Биосфероведение - Валерий Степанович Миловатский
О механизме гипергенеза
(доклад В. В. Добровольского)
Есть процессы гипергенеза, где организмы на породу действуют не прямо. Интереснейший из них – процесс метасоматоза. Все слышали о белемнитах, амонитах и других окаменелостях первобытных животных. Как происходит это окаменение? Не пропитывается же взаправду живая ткань камнем. И не прорастает.
Происходит это гораздо интереснее: путём замещения органической ткани. Вместо организма «как бы» нарастает точно такое же каменное тело. В XIII веке в Швеции однажды погиб рудокоп. Через десятки лет его случайно нашли – он весь состоял из золотистого пирита (соединения серы с железом).
Так же, без изменения размеров и формы одного минерала идёт постепенное замещение его другим минералом: полевого шпата – слюдой или известняком; кварца – соединением железа; гранитной скалы – глиняной скалой. Здесь всё дело в микрозазоре (10-4 – 10-5 см) на исходном минерале. Стоит такому зазору появиться, как в него начинает поступать вода с растворёнными в ней органическими кислотами растений, бактерий, водорослей (или с щелочами органического происхождения). Эта «вода» постепенно разъедает один «берег» зазора, сразу наращивая на другом «берегу» растворённый в ней иной минерал.
Таким образом, и в метасоматозе – хоть и опосредованно, через водные растворы – живое вещество участвует в гипергенезе.
Ряды миграции Полынова
Благодаря процессу гипергенеза (в виде метасоматоза или в виде прямого биовыветривания, или иного явления) скалы превращаются в песок и глину – формируется кора выветривания, а на месте гор образуются равнины. Она так же, как и почвы, относится к биокосным системам и имеет свои особенности. Кора выветривания бывает разного возраста и, соответственно, разного геохимического состава. 0казывается, в силу биогеохимических закономерностей биосферы, одни химические элементы вымываются из коры выветривания быстрее, другие – в тысячи раз медленнее. Например, сначала будут вымываться хлор и сера, потом кальций и натрий и так далее.
Полынов открыл 4 степени подвижности (миграции) химических элементов в коре выветривания. Их называют рядами миграции Полынова. Это фундаментальные ряды, от которых многое зависит и в почве, и в ландшафте. Эти 4 степени миграции определяют 4 стадии взросления и соответствующие им – 4 типа коры выветривания: от молодого до старого. Первый тип – обломочный (это младенческий возраст, как на Памире или Тибете); второй – глинистые минералы; третий – сиаллитная кора выветривания (глина из соединений кремния и алюминия); четвёртая – краснозёмы тропиков, обогащённые соединениями железа и алюминия.
«Миграция этих элементов накладывает яркий отпечаток и на почвы, и на местные воды, и на растительность и связывает все эти „черты ландшафта“ между собой крепкой причинной обратимой связью», – писал Полынов. Ряды Полынова связывают кору выветривания, почву и ландшафт в одну цепочку. Так, например, в ландшафте Средней Азии отражается миграция элементов первой степени подвижности.
Продукты коры выветривания: камни, песок и глина, входя в состав слоёв почвы, образуют её скелет. Его образуют ещё и фитолиты, но о них позже. Песок и глина имеют на своей поверхности отрицательный электрический заряд. Благодаря ему они адсорбируют (удерживают) катионы алюминия, железа и других элементов из почвенных растворов. Содержание катионов в песке и глине – один из показателей плодородия почвы.
В силу своих особенностей глина является главной и более ценной частью скелета почвы. Под микроскопом её частички видны как плоские шестигранные кристаллы. Благодаря этому и электрическому заряду частицы глины способны создавать коллоиды и удерживать (в отличии от песка) воду и минеральное питание для растений. Идеальной почвой (по составу скелета) считается суглинок – где песок и глина находятся в равном соотношении.
Пройдя через энергетику живого вещества и насытившись ею, песок и глина играют важнейшую роль в почвообразовании.
Живое вещество почвы
Базируясь на глинах, песках и щебне, почва представляет собой образование со своими особенностями и закономерностями. Докучаев первым открыл, «что почва есть такое же самостоятельное естественноисторическое тело, как любое растение, любое животное, как любой минерал».
Её относят к биокосным системам, как и кору выветривания, илы, водоносные горизонты. А все биокосные системы состоят как из живого вещества, так и неживого. Их определяет активность микроорганизмов (прежде всего разлагающих), расслоение на горизонты, насыщенность геохимической энергией (получаемой от живого вещества).
Вместе с тем почва сильно отличается от других биокосных систем. Да, её составляют и минералы, и вода, и газы, и питательные вещества, и перегной, и гумус, но главное в ней – живое вещество. Докучаев рассматривал почву как функцию ландшафта, то есть зависящей от биоты. Нынешние учёные говорят о том же: «Почва отличается от коры выветривания биогенной аккумуляцией химических элементов». (И.П. Бабьева, Г.Н. Зенова)
Ни в одной биокосной системе нет такой высокой концентрации жизни, как в почве. Более того, в этом она превосходит даже наземную плёнку живого вещества. В 1 см3 лесной почвы – 10 миллионов бактерий, 200 000 водорослей, 20 000 простейших, гифов грибов до 2 километров. В 2 граммах хорошего чернозёма содержится до 10 миллиардов бактерий, что в весовом измерении составляет около 100 мг (5 %!). Почва не просто нечто плодородное, а и нечто живое: она дышит, пьёт, питается, развивается, стареет, болеет, может быть отравлена или заражена, может умереть. Ей нужна ласка солнца. Поэтому она не может существовать в толщах земной коры: там, как и в отвалах пустой породы, под терриконами, она гибнет. Почва – это истинная живая плёнка, меланосфера, выстилающая поверхность суши.
Как же почва образуется?
(продолжение доклада академика Полынова)
Для образования почвы необходима кора выветривания. Это так. Но земная биота не ждала, когда сформируется кора выветривания и можно будет приступить к почвообразованию: процесс шёл одновременно. Сейчас делателей почвы множество: дождевые черви и термиты, жуки навозники и травоядные животные, грызуны и даже кроты, сурки и барсуки.
Но начинали, закладывали её основу всегда самые стойкие и неприхотливые: цианобактерии, архебактерии, эубактерии (просто бактерии), грибы, лишайники – все они более других преуспели в созидании почвы и прежде всего там, где ещё не готова кора выветривания. Известно, что микроорганизмы являются фундаментом земной биоты
