Попытка применения системного подхода к объяснению образования гумусовых веществ в почвах и возникновению в почвенных горизонтах различных видов гелей

ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА

ПОПЫТКА ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К ОБЪЯСНЕНИЮ ОБРАЗОВАНИЯ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ

в почвах и возникновению в почвенных горизонтах различных видов гелей

ГН. ФЕДОТОВ, ст. научн. сотр. Института экологического почвоведения МГУ им. М.в. Ломоносова, д-р биол. наук,

Ю.П. БАТЫРЕВ, ст. научн. сотр. ИсИЛМГУЛ, канд. техн. наук

В настоящее время в почвоведении начинают уделять большое внимание изучению наноструктурной организации почв и влиянию изменения наноструктурной организации на их свойства [1-9].

Подобный подход базируется на ряде экспериментально установленных положений.

- Почвенные гели покрывают и связывают почвенные частицы между собой [10-12].

- Основой почвенных гелей являются гумусовые вещества почв - гумусовая матрица [4, 13, 14].

- Почвенные гели можно рассматривать, в первом приближении, как гумусовый студень, армированный минеральными частицами [13, 15].

- При взаимодействии с водой армированный гумусовый студень набухает до равновесного состояния в течение нескольких дней. При высыхании происходит его усадка. В результате в почвах после попадания в них воды она частично находится в свободном состоянии, а частично входит в состав гелей. Причем количество свободной воды во времени уменьшается, а входящей в состав гелей - растет. При этом изменяются и свойства почв [16, 17].

- Гумусовые вещества (ГВ) имеют несколько уровней организации и представляют собой супермолекулы [37, 38] размером несколько нанометров, собранные во фрактальные кластеры размером от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров, которые, объединяясь между собой и с минеральными частицами, образуют почвенные гели [18].

- Супраполимерная гумусовая матрица, являющаяся основой почвенных гелей,

gennadiy.fedotov@gmail.com

обладает наноструктурной организацией, возникающей при выделении из нее более плотных органических гидрофобных областей, образующихся при гидрофобизации супермолекул ГВ за счет блокирования полярных групп [3, 7, 19].

- Свойства почв определяются наноструктурной организацией супраполимерной гумусовой матрицы почвенных гелей [5, 6, 8, 9].

Попытаемся рассмотреть с позиций системного подхода, опираясь на современные представления о строении ГВ [37, 38], один из важнейших вопросов почвоведения - возникновение в почвах гумусовых веществ. Отметим, что неоднократно предпринимались попытки получения ответа на этот вопрос. Однако, во-первых, исходили из макромолекулярной (полимерной) природы ГВ, а во-вторых, исследователи пытались ответить на вопрос о том, как образуются ГВ [20-22], практически не рассматривая вопрос о том, почему они образуются.

Для начала перечислим общеизвестные экспериментальные результаты, на основе которых можно рассмотреть процесс гумусообразования и выдвинуть предположение о его механизме.

Во-первых, до недавнего времени считалось, что ГВ представляют собой макромолекулярные соединения. В последнее десятилетие показано, что они образуются из низкомолекулярных продуктов разложения опада за счет нековалентных связей, т.е. представляют собой супрамолекулярные соединения [37, 38] (К опаду следует относить растительные остатки, остатки животных и насекомых и их выделения, отмерших про-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2011

87

ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА

стейших и микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности).

Во-вторых, с целью получения продуктов питания из опада, почвенные микроорганизмы выделяют ферменты [23, 24], разлагающие до низкомолекулярных веществ биологические макромолекулы [25].

В-третьих, показано, что в растворах частицы ГВ размером несколько нанометров входят в состав фрактальных кластеров размером от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров [39-41].

В-четвертых, установлено, что коллоидная составляющая почв организована фрактально [26, 27], а основой почвенных гелей являются фрактальные кластеры из супермолекул ГВ размером от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров, состоящие из частиц размером несколько нанометров [18].

