черноземов разрушается, начинается деградация типичных черноземов, превращение их в черноземы южные, а затем и в каштановые почвы, свойственные очень сухим степям. В связи с ухудшением структуры почв делается иным их водный режим: преобладавшие ранее нисходящие токи воды сменяются на восходящие, начинается прогрессивное засоление, приводящее к образованию различных видов засоленных почв. Меняется не только водный режим почвы, но и понижается уровень грунтовых вод. Бурное снеготаяние и плохое впитывание воды почвой вызывает энергичный поверхностный сток воды в течение короткого весеннего периода. «Реки обращаются в балки, обладающие всеми признаками реликтных речных долин… Остаются лишь реки, истоки которых лежат в областях современных ледников или в областях, несущих покров лесов, водораздельных болот и структурных почв».
Изменение климата в пределах каждой природной зоны Вильямс считал возможным объяснить воздействием изменяющегося растительного и почвенного покровов. Но смещение зон, их переход друг в друга во времени он объяснял историко-геологическими причинами — повторяемостью оледенений во всех геологических эпохах, начиная с очень древних.
В своем докладе Вильямс указал, что, помимо движения Земли вокруг своей оси, она совершает еще одно вращательное движение. Вследствие этого движения каждая точка поверхности Земли поочередно пройдет через полярные области холода в направлении с северо-северо-запада к юго-юго-востоку, что «создаст иллюзию наступления и отступления материкового льда в направлении, обратном истинному движению массы Земли». Наступившее оледенение как бы омолаживает территорию, и после ухода ледника на ней начинается новый цикл проявления единого почвообразовательного процесса от тундры до пустыни[40].
Так Вильямс попытался объяснить исключительно важное явление смещения зон в геологической истории Земли. Но Вильямс считал, что и его гипотеза является лишь первым приближением. Он говорил:
«Такая концепция вполне удовлетворительно в первом приближении объясняет и повторяемость этих оледенений, начиная с того времени, когда состояние термических условий земной поверхности могло допустить обособление климатических зон».
Обобщая свой взгляд на характер почвообразования, Вильямс говорил:
«Таким образом сложилось воззрение на почвообразовательный процесс, как на единый, грандиозный по протяженности во времени и пространстве процесс воздействия на материнскую породу биологических элементов суши, в правильной ритмической повторяемости, проходящей по всей территории земной суши от полюса до полюса. Современные почвенные зоны представляют как бы диалектические скачки, в которых с наибольшей отчетливостью выявляются отдельные моменты апогея напряжения какой-либо стадии процесса, которые далее затухают в переходной зоне, в которой одновременно накапливаются мельчайшие количественные изменения, слагающиеся в прогрессивно нарастающий качественный скачок хронологически следующей зоны. Таким образом, ближайшие причины, обусловившие комплекс свойств и морфологических признаков почв каждой зоны, надо искать путем диалектического анализа процессов хронологически предыдущей зоны».
Это было открытием принципиального значения, требовавшим пересмотра прежнего взгляда на особенности каждой почвенной зоны. Отстаивая эти положения, Вильямс боролся с теми почвоведами, которые, называя себя докучаевцами, по существу, пренебрегли заветами Докучаева и изучали свойства почвы не в развитии, а в статическом состоянии.
Раскрытие общих закономерностей почвообразования Вильямс подкреплял данными своих экспериментальных работ по изучению органических веществ почвы.
В почвообразовательном процессе первостепенную роль играют противоречия между двумя группами организмов, из которых одна создает органическое вещество, а другая разрушает его. На фоне взаимодействия этих двух процессов протекает создание почвенного перегноя.
Что такое почвенный перегной? Многие исследователи считали, что гумус — перегной почвы — представляет собой простую совокупность промежуточных продуктов распада органического вещества, созданного зелеными растениями. Эти же ученые, исследуя химический характер почвенных перегнойных веществ, приходили к выводу, что они принадлежат к наиболее молекулярно сложным веществам, более сложным, чем сложнейшие продукты жизнедеятельности зеленых растений.
