Методологическая специфика почвоведения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт исследований научно-технического потенциала и истории науки им. Г.М. Доброва НАН Украины

Методологическая специфика почвоведения

В.И. Оноприенко

Аннотация

Ключевые слова: почва, почвоведение, комплекс наук о Земле, концентрационные функции почвы.

В.І. Онопрієнко

Методологічна специфіка ґрунтознавства

Розглянуті особливості методологічних основ ґрунтознавства та їхня еволюція, внесок в їхню розробку та кристалізацію В. В. Докучаева, В. І. Вернадського, Б. Б. Полинова, Я. В. Самойлова. Аналізуються перспективи методологічної концепції вивчення концентраційних функцій грунтового покриву. Показано, що фундаментальна функція грунту реалізується через забезпечення участі грунту в регулюванні конкретних механізмів біосферних процесів, з якими зв'язане виконання грунтом його основної глобальної функції. Функції грунтового покриву в біосфері унікальні та незамінні.

Ключові слова', грунт, ґрунтознавство, комплекс наук про Землю, концентраційні функції грунту.

V. Onopriyenko

Methodological specificity of pedology

The article describes features and evolution of the methodological bases of the soil science under the influence of V. V. Dokuchaeva, V. I. Vernadsky, B. B. Polynov, Ya.V. Samoilov. The author discusses the formation of pedology as a soil science. In particular, a special role of methods and methodology of such fundamental sciences as biology, geology, chemistry and geography in the pedology is noted. The relevance of the methodological aspects of soil science in solving new topical problems of soil science is justified. The aim of the article is to study the methodological aspects of the soil science at the present stage of its development. The task of the article is to assess the prospects of the methodological concept of studying the concentration functions of the soil cover. Research methods are systemic, interdisciplinary, cultural-historical, socio-cultural, and comparative ones in their dialectical interrelations. Research results. A geological object should be interpreted as a system with the genetic structure, the integrity of which is ensured by the historical trajectory of the system. The specificity of an object is the result of synthesis in the process of evolution of various natural interactions. The historical approach to developing objects is implemented using the method of actualism, revealing the invariant structure of geological processes and the form of modeling method. The new program of science development should combine the use of ideas, methods, models of theoretical natural science and the adjustment and improvement of historical reconstruction tools. Such a program is aimed at establishing the unity of the spatial structure and genesis of geological objects and extending the functions and areas of application of the system-structural method. The holistic characteristics of geological processes cannot be adequately reflected without the use of tools and methods of a systematic approach based on non-causal determination, on the analysis of relations between coexistence and correlation. Discussion provides a comparative description of various ideas about soil science. The main threat to the harmony of the methodological systems of genetic soil science and geological sciences is noted to be significant changes in the structure of the latter: at the end of the XX-th c. the basis of a well-founded V. I. Vernadsky and rapidly developing biogeochemistry becomes dominative. Conclusion. The methodological concept of studying the concentration functions of the soil cover has not yet been sufficiently implemented in soil science, but it is certainly prospective. The fundamental function of the soil is shown to be realized through ensuring the participation of the soil in the regulation of specific mechanisms of biospheric processes. Keywords: soil, soil science, complex of Earth sciences, soil concentration functions.

Введение

Представления о почвах - основа человеческой цивилизации. Упоминания о почвах, их описание, особенности земледельческого использования, характеристика производительности почв встречаются уже в древних рукописях и сочинениях. Однако потребовалось несколько тысячелетий для накопления знаний о почвах, прежде чем в конце XIX в. сформировалась сама наука о почвах - почвоведение.

При дисциплинарном обосновании почвоведения чаще всего называли три фундаментальных науки, методы и методология которых особо значимы в учении о почвах - биология, геология и химия. Несколько позднее, с развитием методологической базы почвоведения и вхождением в университетские курсы географии, она заняла также видное место в методологии почвоведения, что естественно: пространственные аспекты в почвоведении весьма значимы, и методологический профиль географии в науке о почвах постоянно расширялся.

Тем не менее и ныне методологические аспекты почвоведения представляют актуальную проблему, обсуждаемую широко и значимую при решении новых актуальных проблем науки о почвах.

Цель и задачи

Исследовать методологические аспекты почвоведения на современном этапе его развития. В частности оценить перспективы методологической концепции изучения концентрационных функций почвенного покрова.

Результаты

методологический почвоведение

Вернадский полагал, что изучение живого организма изолированно от среды обитания методологически ошибочно, поскольку они неразрывно связаны: часто игнорируют неразрывную связь, функциональную зависимость, существующую между окружающей средой и живым организмом, заменяют сложные явления природы упрощенными моделями.

