидкий. Выделение фосфора, накопленного в слое почвы, приводит к повышенному содержанию питательных веществ в поверхностных водоемах, которое стимулирует рост водорослей, а затем и бактерий, питающихся мертвыми водорослями. Эти процессы приводят к эвтрофикации (загрязнению водорослями), которая может оказывать негативное влияние на поверхностные и подземные источники водоснабжения за счет «цветения» водорослей и снижения насыщенности кислородом. Почвы представляют собой самый обширный резервуар углерода на Земле, за исключением океанских глубин, и содержат больше углерода, чем существует в растениях и атмосфере, вместе взятых; они вносят значительный вклад в круговорот углерода.

Вода, поступающая в виде атмосферных осадков, просачивается через почву. Часть воды проникает в зону над подземными водами (в вадозную зону), а часть поступает дальше вниз до уровня подземных вод (во фреатическую зону) и в нижние водоносные горизонты. Вода, где бы она ни находилась, и почвы тесно связаны. Засухи и необычно сухой режим погоды в сочетании с некоторыми методами земледелия привели к появлению в 1930-х гг. Района пыльных бурь на Среднем Западе. В начале XX в. поселенцы занимались возделыванием 5,2 млн акров (2,1 млн га) мощной почвы прерий для выращивания сельскохозяйственных культур – это был период «Великой пахоты». В то время погодные условия были благоприятными, шли дожди, и этот район был очень плодородным. Однако в следующее десятилетие все изменилось, когда погода стала более теплой и засушливой. С 1931 г. начались периоды засухи (всего их было четыре) и неурожая, а мощные ураганы создавали облака пыли, которые захлестнули даже такие далекие районы, как Чикаго и Нью-Йорк.

Пылевые облака способствовали уничтожению миллионов акров пахотного слоя. Когда стали понятны причины этих событий, для предотвращения подобных бедствий в 1935 г. была сформирована Служба охраны земельного фонда (теперь это Служба охраны природных ресурсов – федеральное агентство в составе министерства сельского хозяйства США). Появление Района пыльных бурь многие ученые считают самым масштабным природным бедствием XX в., а некоторые, в т. ч. Джордж Боргстром, американский эколог, специалист, занимающийся проблемой мирового голода, полагают, что это одна из трех самых крупных экологических катастроф в человеческой истории[590]. Пыльные бури и неурожаи еще больше усугубили ситуацию во времена Великой депрессии, и, по оценкам историков, почти 3 млн человек покинули южные штаты Великих равнин; многие люди переехали в Калифорнию. Полагают, что только в 1935 г. было утрачено 850 млн тонн пахотной земли – около 8 тонн на каждого жившего в то время американца. Частицы этой почвы осели за тысячи километров от Района пыльных бурь, некоторые даже достигли Гренландского ледникового щита[591].

«Критическая зона», включающая почвы, является проницаемым, дышащим слоем Земли, который дает пищу, воду и в значительной степени кислород. К сожалению, в наши дни изменения климата влияют на здоровье критической зоны. На территории США существуют девять обсерваторий критических зон, учрежденных Национальным фондом науки в 2007 г., которые сосредоточены на междисциплинарных исследованиях этого региона с участием специалистов из разных отраслей науки.