Итак, микроорганизмы выделяют различные экзогенные ферменты, которые осуществляют деструкцию и изменение различных (прежде всего биополимерных молекул), поступающих с опадом в почву. В области, примыкающей к частице опада (например к частице растительного остатка), в благоприятных для работы ферментов и жизнедеятельности выделяющих их микроорганизмов условиях создается высокая концентрация различных низкомолекулярных веществ, образующихся при деструкции биополимерных молекул из частицы этого растительного остатка. Происходит накопление низкомолекулярных продуктов реакции, что ведет:

- к замедлению процессов разложения биополимерных молекул;

- возможному их перемещению по профилю почвы и выходу за пределы почвенного слоя, благоприятного для развития микроорганизмов.

Для продолжения реакции деструкции, с точки зрения кинетики, продукты реакции должны уйти из зоны реакции, но с точки зрения почвенной биоты, для которой эти низкомолекулярные вещества являются продуктами питания, они не должны уходить. В противном случае их уход путем миграции вниз по профилю почвы в зоны, неблагоприятные для развития биоты, приведет к уменьшению эф-

фективности работы всей системы и нарушению принципа целеполагания Лотки - функционирования экологических систем А.Лотка сформулировал его в виде экстремального принципа: «Эволюция экосистем идет в сторону увеличения суммарного потока энергии через систему, причем в стационарном состоянии достигается его максимально возможное значение» [28]. Позднее К. Уатт [29] выразил это положение следующим образом: «Сообщество животных и растений в любом месте земного шара представляет собой ансамбль видов, который обеспечивает максимальное использование падающей на Землю солнечной радиации при том типе почв, который характерен для данного района».

Фактически в системе возникает классическое с точки зрения алгоритма решения изобретательских задач [30] противоречие: низкомолекулярные вещества должны находиться в области, благоприятной для развития микрофлоры, и они не должны там находиться, так как замедляют процесс образования низкомолекулярных веществ из опада.

Природа изящно решает эту задачу. Низкомолекулярные вещества входят в состав супермолекул ГВ [37, 38], в которых они связаны слабыми связями [31], а, значит, при определенных условиях могут быть легко извлечены микроорганизмами и использованы для питания.

Таким образом, с одной стороны, продукты реакции удаляются из зоны реакции, а с другой стороны, они остаются в системе и доступны для микроорганизмов.

Возникает вопрос о причине, которая запускает процесс образования супермолекул ГВ из молекул низкомолекулярных веществ. С одной стороны, нельзя полностью исключить самопроизвольность запуска данного процесса при росте до определенного предела концентраций низкомолекулярных веществ, что наблюдается при образовании мицелл из амфифильных молекул ПАВ. Однако супермолекулы ГВ являются складом питательных веществ для почвенной биоты, а биологические объекты в большинстве случаев в процессе эволюции выработали методы управления важными для своего существования процес-

88

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2011

ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА

сами. Следовательно, вполне реальным становится предположение о синтезе микроорганизмами и выделении во внешнюю среду веществ, которые стимулируют процесс образования супермолекул ГВ из низкомолекулярных продуктов разложения опада.

Действительно микроорганизмы затрачивают энергию на производство ферментов, чтобы добыть для своего питания низкомолекулярные вещества из опада. С эволюционных позиций с точки зрения энергосбережения вполне разумным выглядит предположение о том, что микроорганизмы должны позаботиться о сохранности произведенных продуктов питания.

Рассмотрим причину и механизм следующего уровня организации ГВ в почвах - фрактальной организации супермолекул ГВ. Можно предположить, что сами по себе супермолекулы ГВ, образованные слабыми связями, не являются достаточно стабильным и надежным хранилищем питательных веществ. Поэтому природа разработала дополнительный механизм их стабилизации. Хорошо известно, что супермолекулы ГВ практически не существуют в виде единичных супермолекул. Уже при концентрации ГВ в растворе 1 мг/л начинается их объединение [32, 42].

Для понимания величины движущей силы процесса и влияния этого объединения на рост прочности закрепления низкомолекулярных веществ имеет смысл провести аналогию с образованием осадков малорастворимых веществ. Оценка с точки зрения произведения растворимости (ПР) показывает, что движущая сила процесса объединения супермолекул ГВ огромна, так как их ПР близко к ПР, 0 и намного меньше ПРД „ . Результат достаточно неожиданный, так как поверхностное натяжение кристаллических фаз, определяющее избыточную поверхностную энергию в подобных системах и являющуюся движущей силой процесса, должно намного превосходить поверхностное натяжение супермолекул ГВ.