Известно критическое отношение к биогеохимии представителей физико-химической биологии, которые не видели смысла в определении содержания химического элемента в организме без изучения его конкретных органических соединений, расшифровки их молекулярной структуры, изучения типа связей данного элемента с другими. Поскольку главной задачей биогеохимических исследований является изучение массообмена химических элементов между живыми организмами и окружающей средой, такая задача не входит в сферу интересов комплекса наук физико-химической биологии (биохимии, молекулярной и биоорганической химии), но близка к целям биологических наук, изучающих связи между организмами и средой их обитания: геоботаники, биоценологии и экологии. Благодаря очень непродолжительным жизненным циклам микроорганизмов геохимический эффект их деятельности наглядно свидетельствует о справедливости главного положения биогеохимии: глубокой взаимозависимости состава окружающей среды и живого вещества. По этой причине принципы биогеохимии были органично восприняты микробиологией. С одной стороны, микробиологи установили закономерное преобразование химического состава воды замкнутых бассейнов под влиянием микробиологической деятельности и важную роль микроорганизмов в глобальном газовом режиме. С другой стороны, было обнаружено, что микроорганизмы, обитающие в илах и почвах (бактерии и актиномицеты), могут адаптироваться к сильно различающимся уровням концентрации кобальта, молибдена, меди, ванадия, урана, селена и бора. Эта способность передается по наследству, благодаря чему адаптация сопровождается перестройкой популяций микроорганизмов (Добровольский, 2003).

Принципы биогеохимии оказались весьма перспективными для генетического почвоведения. Б. Б. Полынов, опираясь на идеи Вернадского, разработал учение о геохимии ландшафта. Это направление оказалось весьма перспективным.

В 1970-80-е годы при обсуждении вопросов применения в геологии математических и физикохимических методов, возможностей принципов теоретического естествознания в центре внимания специалистов оказалась проблема оценки временных, историко-генетических построений, которые традиционно занимали и занимают значительное место в геологических исследованиях. Такая ориентация геологического знания фактически сложилась с самого начала формирования научной геологии. В процессе переоценки значения временных и генетических реконструкций сформировалась концепция, сущность которой заключается в отрицании историзма геологии, выступающего якобы тормозом на пути прогресса геологических исследований при органическом восприятии идей теоретического естествознания. Это направление, получившее название агенетического подхода, ориентирует на необходимость перестройки геологических наук на принципах структурного исследования, способных создать надёжную систему для широкого развития процессов математизации геологического знания и внедрения идей системного подхода. Агенетичес- кий подход, сформированный в противоположность традиционному для геологии историко генетическому, основательно подмечая ряд недостатков, присущих последнему, в то же время не смог избежать крайностей в оценке исторического метода и моделей-объяснений, построенных на нём, квалифицируя последние какненаучные.

Принципиальным является положение о необходимости рассмотрения геологического объекта в целостности его функционирования. Геологический объект следует трактовать как систему с генетической структурой, целостность которой обеспечивается исторической траекторией существования системы. Специфика объекта выступает следствием синтеза в процессе эволюции различных природных взаимодействий. Важное значение при этом приобретают взаимодействия геологического объекта со средой его существования. Такая концепция требует установления процессуальных, временных характеристик геологического объекта на пути реконструирования развивающихся явлений и детерминирующих связей. Построение моделей применительно к системам геологического прошлого, настоящего и будущего расширяют возможности корректировки и верификации исторических реконструкций, создают основу для осуществления ретросказательной и предсказательной функций геологического исследования. Исторический подход к развивающимся объектам реализуется с помощью метода актуализма, выявляющие инвариантные структуру геологических процессов и выступающего формой метода моделирования. Историческое исследование, его средства и процедуры позволяют изучать геологический объект как целостную систему в единстве со средой её существования.

Представляются односторонними как историкогенетическая концепция развития геологии, так и структурно-статический подход. Новая программа развития науки должна соединять использование идей, методов, моделей теоретического естествознания и корректировку и совершенствование средств исторического реконструирования. Такая программа направлена на установление единства пространственного строения и генезиса геологических объектов и расширяет функции и области применения системно-структурного метода. Целостные характеристики геологических процессов нельзя адекватно отобразить без применения средств и методов системного подхода, основанных на непричинной детерминации, на анализе связей сосуществования и корреляции. Развитие может быть выражено с помощью системных критериев на базе генетической структуры.

