Г.А. Заварзин - Лекции по природоведческой микробиологии (1125587), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Фотоавтотрофия определяет расположение почвы на ос-', вещаемой "дневной поверхности". Кора выветривания для микробиолога представляет область . ' преимущественно деструкционных процессов, поскольку автотрофный синтез органического вещества играет несущественную роль.
Геологи здесь придают преимущественное значение абиотическям процессам химического выветривання, обусловленного выщелачяванием и переосаждением минералов циркулирующими растворамв с главной ролью растворенной СОз как летучей кислоты. Против такого представления энергично протестовал Б.Б. Полынов считавший, что "формирование остаточной коры выветривания (элювня) нельзя представлять себе как процесс абиотическнй" (Полынов, 1956, с.
455). Кора выветрнвания располагается под почвой как источником органических веществ, в особенности устойчивых типа гумуса, и поэтому Полынов в 1950 г. заявил: "Итак, я утверждаю, что элювий, как и другие формы коры выветривания, не является результатом только абнотических процессов и в своем формировании находится в зависимости от процессов почвообразования" (Там же). Формирование педосферы слагается нз двух процессов: с одной стороны, новообразование органического вещества продуцентами в преобразование его с сопутствующей трансформацией минеральных комтюнентов, а с другой стороны, биогенное выветривание, ко. торое влечет за собой образование остаточных и преобразованных минеральных компонентов материнской породы.
Почва составляет тонкий каталитический слой на поверхности, от которого действие распространяется вглубь. Является ли почва новообразованием или преобразованием породы? Крайним примером новообразования может служить накопление торфа в автономных ландшафтах, каковы верховые болота, или органогенного горизонта в тундре, или мелкозема под лишайня- ками, где роль исходных минеральных компонентов минимальна. Другую крайность представляют песчаные почвы, где основу составляет мелкораздробленная материнская порода. Еще более выразительным примером могут служить подзолы, где на первый план выходит преобразование материнской породы.
Между этими крайними примерами располагаются различные варианты почв. В общем следует помнить, что "почва растет вверх", и в этом смысле является яовообразованием. В росте вверх участвует не только образование органического вещества, но и латеральный перенос, в первую очередь ветровой. Вынос приводит к выравниванию рельефа за счет деяудацин, эрозии, но не за счет почвообразования. Конечным результатом выветривания в пределах педосферы можно считать преобразование каркасных силикатов нзверженных пород в слоистые силикаты глин, с одной стороны, а с другой — обраюваиие осадочных карбонатов не столько в профиле выветривания, сколько в бассейне седиментацни: Глины Изверженные породы— Карбонаты Общепринято объяснение происхождения глин как продукта химического выветривания минералов типа полевых шпатов н слюд.
При этом глубокие части коры выветривания сохраняют структуру и строение коренных пород, хотя первичные минералы полностью превращаются в глинистые. Особенно наглядно это преобразование в вулканических областях с серно-кислотным нли гидротермальным выветриванием. Однако на самом деле основную трудность представляет перестройка кристаллической структуры алюмосиликатов. Уже в 1934 г. в книге "Кора выветрнвания" Б.Б. Полынов свел все случаи образования в зоне выветривания и гндросфере углекислых солей в две общие категории: 1) образование карбонатов путем непосредственного действия СОз на горные породы и минералы по реакции К510з + СОз + НзО = КСОз + 510з + НзО н 2) образование карбонатов в реакции солей СаС1з + ХазСОз = СаСОз + 2НаС1.
На самом деле процесс (1) не так прямолинеен и включает микробное разложение мортмассы с образованием СОз н органических кислот, которые служат мощным выщелачивающнм агентом; разложение млей Са и кислот ведет к образованию карбонатов. Точно так же процесс (2) включает транспорт и смешение потоков Саз и СО~~ яли же дегазацию раствора с бикарбонатом. Основное внимание уделялось тому, что Б.Б. Полынов называл ортоэлюеиальным процессом с образованием элювия на месте образования на водоразделе в автономном ландшафте из изверженных пород, что легко наблюдать в горных областях.
Для территории 290 291 ю' России гораздо более значимы процессы параэлювиальные, идущие при преобразовании в почвы осадочных пород большей частью морского происхождения, в первую очередь глин, а также известняков. Для европейской части особое значение имеет преобразование флювиогляциальных отложений в виде песков, а для арндной зонылйссов как эоловых отложений. Поскольку осадочные породы уже подверглись глубокой химической переработке, то закономерности их выветривания иные. Для известняков это повторный цикл выщелачивания с карстовыми явлениями, но и с нарастанием защищающего карбонаты от вымывания слоя почвы с восходящим потоком эвапотранспирации.