Рассмотрим процесс объединения (коагуляции) мелких частиц подробнее. Как мы отмечали, он связан с высокой поверхностью

мелких частиц и наличием в системе избыточной поверхностной энергии. Однако при объединении частиц, которые заряжены и окружены ионной атмосферой, происходит термодинамически невыгодное перекрывание ионных атмосфер, уменьшающее движущую силу процесса коагуляции. Поэтому в системах с высокой ионной силой, когда размер ионных атмосфер мал, образуются более плотные осадки, а промывка осадков дистиллированной водой ведет к их пептиза-ции из-за превышения энергии отталкивания ионных атмосфер коллоидных частиц над выигрышем энергии от их объединения [33, 34]. Для супермолекул ГВ природа устранила это препятствие. Поверхность супермолекул ГВ мозаична и состоит из гидрофильных и гидрофобных участков [35]. Поэтому кластеры из супермолекул ГВ возникают при взаимодействии частиц супермолекул ГВ между собой через гидрофобные участки. Диффузные атмосферы при объединении частиц подобным образом не перекрываются, и это значительно увеличивает движущую силу процесса объединения. В таких системах оптимальной является структура, следующая принципу «минимакса» - максимального заполнения пространства при минимальном объеме материала [36]. Именно при подобном заполнении пространства вероятность перекрытия ионных атмосфер различных супермолекул кластера будет минимальна, и именно подобное заполнение пространства характерно для фрактальных образований.

Образование фрактальных кластеров решает задачу повышения прочности связи молекул низкомолекулярных веществ в супермолекулах ГВ, так как их вхождение в состав фрактальных кластеров приводит к дополнительной стабилизации супермолекул ГВ.

Анализ, проведенный с эволюционных позиций и принципа Уатта-Лотки, позволяет объяснить многоуровневую организацию ГВ в почвах. Можно ожидать, что эти принципы, лежащие в основе возникновения систем со строением и функционированием, позволяющим свести к минимуму потери энергосодержащих для биоты материалов (при данных внешних условиях), дадут воз-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2011

89

ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА

можность объяснить различие наноструктурной организации почвенных гелей зональных почв, определенной при помощи растрового электронного микроскопа. Было изучено более сотни образцов почв и почвенных гелей из разных почвенных горизонтов.

Общим для всех изученных образцов почвенных гелей является наличие в них наноструктурной организации (рис. 1-7), возникающей за счет выделения более плотной органической фазы [7, 19]. При этом наблюдалось огромное количество вариантов по характеру и степени расслоения. По-видимому, в зависимости от состава опада, видов микроорганизмов в почвах и выделяемых ими ферментах, а также условий процессов преобразования опада возникают различные по составу, структуре и свойствам наборы супермолекул ГВ и кластеры из них. Образовавшиеся кластеры из супермолекул ГВ начинают мигрировать по профилю почвы, взаимодействуя с минералами, адсорбируясь на их поверхности. В зависимости от своих свойств и внешних условий кластеры из супермолекул ГВ мигрируют по почве и создают характерный для каждой почвы набор горизонтов - почвенный профиль.

Рассмотрим зрелые почвы, возникающие в условиях промывного режима. Нисходящий ток воды обеспечивает удаление кластеров из супермолекул ГВ из подстилки, гумусовоаккумулятивного и элювиального горизонтов. В первых двух идет образование кластеров из супермолекул ГВ. Их удаление с точки зрения микрофлоры невыгодно. Поэтому удаляться должны преимущественно кластеры, содержащие наименее ценные для микроорганизмов низкомолекулярные органические соединения и отходы их жизнедеятельности. Следовательно, должен существовать механизм удержания нужных микроорганизмам кластеров супермолекул ГВ.

При прохождении кластеров супермолекул ГВ через элювиальный горизонт в нем как в хроматографической колонке должны накапливаться наименее подвижные кластеры супермолекул ГВ, наименее гидрофильные и наиболее уплотненные. Причем с повышением скорости движения воды (переход

от глинистых почв к песчаным) это различие должно проявляться отчетливее.