Существующие геологические теории носят в основном индуктивно-описательный характер и мало соответствуют критериям строгого теоретического мышления. В рамках исторического исследования проблемы разработки этих теорий связаны с отсутствием систем идеализированных объектов, выделение которых в исторических науках связаны с принципиальными трудностями. Структурностатический подход ориентирует на совершенствование и формализацию процедур получения фактуального знания и на идеалы индуктивизма при построении теорий. Предлагаемые этим подходом модели, с одной стороны, противоречат сложившейся картине геологической реальности, с другой - не способны выступать в качестве теорий, соответствующих стандартам современной науки. Широко пропагандируемые в геологических науках заимствования теоретических моделей физического естествознания и математики пока мало эвристичны, ведут к перекодировке уже имеющейся информации, полученной традиционными геологическими методами (Оноприенко, 1981).

Эвристичными оказались в наши дни палеобиогеохимические идеи ученика В. И. Вернадского, профессора-геолога Московского сельскозяйствен- ного института Я. В. Самойлова, который доказал необходимость создания новой науки «палеофизиологии», в современном понимании - палеобиогеохимии, занимающейся изучением особенностей биогеохимической деятельности организмов в прошедшие геологические эпохи. Самойлов заложил основы учения о биолитах (Оноприенко, 2015). В современном понимании биолиты - это органогенные осадочные горные породы, состоящие из органических остатков (животных или растительных) или из минералов, образовавшихся в результате жизнедеятельности организмов. Различают зооген- ные горные породы, состоящие в основном из остатков вымерших животных, и фитогенные горные породы, состоящие из растений и продуктов их жизнедеятельности. Биолиты - это минералы и горные породы, почти полностью сложенные из преобразованных остатков животных и растений, а также продуктов их жизнедеятельности (уголь, мел, известняк, копролит). К биолитам относят также фосфориты (отсюда и возник интерес к ним у Самойлова).

Биолиты могли образоваться только при активном участии организмов, что шло в разрез доминировавшим тогда представлениям об образовании этих минералов и горных пород абиогенным путём. Для объяснения их происхождения Самойлов и начал изучать роль организмов в геохимических и геологических процессах земной коры. Но объективно значение его работ оказалось гораздо шире - в сегодняшнем понимании это идеи о концентрационных функциях биосферы и их исторических преобразованиях. Им была высказана гипотеза об изменении концентрационных функций биосферы в связи с эволюцией химического состава организмов. Для изучения этого процесса было необходимо искать ископаемые организмы со специфическим химическим составом и специфическими биогеохимическими функциями, не встречающиеся в современной биосфере, а также выяснить количественные соотношения в прошлых биосферах групп организмов с различным химическим составом и изучать изменения этих соотношений в ходе органической эволюции.

В свете современных знаний о трофических цепях интересна гипотеза Самойлова о том, что химический элементный состав животных в значительной степени предопределяется потребляемыми ими растениями. Растения являются в этом отношении промежуточным звеном между животными и внешней средой. Осуществление концентрационных функций биосферы распадается на два этапа. Вначале рассеянные в биосфере элементы поглощаются растениями из почвы и водных растворов, а затем уже аккумулируются в теле животных. Эта гипотеза Самойлова вполне согласуется с представлениями о повышении концентрации металлов при переходе от низших звеньев в трофических цепях к высшим. Учитывая двухступенчатый характер аккумуляции организмами химических элементов, становится понятным тот факт, что у гетеротрофов концентрация таких элементов, как натрий, кальций, фосфор, хлор, цинк и т. д., значительно выше, чем у автотрофов. Вполне возможно, что усложнение трофической структуры биосферы способствовало усилению концентрационных функций (Колчинский, 1990).

Предложенный Самойловым палеобиогеохимический подход к изучению концентрационных функций биосферы открыл новый путь в познании эволюции жизни. Если до сих пор ископаемые организмы реконструировались лишь по морфологическим признакам, то отныне изучение химических признаков современных организмов давало возможность познать «прошедшую жизнь через изучение химического состава ныне живущих организмов [8]. Исследование химического состава биолитов позволяло в принципе открывать группы организмов, которые в силу различных причин не оставили никаких следов в палеонтологической летописи. В связи с этим особое значение приобретает совместное изучение морфологической и химической эволюции, построенное на комплексном применении актуалистических и историко-сравнительных методов. На их основе вырабатывалась более полная характеристика той жизни, которая отвечает каждой геологической эпохе.