Вильямс первый обратил внимание на противоречие, существующее в этом вопросе, и пришел к верному выводу, что продукты распада не могут быть сложнее тех исходных веществ, из которых они образуются. Кроме того, ему удалось показать, что почвенные перегнойные кислоты, содержащие много азота, в некоторых случаях образуются в результате «разложения» безазотистых органических остатков. Значит, в почве мы имеем дело не только с разложением органического вещества, но и с его синтезом.
Почвенные перегнойные кислоты являются продуктами синтеза, и этот синтез производят низшие почвенные бактерии, грибы и актиномицеты. Эти синтетические продукты принадлежат к группе так называемых экзоэнзим, с их помощью микроорганизмы, живущие в почве, разрушают мертвое органическое вещество и «добывают» себе из него пищу и энергию. Но одновременно эти экзоэнзимы, являясь довольно сильными кислотами, оказывают большое влияние на почву. Можно сказать даже, что каждый определенный тип синтеза и разложения органического вещества вызывает к жизни новую стадию почвообразовательного процесса. Смена высших наземных растений, происходящая под влиянием закономерной эволюции природы, вызывает и смену низших организмов, населяющих почву. Изменяется и характер накапливающихся в почве перегнойных веществ, почва переходит из одной стадии в другую.
Так вопрос о судьбах органического вещесгва в почве был включен в общую систему учения о едином почвообразовательном процессе и его развитии. Эти открытия имели величайшее значение не только для почвоведения, но и для целого ряда смежных с ним наук. Микробиология должна была перестраивать в связи с этим ряд своих положений. Микробиологи долгое время изучали почвенные микроорганизмы, выделяя их из почвы и «воспитывая» на искусственных средах. Вильямс уже тогда со всей ясностью показал, что почва и ее микронаселение неотделимы друг от друга, и только изучение этих двух объектов в их взаимосвязи может стать плодотворным в научном отношении и — вооружит практику действенными методами управления микробиологическими процессами. Не сразу осознали микробиологи великую прогрессивность идей Вильямса, и это затормозило развитие почвенной микробиологии.
Исключительно велико значение рассмотренных идей Вильямса для той в высшей степени интересной и молодой науки, которая называется биогеохимией. Органическое вещество почвы и жизнедеятельность миллиардов микроорганизмов, обитающих в ней, оказывают мощное влияние на геохимические процессы, важные для истории Земли.
«А разве в архиве природы, — говорил Вильямс еще в 1902 году, — на теологических напластованиях земли, не занесена деятельность органического вещества почвы настолько выпуклыми чертами, что следы этой деятельности не могли быть стерты даже геологическими периодами?
Чем, как не микробиологической деятельностью почвы, можем объяснить мы скопление фосфорной кислоты в форме фосфоритов и копролитов?
…В жизни почвы мы являемся свидетелями целого ряда совершающихся на наших глазах геологических процессов.
Замрет, прекратится эта жизнь, и бывшая почва становится объектом изучения геологии.
И как почвоведение пользуется услугами геологии, так… и геология не будет в состоянии обойтись без услуг своей родственной науки».
Такие мысли ученый высказывал еще в начале нашего века. Спор о том, является почвоведение наукой биологической или геологической, ученый считал беспредметным, ибо сама геология — наука биологическая. Вильямс приветствовал биологическое направление в геохимии, возглавлявшееся выдающимся советским ученым академиком В. И. Вернадским; это направление плодотворно использовало многие вильямсовские идеи, так же как и Вильямс, в свою очередь, использовал открытия, делавшиеся академиком Вернадским, для обоснования и дальнейшего развития своих научных положений.
Вильямс считал себя, ло его собственным словам, «старинным другом и почитателем» Вернадского. В письмах к нему Вильямс ставил интересовавшие его вопросы науки, в решении которых мог помочь «старинный друг».
В 1928 году Вильямс пишет Вернадскому о необходимости связать эволюцию органического мира на Земле с количественным изменением притока солнечной энергии. «До настоящего времени, — указывал