Подобные же кластеры супермолекул ГВ должны накапливаться в верхней части иллювиального горизонта, так как снос кластеров супермолекул ГВ из элювиального горизонта все равно будет происходить. В остальных частях иллювиального горизонта должны накапливаться более подвижные кластеры супермолекул ГВ. При этом необходимо учесть судьбу катионов и минеральных частиц, перемещенных из элювиального горизонта в иллювиальный.

Следовательно, после образования почвы - перехода ее в стационарное состояние при функционировании устанавливается стационарный поток органического вещества через почву, при малой изменяемости неорганических компонентов в иллювиальном горизонте. В этом горизонте на кластеры супермолекул ГВ оказывают влияние накопленные там катионы.

Подобный подход хорошо объясняет полученные нами экспериментальные результаты для соответствующих зональных почв.

В качестве примера приведены микрофотографии для дерново-подзолистой и серой лесной почв (рис. 1-4).

На образцах гелей из дерново-подзолистой почвы при большом увеличении (40000) хорошо видно, что незначительное количество выделений плотной органической фазы (горизонт А) сменяется резким возрастанием их количества (горизонты Е и ЕВ) и последующим уменьшением (горизонт В). Изображения, полученные при меньших увеличениях (3000), также свидетельствуют об этом. В горизонте А практически отсутствуют выделения гидрофобной фазы. В горизонте Е гелевые пленки содержат большое количество минеральных частиц, с которыми они поднялись на поверхность воды, что является следствием высокой пористости, возникающей при выделении гидрофобной фазы, а в горизонте ЕВ расслоение отчетливо видно и при малых увеличениях.

В серой лесной почве и при больших (40000), и при малых (2000) увеличениях хорошо видно, что расслоение сильнее всего

90

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2011

ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА

~ t

13kU Х40.008 0.5мпг> 04/APR/11 13kU Х40,000 0.5мт 04/APR/1^4

а. б.

13kU Х40.000 0. 5мгл 04/APR/11

13kU Х40.000 0. 5wm 04/APR/U

Рис. 1. Структурная организация почвенных гелей в различных горизонтах дерново-подзолистой почвы при увеличении 40000: а - горизонт А; б - горизонт Е; в - горизонт ЕВ; г - горизонт В

Рис. 2. Структурная организация почвенных гелей в различных горизонтах дерново-подзолистой почвы при увеличении 3000: а - горизонт А; б - горизонт Е; в - горизонт ЕВ; г - горизонт В

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2011

91

ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА

В. г.

Рис. 3. Структурная организация почвенных гелей в различных горизонтах серой лесной почвы при увеличении 40000: а - горизонт А; б - горизонт АЕ; в - горизонт ЕВ; г. горизонт В

Рис. 4. Структурная организация почвенных гелей в различных горизонтах серой лесной почвы при увеличении 2000: а - горизонт А; б - горизонт АЕ; в - горизонт ЕВ; г - горизонт В

92

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2011

ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕСА

13kU Х40.000 0.5мт 21/MAR/11 13kU Х40, 000 0. 5мт 22/MAR/1 1

13kU Х40г 000 0.5мт 22/MAR/1 1 13kU Х40.000 0. 5мт 22/MAR/1 1

Рис. 5. Структурная организация почвенных гелей в различных горизонтах оподзоленного чернозема при увеличении 40000: а - горизонт А - верхняя часть; б - горизонт А - нижняя часть; в - горизонт АВ; г - горизонт Bt

Рис. 6. Структурная организация почвенных гелей в различных горизонтах обыкновенного чернозема при увеличении 40000: а - горизонт А; б - горизонт В- верхняя часть; в - горизонт В - нижняя часть

Са

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2011

93

ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА

Рис. 7. Структурная организация почвенных гелей в различных горизонтах южного чернозема при увеличении 40000: а - горизонт А; б - горизонт АВ; в - горизонт В

проявляется именно в элювиальном и меньше всего - в иллювиальном горизонте.

