Диссипативные (летучие) структуры придают почве — неживому телу — удивительные свойства: она эволюционирует как самоорганизующаяся система. При этом возникают структуры, способные «запоминать» некие правила, обеспечивающие их существование, устойчиво их фиксировать и воспроизводить в пространстве. В мире почв оказывается возможной особая форма «наследственной» информации — самодостраивающиеся диссипативные структуры. Они прослеживаются на всех уровнях организации, от ультрамикроскопических до почвенных ареалов.

Примером таких структур являются конвекционные неустойчивости Бенара, или ячейки Бенара (см. рис. 1). Благодаря закономерной циркуляции внутри-почвенных тепловых потоков, видимо, создающих электромагнитные поля, в общем-то изначально бесструктурная почвенная масса со временем с поверхности разбивается на правильные ячеи, подобные сеткам или пчелиным сотам. Таким образом, энергетически неравновесное состояние почвенной системы становится причиной возникновения в ней пространственно-временных структур в виде геометрически правильных форм (прямоугольников, шестиугольников, окружностей). Такие структуры И. Пригожин назвал диссипативными, так как со временем они видоизменяются за счет расходования свободной энергии, потребляемой из окружающей среды.

Вероятно, почву следует изучать с позиций неклассической термодинамики (синергетики). Если классическая термодинамика имеет дело с одним процессом — деконцентрацией, когда из первоначальной упорядоченности в результате роста энтропии возникает беспорядок, то неклассическая (неравновесная) термодинамика рассматривает дополнительные аспекты, характерные для самоорганизующихся систем: при концентрации энергии из беспорядка рождается порядок. Эти представления в приложении к экологическим системам развиты И. И. Свентицким (1982), Н. С. Печуркиным (1982).

Антиномия «концентрация — деконцентрация» затрагивает самую важную проблему современности: обеспечение жителей нашей планеты достаточным количеством энергоресурсов. Энергию можно добывать не только за счет использования горючих ископаемых: угля, газа, нефти, а также атомной энергии. Исследуются реакции, которые позволяют концентрировать солнечную энергию подобно тому, как это происходит в хлорофилловых зернах. Пока такой процесс осуществляют сами организмы: на Земле только растениями ежегодно накапливается органических веществ в несколько раз больше всего добываемого за этот же год угля. Не использовать энергию Солнца — обеднить не только себя, но и грядущее поколение людей: «…каждый луч Солнца, не уловленный, а бесследно отразившийся назад в мировое пространство, — кусок хлеба, вырванный изо рта отдаленного потомка» (Тимирязев, 1948).

Фредерик Жолио-Кюри писал: «Хотя я и верю в будущее атомной энергии и убежден в важности этого изобретения, однако я считаю, что подлинный переворот в энергетике наступит только тогда, когда мы сможем осуществить массовый синтез молекул, аналогичных хлорофиллу или более высокого качества» (1957, с. 518).

В обнаружении новых природных источников энергии почвоведение выходит на передовые позиции. В почвах превращение одних видов энергии в другие отличается большим разнообразием. При этом в них возникают постоянные естественные поля с напряжением 0,01—0,001 В. Электромагнитные поля почв и земной коры изучают геофизики, а редокс-потенциал замеряется почвоведами, биологами. Эти поля хотя и невелики, но выполняют различную работу: в одних случаях полезную для человека, в других — неблагоприятную. Различные металлические предметы: трубы, провода, опоры, закопанные в почву, подвергаются коррозии за счет возникновения вокруг этих предметов электрических полей. С другой стороны, электромагнитные поля, видимо, участвуют в образовании и концентрации гумуса, водопрочных микроагрегатов почв, конкреций.

Микровольтметры показывают очень четкое возрастание напряжения электрического поля при повышении температуры почвы. В теплый солнечный день редокс-потенциал почв увеличивается на 30–50 мВ по сравнению с холодным утром. Причем эти колебания носят закономерный синусоидальный характер в течение суток (Снакин, 1984). Деятельность электронов и (или) ионов можно и послушать: для этого нужно подключить провода репродуктора или телефона к двум разнородным металлическим стержням, воткнутым в почву. Послышится слабый треск, усиливающийся при повышении температуры почвы, увлажнении, увеличении содержания солей, гумуса. Видимо, почвообразование протекает под контролем естественных гравитационных, электромагнитных и биологических полей.

Если бы удалось изучить природу этих полей в почвах, то можно было бы ими управлять в целях повышения биологической продуктивности растений.

Предполагается, что необычайно мощный рост дальневосточных растений связан с высокой магнитной восприимчивостью почв, в десятки раз превышающей таковую почв европейских. Можно привести и другие примеры, которые свидетельствуют о корреляции почвенных процессов с электромагнитными свойствами почв.

Всем известен факт несимметричного строения рельефа земной поверхности, ее высокой «гофрированности»: одни склоны — холодные и влажные, теневые обращены на север и запад, а другие — теплые и более сухие, солнечные — на юг и восток. Почвы теневых склонов всегда мощные, многогумусные, мелкоземистые, а почвы солнечных склонов — маломощные, малогумусные, щебнисто-мелкоземистые. Заметное расхождение в содержании гумуса (3–5 %) объясняют просто: на теневых склонах идут процессы, благоприятствующие его накоплению, а на солнечных гумус минерализуется, «сгорает».

Однако различия в природе почв можно объяснить иначе. Разница в температурах поверхности почв теневого и солнечного склонов достигает 10–30 °C. Тепло от нагретого склона перемещается к холодному, создавая эффект, который внешне подобен явлению, происходящему в термопаре, что способствует возникновению естественного потока зарядов. Видимо, он несет отрицательно заряженные анионы — радикалы гуминовых кислот — с теплого склона на холодный, пополняя запасы гумуса в его почвах, а из почв холодных склонов на теплые мигрируют катионы — кальций, магний, которые способствуют окарбоначиванию почв солнечных склонов. По механизму это явление напоминает термоградиентный перенос вещества в почве.