Вернадский развивал экстенсивные глобальные подходы в проблемах биогеохимии, а Самойлов стремился к интенсивной разработке ряда частных проблем: органическое вещество и фосфориты (с целым веером прикладных задач); эволюция химического состава живого вещества в геологической истории; химический состав организмов и осадков моря как ключ к реконструкциям древних природных условий (Волков,2000).

Обсуждение

Эпистемологическая значимость в методологии почвоведения биологии, геологии, химии и географии с течением времени изменялась (менялись акценты и в разных странах). Первые полвека эволюции почвоведения, во всяком случае в России и СССР, прошли под знаком тесных контактов и интерпретаций со стороны геологических наук. Докучаевское почвоведение, явно отдавало приоритет геологическим факторам и интерпретациям, хотя у конкретных носителей методологии они приобретали различные формы. В целом большинством разделялось представление, что почвоведение - биологическая наука, предметом изучения которой является почва. Докучаевское представление о почве как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами, присущих живой и неживой природе и отличающими его от почвообразующей породы, развивающемся в результате взаимодействия факторов почвообразования, стало господствующим. Почва - особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов, образующих почвенный профиль и возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под воздействием факторов почвообразования. Вместе с тем почва всегда располагается на поверхности Земли и является частью коры выветривания. Кора выветривания в свою очередь составляет неотъемлемую часть земной поверхности. Следовательно, имея единый объект для изучения, почвоведение и геология органически связаны. Почва образуется из рыхлой горной породы и представляет собой сложное тело, в котором более половины приходится на минеральную часть. Состав и свойства последней оказывают большое влияние на агропроизводственные качества почвы, поэтому знание входящих в ее состав минералов совершенно необходимо. Изучением вопросов образования и свойств минералов и пород занимается геология.

Почва обладает одним важным свойством - плодородием, т.е. способностью производить урожай растений. Элементами плодородия служат питательные вещества, вода и воздух, находящиеся в почве. Значительная часть питательных веществ появляется и накапливается в почве при разрушении ее минеральной части. Изучением процессов разрушения, или, как принято говорить, выветривания, горных пород и минералов занимается геология. Для повышения плодородия почв и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур на поля ежегодно вносят много минеральных удобрений, которые получают при переработке так называемых агрономических руд. Изучить законы образования руд, изыскать их в природе - такие задачи тоже ставит перед собой геология.

Такое понимание взаимосвязи почвоведения с геологическими науками в целом разделялось большинством исследователей, но иногда такое единомыслие прерывалось рецидивами пересмотра их связей. Одним из них стала публикация в 1915 г. достаточно аргументированной статьи Б. Б. Полы- нова (Полынов, 1915), вызвавшая дискуссию в отечественном почвоведении, хорошо освещенную в литературе (Иванов, 2003; Кудеяров, 2005). Полынов полагал, что необходимо ввести в геологию понятие о породах выветривания (в дополнение к группам изверженных, метаморфических и осадочных пород). Среди пород выветривания он различал породы первичного выветривания (механического и химического - от обломочных до глин) и сложного выветривания (материал, образующийся в почвенном профиле, горизонты - гумусовые, подзолистые, ортштейновые, иллювиальные, карбонатные и др.). По аналогии с термодинамической обстановкой, свойственной для изверженных и других пород, возможно выделять конкретные условия образования почв по сочетанию годовых величин, осадков и температур. Несоответствие положения некоторых почв в системе координат осадки- температура может свидетельствовать, что почвообразование в них не пришло в равновесие с окружающей обстановкой и несет в себе следы геологического прошлого.

Почвы, по мнению Полынова, нельзя отнести ни к породам, ни к минералам. Почва - это парагенетическая свита пород выветривания, представленная на дневной поверхности определенным гумусовым горизонтом. Вывод Полынова: почвоведение в связи с этим необходимо относить к системе геологических наук, т.е. оно должно слиться в единое целое с геологией, минералогией и петрографией (Иванов, 2003: 156).

Статья Б. Б. Полынова вызвала многочисленные отклики - К. Д. Глинки, С. А. Захарова, А. А. Прилова, Г. Н. Высоцкого (1916). Некоторые аргументы Полынова принимались, но уместна и едкая К. Д. Глинки: воспользовавшись аргументацией Полынова, что почвоведение - часть геологии, поскольку минералы и породы изучает геология, он иронизирует, что равным образом можно считать, что почвоведение - часть микробиологии, физиологии растений, зоологии, метеорологии.

И всё-таки главной угрозой гармонии методологических систем генетического почвоведения и геологических наук стали существенные изменения в структуре последних: во второй половине XX века всё более доминирующее место среди них занимает базис обоснованной В. И. Вернадским и стремительно развивавшейся биогеохимии.