В черноземах принципы образования гелей отличаются от принципов их образования в почвах, в которых господствует промывной режим, а почвы возникают на некарбонатных породах. Скорость движения воды в подобных почвах снижается, во-первых, из-за меньшего количества осадков в этих климатических зонах и, во-вторых, из-за образования этих почв на более мелкодисперсных породах. Наличие карбонатов обеспечивает уменьшение подвижности органических веществ и их более длительное нахождение в зоне реакции. Все это приводит к возникновению более сложных, крупных и гидрофобных супермолекул ГВ, и образованию из них более плотных и разветвленных кластеров меньшего размера.

В оподзоленном черноземе еще в определенной мере действуют промывные механизмы, и в результате над иллювиальном горизонтом задерживаются более плотные и менее гидрофильные кластеры из супер-

молекул ГВ (рис. 5). Именно они обладают большей пористостью и всплывают в воде, несмотря на большое содержание в них минеральных частиц. Обращает на себя внимание образование в этом горизонте палочкообразных кластеров, которые отсутствуют в иллювиальном горизонте. Подобное может быть связано с их нестабильностью при изменении условий или перемещением через низлежащий горизонт без задержки.

Скопление аналогичных палочкообразных кластеров было обнаружено в иллювиальном горизонте выщелоченного чернозема, а в вышележащем горизонте видны только единичные экземпляры. Можно предположить, что, образуясь в элювиальном горизонте, они накапливаются в иллювиальном горизонте, если скорость движения воды через горизонт достаточно мала. Однако, так как данных пока слишком мало, эти предположения очень приблизительны. В то же время один вывод можно сделать уверенно: кластеры супермолекул ГВ не являются стабильными элементами, которые перемещаются по почвенному профилю

94

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2011

ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА

без каких-либо изменений. Попадая в горизонты с другими условиями, они преобразуются в соответствии с этими условиями. Следовательно, изменение условий может приводить к изменению, как минимум, структуры кластеров из супермолекул ГВ, а вероятнее всего, и супермолекул ГВ.

Начиная с обыкновенного чернозема, тезис о закреплении наиболее гидрофобных и расслоенных гелей в иллювиальном горизонте перестает соответствовать действительности (рис. 6), для южного чернозема уже более характерным становится наличие более расслоенных гелей в нижних горизонтах (рис. 7). Подобное можно объяснить перемещением воды в этих почвах сначала сверху вниз, а затем в обратном направлении, и движением вместе с водой более подвижных кластеров супермолекул ГВ. Однако подобные предположения нуждаются в дополнительной проверке.

Выводы

1. Использование системного подхода позволяет выдвинуть предположение о причине возникновения гумусовых веществ и фрактальных кластеров из супермолекул ГВ.

2. Изучение почвенных гелей, выделенных из различных горизонтов зональных почв, свидетельствует о существовании в них наноструктурной организации, возникающей за счет выделения более плотной гидрофобной части из органической матрицы.

3. В почвах, образовавшихся в условиях промывного режима, наиболее гидрофобные и расслоенные гели закрепляются в иллювиальном горизонте.

4. В почвах, образовавшихся в условиях более сухого климата, закономерности образования и закрепления наиболее гидрофобных и расслоенных гелей изменяются.

Библиографический список

1. Федотов, Г.Н. Особенности наноструктурной организации почв / Г.Н. Федотов, В.И. Путляев, Т.Ф. Рудометкина, Д.М. Иткис // Доклады Академии наук РФ. - 2008. - Т. 422. - № 6. - С. 767-770.

2. Федотов, Г.Н. О наноструктурной организации почв / Г.Н. Федотов, О.Н. Быстрова, Е.А. Мартын-кина // Доклады Академии наук РФ. - 2009. - Т. 425. - № 4. - С. 492-496.

3. Федотов, Г.Н. Микрофазное расслоение в гумусовых системах / Г.Н. Федотов, Г.В. Добровольский, С.А. Шоба, Т.Ф. Рудометкина и др. // Доклады Академии наук РФ. - 2009. - Т. 429. - № 3. -С. 336-338.

4. Добровольский, Г.В. Существует ли в почвах наноструктурная организация? / Г.В. Добровольский, Г.Н. Федотов // В мире науки. - 2009. - № 5.