Для глин — взаимодействие с устойчивым органическим веществом гумуса и образование способных к миграции комплексов с возрастающей ролью коллоидных процессов. В связи с развитыми Б.Б. Полыновым и его учениками, в первую очередь А.И. Перельманом, М.А. Глазовской, представлениями о геохимии ландшафтов, следует сказать, что главным в них послужила геохимия элементов на основе валового анализа образцов; минералогия оказалась совсем в тени, а органическая геохимня практически не используется. Поэтому для микробиолога, заинтересованного как в преобразовании минералов, так и в превращении органического вещества, эти представления могут служить лишь отправной точкой исследования. 7.10.
ПАЛЕОПОЧВЫ Термин "почва" в русской литературе не соответствует термину "зо(Г в англоязычной, куда попадают и грунт, и так называемые "коры выветривания". Тем не менее и в английской литературе геологи подразумевают под нижней границей почвы область обильного распространения жизни, исключая из этого "подземную биосферу" пористых горных пород. Для абиогенных продуктов деградации пород употребляется термин "реголит", как для лунных минералов, В привычном смысле почва — это корнеобитаемый слой наземной поверхности, но такое представление может рассматриваться только с конца силура. До этого времени идут процессы выветриваиия я выщелачивания вне воздействия растений„но под воздействием микробиоты. Можно полагать, что биологические процессы на поверхности суши были обусловлены альго-бактериальными сообществами или же, позднее, включали и сообщества грибов и водорослей.
Почва в этом смысле отличается от грунта, который может образовываться из осадков в депрессиях. Поэтому изучение погребенных поверхностных слоев суши докембрня, точнее "досилура", может дать представление о преимущественном вкладе атмосферно-абногенных процессов в формирование поверхностных слоев суши. При этом не следует, однако, забывать, что циано-бактериальные маты существовали на суше по меньшей мере уже 2 млрд лет 292 назад. Аналогами таких сообществ могут служить современные сообщества пустынь, такыров, соров, где доминируют сообщества низших растений. Почвы, не имеющие растительного покрова, рассматриваются как обласги первичного почвообразовательного процесса.
Поскольку корнеобитаемый слой появился на Земле лишь - 300 млн лет назад, а 3 млрд лет развития биоты прошло без сосудистых растений, то для рассмотрения докембрийских (точнее, досилурийских) "палеопочв" удобнее пользоваться термином педосфера для обозначения поверхностного слоя земной поверхности, находящегося под интенсивным воздействием бноты и приведшего к формированию древних кор выветривания. Не следует воспринимать растительный покров как нечто "напочвенное" с листьевым опадом, без мощной транспортной системы сосудистых растений. Корневая система создала не только транспорт органихи вглубь почвы за счет корневых выделений и мортмассы корневых остатков, но и сформировала ток почвенного раствора за счет звапотранспирации из глубины почвы, в отличие от испарения с поверхности в отсутствие корней.
Для предшествующих этапов развития приходится принимать как аналог эфемерный покров на грунте современных почвенных водорослей и циано-бактериальных матов. В геологическом масштабе времени необходимо думать о последовательном возникновении в истории Земли накладывавшихся друг на друга наземных биоценозов и общих для них биогеохимичесхнх процессах: — циано-бактериальном — с начала появления наземной биоты; — альго-бактериальном — не позднее 1 млрд лет назад; — альго-грибном (возможно, также лихенизированном) с первы'„ми гифоподобными мнкрофоссилиями — около 1 млрд лет назад (Мейен, 1987); -растительно-грибном, начавшемся примерно 300 млн лет назад с образованием почвы в ее современном понимании с корневой системой растительного покрова, причем, возможно, ранее началась биотурбация, обусловленная почвенными животными в альго-бактериальных матах.
В этих сообществах представлены как продукционная, так и деструкционная ветви углеродного цикла. Перечисленные этапы мо~ут быть соотнесены с этапами эволюции наземного мира от прока' риотных обитателей увлажненной поверхности Земли до появления Ра(ео~гасйиез как древесно-мнкоризной системы в позднем силуре с ' началом "макро-палеоботаники" и эволюцией сосудистых расгений. Сукцессия на минеральной педосфере при заселении ее живыми организмами представляет приблизительный аналог бногенетического закона К. Бара, конечно понимаемый не слишком буквально, поскольку сосудистые растения успешно могут быть первопоселен- 293 цами, развиваясь на минеральных породах и не нуждаясь в этом отношении в предшественниках. В интерпретации процессов на суше следует различать два периода: 1) примерно до 2 млрд лет назад в атмосфере, лишенной кислорода, и 2) после начала накопления кислорода в атмосфере и распространения красноцветных пород.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
