Почему почва проявляет себя во множестве обличий? Видимо, иначе она не смогла бы записать всю накопившуюся за века и тысячелетия информацию о прошедших событиях, связанных с эволюцией. Но, пожалуй, стоит удивляться не тому, что почва многомерна, а тому, что в ее необъятном мире форм все-таки обнаруживается нечто завершенное, единое, закономерное. Иначе говоря, природа почв целесообразна не только в своей сложности, но и в наличии таких комбинаций форм, которые вновь дают простые сочетания. Последние и создают иллюзию простоты строения почвы.

Начав с нульмерного, самого простого, элементарного, мы заканчиваем исследование сложными построениями. Затем это сложное представляем как сумму простого. Нам начинает казаться, что почвенный мир познан. Но кто-то может сказать: «Ваша сложность есть лишь элемент следующего порядка», и поиск продолжится. С этим приходится смириться: ведь мы соприкоснулись с многомерностью природы.

КОНЦЕНТРАЦИЯ —

РАССЕЯНИЕ (ДЕКОНЦЕНТРАЦИЯ)

На предыдущих примерах можно было заметить, что каждая обсуждаемая проблема носит характер антиномии, противопоставления. Это отражено в принципе дополнительности Н. Бора, а математически — в теории групп. Обсудим с позиций антиномии еще один вопрос существования материи, прямо касающийся почв. Это второй закон термодинамики, который в науке до недавнего времени не имел дополнительной пары. Согласно этому закону, изолированная физическая система самопроизвольно и необратимо стремится к состоянию равновесия; при этом энергия непрерывно рассеивается, а не концентрируется.

Но можно ли считать почву физической системой, да еще закрытой, изолированной от внешнего мира? Если почва не физическая система, то какая? Не будем же мы считать почву живым существом. А если она физическая система, то согласно физической теории в ней должно идти разрушение порядка, выравнивание различий и симметризация явлений, чего не наблюдается. Если же почву считать живой системой, то согласно биологической теории в ней должно идти непрерывное и повсеместное созидание, структурирование, диссимметризация, накопление энергии, способной производить работу.

Можно ли ожидать, что физические законы, выявленные для мертвой материи, и биологические — для живой, могут быть одновременно применимы при описании природы почв? Если придерживаться физических законов, то почва должна терять свободную («работоспособную») энергию, увеличивая энтропию; если же биологических — она должна концентрировать, накапливать, такую энергию. От того, какое из этих двух аксиоматических положений будет нами принято, зависит ход дальнейших теоретических построений. Поэтому антиномия «концентрация — деконцептрация» имеет большое значение для почвоведения.

П. К. Ощепков (1967) указывал на существование такой дополнительной пары: «деконцентрация», когда «нагретый чайник» остывает, а «концентрация» — обратный процесс, когда «чайник с холодной водой» сам закипает без огня, вбирая тепло из окружающего пространства. Эта антиномия для несамоорганизующихся систем противоречит здравому смыслу. Но поищем аналогии в природе. Природным объектом, в котором одновременно происходит самопроизвольная концентрация и деконцентрация свободной энергии, являются почвы. Они, как и все живое на Земле, казалось бы, противоречат обычному проявлению второго начала термодинамики в физических системах: в начальной стадии развития за счет фотосинтеза растений почвы активно концентрируют энергию, в зрелости находятся в устойчивом неравновесном состоянии, а разрушаясь, рассеивают свободную энергию, повышая энтропию.

Так, в черноземе свободной энергии, содержащейся в органическом веществе, во много раз больше, чем в подстилающей эту почву породе. При деградации чернозем, рассеивая свободную энергию, резко теряет плодородие. Последнему часто способствует неразумная деятельность человека. За последние 100 лет в черноземах гумуса стало меньше на 1 %. Это равносильно потере энергии, вырабатываемой несколькими сверхмощными электростанциями, которая использовалась бы только для производства урожая. Так что почвоведам не чужды задачи энергетики. Ученые, разрабатывавшие энергетические проблемы почвоведения, неоднократно награждались Государственными премиями СССР. Только в отличие от гидроэнергетиков почвоведы строят свои «электростанции» не на реках, а на сельскохозяйственных полях, планируя агротехнические приемы в целях повышения в почвах энергетических ресурсов, чтобы обеспечить максимум урожая при небольших материальных и энергетических затратах.

Почва — тот самый «чайник», в котором энергия Солнца самопроизвольно стремится перейти в «тепло» (в свободную энергию органических веществ) благодаря фотосинтезу и удержаться в нем. В почве идет непрерывное обесценивание энергии, и энтропия есть мера этого процесса. Переработка энергии происходит за счет получения отработанного вещества — новообразованных гумуса и глинных минералов, результатов полезной работы. Пополнение свободной энергии, совершающей такую работу, ежегодно происходит при накоплении биомассы в почве, что позволяет почвенным временным диссипативным структурам понижать свою энтропию в пределах собственного объема (в процессе эволюции) или удерживать ее на определенном уровне — в динамическом устойчивом неравновесии.