- С. 62-65.

5. Федотов, Г.Н. Возможные пути влияния наноструктурной организации почв на их свойства / Г.Н. Федотов, Т.Ф. Рудометкина, А.С. Евграфова // Экологические системы и приборы. - 2010 - № 3

- C. 39-44.

6. Федотов, Г.Н. Микрофазное расслоение почвенных гелей и свойства почв / Г.Н. Федотов, В.С. Шалаев // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2010. - № 6.

- С. 57-63.

7. Федотов, Г.Н. Микрофазное расслоение супраполимерной гумусовой матрицы как процесс, формирующий наноструктурную организацию почвенных гелей / Г.Н. Федотов, Г.В. Добровольский, С.А. Шоба // Доклады Академии наук. - 2011. -Т. 437. - № 6. - С. 846-848.

8. Федотов, Г.Н. Влияние микрофазного расслоения почвенных гелей на каталазную активность почв / Г.Н. Федотов, Г.В. Добровольский, Т.Ф. Рудометкина // Доклады Академии наук. - 2011. - Т. 438.

- № 6. - С. 842-845.

9. Федотов, Г.Н. Влияние наноструктурной организации почвенных гелей на фракционный состав гумусовых веществ в почве / Г.Н. Федотов, Т.Ф. Рудометкина // Доклады Академии наук. - 2011.

- Т. 439. - № 1. - С. 64-67.

10. Г анжара, Н.Ф. Почвоведение / Н.Ф. Г анжара. - М.: Агроконсалт, 2001. - 392 с.

11. Почвоведение. Учеб. для ун-тов. Ч. 1. Почва и почвообразование / под ред. В.А. Ковды. - М.: Высш. шк., 1988. - 400 с.

12. Тюлин, А.Ф. Органо-минеральные коллоиды в почве, их генезис и значение для корневого питания высших растений / А.Ф. Тюлин. - М.: АН СССР, 1958. - 52 с.

13. Федотов, Г.Н. Гелевые структуры в почвах / Г.Н. Федотов: дисс.... докт. биол. наук. - М.: МГУ, 2006. - 356 с.

14. Федотов, Г.Н. Гумус как основа коллоидной составляющей почв / Г.Н. Федотов, Г.В. Добровольский // Доклады Академии наук РФ. - 2007. -Т. 415. - № 6. - С. 767-771.

15. Федотов, Г.Н. Коллоидно-химическая модель для описания некоторых почвенных процессов / Г.Н. Федотов, Г.В. Добровольский // Почвоведение. - 2006. - № 5. - С. 535-545.

16. Федотов, Г.Н. Коллоидные структуры и их влияние на некоторые физические свойства почв / Г.Н. Федотов, Г.В. Добровольский, В.И. Путляев, А.В. Гаршев и др. // Почвоведение. - 2006. - № 7.

- С. 824-835.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2011

95

ИНСТИТУТ СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ЛЕСА

17. Федотов, Г.Н. Структура и свойства почвенного органо-минерального геля / Г.Н. Федотов, Е.И. Пахомов, А.И. Поздняков, А.И. Куклин и др. // Почвоведение. - 2007. - № 9. - С. 1071-1077.

18. Федотов, Г.Н. Уровни организации гумусовых веществ в почвах / Г.Н. Федотов, В.С. Шалаев, Т.Ф. Рудометкина, И.С. Росете // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2010. - № 7. - С. 70-77.

19. Федотов, Г.Н. Возникновение наноструктурной организации в почвенных гелях / Роль почв в биосфере / Г.Н. Федотов: тр. Института экологического почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. - Выпуск 11. - М.,2011. - С. 79-92.

20. Орлов, Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации / Д.С. Орлов. - М.: МГУ, 1990.

- 325 с.

21. Тейт Р. Органическое вещество почвы / Р. Тейт.

- М.: Мир, 1991. - 400 с.

22. Туев, Н.А. Микробиологические процессы гумусообразования. ВАСХНИЛ / Н.А. Туев. - М.: Аг-ропромиздат, 1989. - 239 с.

23. Иммобилизованные ферменты: под ред. И.В. Березина, В.К. Антонова, К. Мартинека. - М.: МГУ, 1976. - Т.2. - 359с.