Выводы

Методологическая концепция изучения концентрационных функций почвенного покрова пока не нашла достаточной реализации в почвоведении, но она, безусловно, имеет реальные перспективы.

Фундаментальная функция почвы - создание в биосфере режима, обеспечивающего существование и воспроизводство живого вещества, т.е. обеспечивающего сохранение жизни на нашей планете. Эта функция обусловлена как положением почвы в зоне контакта Земли с Космосом, так и ее положением на стыке живой и неживой природы нашей планеты. Почва - это базовый компонент биосферы, ее важнейший ресурс, она является и фактором и условием существования биосферы в целом. Почвенный покров, так называемая педосфера, возникли и развивались на суше параллельно с возникновением жизни и становления биосферы, начиная с докембрия и особенно после девона, когда растения завоевали сушу. Почвы прошлых лет многократно погребались или разрушались геологическими процессами. Современный почвенный покров имеет абсолютный возраст от столетий и нескольких тысячелетий до 1 - 2 млн лет. Педосфера - это общепланетарная биоэнергетическая и биогеохимическая система, обладающая способностью саморазвития. Фундаментальная функция почвы реализуется через обеспечение участия почвы в регулировании конкретных механизмов биосферных процессов, с которыми связано выполнение почвой ее основной глобальной функции. Функции почвенного покрова в биосфере уникальны и незаменимы.

Список литературы

1. Полынов Б. Б. Петрографическое понятие о почвах и породах выветривания / Б. Б. Полынов II Почвоведение. - 1915.- №1.

2. Иванов И. В. История отечественного почвоведения: Развитие идей, дифференциация, институционализация / И. В. Иванов// Кн. 1: 1870-1947. - М.: Наука, 2003. -397 с.

3. Почвоведение: история, социология, методология / Отв. ред. В. Н. Кудеяров. - М.: Наука, 2005. - 422 с.

4. Добровольский В. В. Основы биогеохимии / В.В. Добровольский. М.: Академия, 2003. - 400 с.

5. Оноприенко В. И. Природа геологического исследования / В. И. Оноприенко. - Киев: Наукова думка, 1981. - 160 с.

6. Оноприенко В. И. Яков Владимирович Самойлов / В. И. Оноприенко. - Киев: Информ.-анапит. агентство, 2015. - 335 с.

7. Колчинский Э. И. Эволюция биосферы: Историко

критические очерки исследований в СССР/ Э. И. Колчинский. - Л.: Наука, 1990. - С. 96-103.

8. Виноградов А. П. Геохимия живого вещества /

A. П. Виноградов. - Л., 1932. - С. 6.

9. Волков В. П. Вернадский и Самойлов: тайные обиды /

B. П. Волков. II Вернадский В. И.: pro et contra. - СПб.: РХГИ, 2000. - С. 168-172.

References

1. Polyinov B. B. Petrograficheskoe ponyatie o pochvah i porodah vyivetrivaniya / B. B. Polyinov // Pochvovedenie. -1915.-# 1

2. Ivanov I. V. Istoriya otechestvennogo pochvovedeniya: Razvitie idey, differentsiatsiya, institutsionalizatsiya / I. V. Ivanov // Kn. 1: 1870-1947. - M.: Nauka, 2003. -397 s.

3. Pochvovedenie: istoriya, sotsiologiya, metodologiya / Otv. red. V. N. Kudeyarov. - M.: Nauka, 2005. -422 s.

4. Dobrovolskiy V. V. Osnovyi biogeohimii / V. V. Dobrovolskiy. M.: Akademiya, 2003. -400 s.

5. Onoprienko V. I. Priroda geologicheskogo issledovaniya / V. I. Onoprienko. - Kiev: Naukova dumka, 1981. - 160 s.

6. Onoprienko V. I. Yakov Vladimirovich Samoylov / V. I. Onoprienko. - Kiev: Inform.-analit. agentstvo, 2015. - 335 s.

7. Kolchinskiy E. I. Evolyutsiya biosferyi: Istoriko-kriticheskie ocherki issledovaniy v SSSR/ E. I. Kolchinskiy. -L.: Nauka, 1990. -S. 96-103.

8. Vinogradov A. P. Geohimiya zhivogo veschestva / A. P. Vinogradov. -L., 1932. -S. 6.

9. Volkov V. P. Vernadskiy i Samoylov: taynyie obidyi / V. P. Volkov. // Vernadskiy V. I.: pro et contra. - SPb.: RHGI, 2000. -S. 168-172.

Размещено на Allbest.ru