Процесс обработки почвы приводит к усилению минерализации органических и гумусовых остатков, распылению и потере питательных веществ. В результате потери гумуса из-за нерационального использования земель составляют 0,25-0,5 тонны на гектаре в год. Это отрицательно сказывается на сельскохозяйственном производстве, так как приводит к снижению урожаев в два-три раза.
Сокращение запасов гумуса в биосфере имеет не только хозяйственное, но и большое экологическое значение.
Биологическая продуктивность всей нашей планеты опирается на нормальное функционирование почвенного покрова, которое в первую очередь определяется состоянием гумусового слоя. Именно благодаря наличию гумусового горизонта почвы выступают как универсальный общеземной аккумулятор и распределитель энергии, необходимой для нормального обмена и круговорота вещества в ландшафтах.
Когда человек обрабатывает землю с помощью сельскохозяйственных орудий, почвенные частицы неизбежно разрушаются и почва превращается в плотную, бесструктурную массу, что ухудшает ее водно-физические и воздушно-физические свойства. Истощенные почвы гораздо сильнее подвержены эрозии, больше страдают от ветра, на них бурно растут сорняки. Все это, естественно, снижает урожаи. Многие века человек не умел управлять этими процессами, что неизбежно обрекало землю на истощение. Содружество науки и практики позволило создать рациональную систему земледелия, предусматривающую внесение органических и минеральных удобрений, периодическое травосеяние, высококачественную агротехнику. Стало возможно не только сохранение плодородия почв, но и существенное улучшение их свойств. Последнее чрезвычайно важно, если учесть, что во многих районах планеты территория, пригодная для посевов, не расширяется, а сокращается. Стремительно растут города - п не только ввысь, но и вширь, прокладываются дороги, строятся заводы, аэродромы и масса других объектов.
Многие уникальные месторождения полезных ископаемых открыты именно там, где плодородные ыпвы. В нашей стране только за последние три пятилетки у се,\а изъято около 5,5 миллиона гектаров угодий. А если взять всю планету, то ежегодно исчезает 14 миллионов гектаров пахотных земель, 6 миллионов гектаров пастбищ и 18 миллионов гектаров лесов. Если к этому прибавить еще потери, связанные с биологической деградацией, то станет ясно, насколько снижается способность нашей планеты производить пищевые продукты, не говоря уже о нарушениях в жизненно необходимом круговороте веществ через биосферу.
Экология и управление биосферой
Стремительный XX век с его огромными техническими достижениями и поразительными открытиями принес с собой и немало проблем, вызывающих все большую тревогу. Одна из них связана с охраной окружающей среды и рациональным использованием природных ресурсов.
Покорение природы, которым так гордится человек, нередко оборачивается расхищением ее богатств.
А ведь от сохранения и преумножения биологических ресурсов земли в конечном счете зависит судьба всего человечества. И здесь роль науки трудно переоценить.
Проблемами, связанными с использованием природных ресурсов, в той или иной мере занимаются многие науки. У каждой из них свой круг теоретических и практических вопросов, чаще всего связанных с определенной отраслью народного хозяйства. Общие же проблемы решает экология - наука об управлении живым покровом Земли.
Экологию интересует взаимодействие организмов и среды, которое определяет развитие, размножение и выживание особей, структуру и динамику популяций, развитие сообществ животных, растений и микроорганизмов, а также воздействие на все эти организмы хозяйственной деятельности человека.
Эта ныне бурно развивающаяся наука возникла на стыке нескольких отраслей знания. Формальной датой ее рождения обычно считают 1869 год, когда выдающийся немецкий эволюционист и зоолог Э. Геккель придумал сам термин "экология", дословно обозначающий: наука о жилище, местопребывании, убежище. Геккель определил задачу экологии: изучение взаимоотношений с органической и неорганической средой, с другими организмами.
Сейчас взаимоотношениями организма с окружающей его средой, путями приспособления, механизмами адаптации занимается так называемая факториальная экология, экология особей.
Но особи в природе не существуют сами по себе, они живут общностями, популяциями, которые развиваются по своим законам, и законы эти должна раскрыть тоже
экология, правда, во взаимодействии со смежными науками - демографией, популяционной генетикой и т. д.
Так возник в начале XX века второй раздел экологии - экология популяций.
Однако и популяции не существуют в отрыве от окружающей среды. Вода, почвы, воздух, климат определят, где им жить, а где - нет. Да и в своей "экологической нише" популяция любого вида обитает не одна, ей приходится делить место под солнцем с бесчисленным множеством других, живых существ, жить в составе сообществ, тесно взаимодействующих с неживой средой.
А это предмет исследований еще одной области науки - биогеоценологии. Так предложил ее называть выдающийся советский ботаник и лесовед Герой Социалистического Труда академик В. Н. Сукачев.
Впервые понятие "биогеоценоз" Сукачев употребил в 1940 году. Так стали обозначать однородный участок земной поверхности с определенными, притом неслучайными живыми (микробы, растения, животные) и косными (почва, вода, воздух) компонентами в их динамическом взаимодействии.
Несколько раньше, в 1935 году, английский ботаник А. Тенсли ввел в научный обиход термин "экосистема".
Им он обозначил единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и неживые компоненты связаны между собой через обмен вещества и энергии. В отличие от биогеоценоза экосистема "безразмерна", она не ограничена рамками Конкретного ландшафта. Экосистемой можно называть и Мировой океан, и комнатный аквариум. Именно поэтому таким понятием удобно пользоваться при теоретических изысканиях, в математических моделях.