24. Тривен М. Иммобилизованные ферменты / М. Тривен. - М.: Мир, 1983. - 213с.

25. Хазиев, Ф.Х. Ферментативная активность почв. Методическое пособие / Ф.Х. Хазиев. - М.: Наука, 1976. - 180 с.

26. Федотов, Г.Н. Фрактальные коллоидные структуры в почвах различной зональности / Г.Н. Федотов, Ю.Д. Третьяков, В.К. Иванов, А.И. Куклин и др. // Доклады Академии наук РФ. - 2005. - Т. 405.

- № 3. - С. 351-354.

27. Федотов, Г.Н. Фрактальные структуры коллоидных образований в почвах / Г.Н. Федотов, Ю.Д. Третьяков, В.К. Иванов, В.И. Путляев // Доклады Академии наук РФ. - 2005. - Т. 404. - № 5. - С. 638-641.

28. Печуркин, Н.С. Энергия и жизнь / Н.С. Печуркин.

- Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние, 1988. - 190 с.

29. Уатт К. Экология и управление природными ресурсами: количественный подход / К. Уатт. - М.: Мир, 1971. - 463 с.

30. Альтшуллер, Г.С. Творчество как точная наука / Г.С. Альтшуллер. - М.: Советское радио, 1979.

- 176 с.

31. Супрамолекулярная химия: Концепции и перспективы / Ж.-М. Лен: пер. с англ. - Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1998. - 334 с.

32. Евдокимов, И.П. Природные нанообъекты в нефтегазовых средах / И.П. Евдокимов, А.П. Лосев.

- М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2008.

- 104 с.

33. Фридрихсберг, Д.А. Курс коллоидной химии / Д.А. Фридрихсберг. - Л.: Химия, 1984. - 368 с.

34. Щукин, Е.Д. Коллоидная химия / Е.Д. Щукин, А.В. Перцов, Е.А. Амелина. - М.: МГУ, 1982. - 348 с.

35. Милановский, Е.Ю. Гумусовые вещества почв как природные гидрофобно-гидрофильные соединения / Е.Ю. Милановский. - М.: ГЕОС, 2009.

- 186 с.

36. Исаев, В.В. Синергетика для биологов: вводный курс / В.В. Исаев. - М.: Наука, 2005. - 158 с.

37. Piccolo A. «The Supramolecular Structure of Humic Substances». Soil Science, 2001, 166(11). Pp. 810832.

38. Sutton R, Sposito G. «Molecular structure in soil humic substances: The new view». Environmental Science and Technology. 2005. 39. рр. 9009-9015.

39. Osterberg R., Mortensen K. «Fractal dimension of humic acids. A small angle neutron scattering study». European Biophysics Journal 1992. 21(3). Pp. 163167.

40. Senesi N., Rizzi F.R., Dellino P., Acquafredda P. Fractal humic acids in aqueous suspensions at various concentrations, ionic strengths, and pH values. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. Volume 127, Issues 1-3, (2 July 1997), Pр. 57-68.

41. Senesi N., Rizzi F.R., Dellino P., Acquafredda P. Fractal dimension of humic acids in aqueous suspension as a function of pH and time. Soil Science Society of America journal 1996, vol. 60, no 6, pp. 1613-1678.

42. Fasurova N., Cechlovska H., Kucerik J. A comparative study of South Moravian lignite and standard IHSS humic acids’ optical and colloidal properties. Petroleum and Coal. 2006. 48(2): 24-32.

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НАНОСТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ В ПОЧВЕННЫХ ГЕЛЯХ

Г.Н. ФЕДОТОВ, ст. научн. сотр. Института экологического почвоведения МГУ

им. М.в. Ломоносова, д-р биол. наук

В.С. ШАЛАЕВ, проф. МГУЛ, д-р техн. наук

gennadiy.fedotov@gmail.com

Исследование при помощи электронной вых систем [1] и нативных почвенных гелей микроскопии модифицированных раз- [2] свидетельствует, что для них характерно

личными добавками искусственных гумусо- наличие наноструктурной организации.

96

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 7/2011