 |
|
|
О жизни почв |
Биологическое выветривание и почвообразование
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Итак, стало ясно, что процесс первичного почвообразования начинается с механического, физического и химического выветривания и далее продолжается при непосредственном участии биологического фактора.
Работа литофильной (произрастающей на камнях) растительности на первых стадиях выветривания выражается в механическом разрушении минералов, в поглощении минеральных элементов, в образовании вторичных минералов.
Механическое разрушение минералов лишайниками хорошо иллюстрирует работа Е. А. Яриловой, в которой с помощью микрофотографии показано разрушение слюды гифами лишайника: раздробленные и расщепленные обломки минералов втягиваются гифами лишайника и в большей или меньшей степени как бы перевариваются в нем, так что тело лишайника часто бывает насыщено такими микроскопическими обломками.
В 1959 году на биостанцию Миассово, расположенную на Южном Урале в знаменитом Ильинском заповеднике, съехалось много молодых и уже немолодых ученых. Они собрались на научные "трёпы", официально называемые симпозиумами по теоретической биологии. Душой этих дискуссий был тандем двух известных ученых: биолога- генетика Николая Владимировича Тимофеева- Ресовского, теперь известного героя повести Д. А. Гранина "Зубр", и математика-кибернетика Алексея Андреевича Ляпунова. Время в науке было сложное.
Генетика оказалась во власти прикладной агробиологии, а кибернетика числилась в разряде лженаук. Дискуссиям по теоретической биологии в глухом лесу на берегу красивого озера Большое Миассово никто не мешал. Трудно рассказать, как спорщики искали истину, но крик, или, как они говорили, "ор", стоял невероятный. И только врожденный такт лидеров симпозиума мог поставить предобеденную точку.
А потом ученые расходились: кто шел купаться, а кто - в лес, где находилось сравнительно небольшое, но еще более красивое озеро Таткуль. Дорога к нему вела ровная, с остатками березовой рощи, погибшей от нашествия "шелкопряда". На берег этого озера выходят невысокие скалы и среди них огромные, метров по пять, кварцевые глыбы. Что это - кварц, никто не сомневался, но он был розовым. Розовые кварцы?! Это что-то новое. Николай Владимирович призывал всех высказывать предположения о происхождении розовых кварцев.
"О сколько нам открытий чудных готовит просвещенья век"... Доктора и кандидаты наук выдвигали гипотезы одна интереснее другой.
Правильный ответ дала микробиолог Московского университета Т. Г. Мирчинк. Она провела исследование микрофлоры кварцев. И "стерильные" кварцы заговорили. Оказалось, что в не видимых глазу микротрещинках кварца поселились микроводоросли, относящиеся к классу зеленых, или равножгутиковых. Это были виды активно живущих и фотосинтезирующих микроводорослей в прозрачном кварце. Их окраска отсвечивала по всем граням кварцевых кристаллов, придавая им розовый цвет. "Давление" жизни, то есть рост числа и размеров клеток водорослей, было так велико, что кварц трещал "по швам", точнее, по спайностям соседних кристаллов, и по новым микротрещинам расползались новые клетки микроводорослей. Как не вспомнить здесь силу жизни растений, пробивающихся через асфальт и бетон. Но, кроме давления, водоросли еще резко подщелачивали среду с рН 6,4 до 8,1.
Итак, первыми атакуют горную породу все-таки водоросли. Вторую атаку осуществляют лишайники. Кто не видел красивых разноцветных разводов лишайников на скалах, камнях и даже на памятниках! На первый взгляд ничего особенного за ними не замечалось. На самом же деле лишайники - сильнейший геохимический фактор в биологическом выветривании горных пород.
Как нас всех учили в школе, лишайники - это особый сим- биотический вид организмов. В теле лишайника сосуществуют два контрастных типа организмов - водоросли-фотосинтетики и грибы. Их дружная работа и длительное, устойчивое сосуществование говорят о том, что лишайники - самое простейшее сообщество организмов, основанное на положительном взаимовлиянии. Днем, при солнечном облучении, водоросли активно фотосинтезируют, сильно подщелачивая среду своими выделениями - метаболитами. Ночью основная активность переходит к грибам, которые выделяют большое количество кислых продуктов. И так день и ночь идет огромная биогеохимическая работа лишайников, день и ночь водоросли и грибы своими выделениями разрушают горные породы.
Там же, на Южном Урале, был поставлен простой опыт. В дистиллированную воду поместили лишайники и в течение нескольких суток измеряли кислотность воды. Величина рН при этом колебалась от 2,5 до 8,5, то есть концентрация ионов водорода изменялась в течение суток на шесть порядков, или в миллион раз. Естественно, что такая химическая атака расшатывает кристаллическую структуру минералов. Если к тому же учесть, что лишайники выделяют высокоактивные органические вещества, так называемые лишайниковые кислоты, имеющие, как правило, хелатную комплексную природу, то легко представить геохимическую участь минералов и входящих в них химических элементов.
Комплексные соединения способны захватить или "вытащить" большинство химических элементов из любой минеральной системы, которая, потеряв тот или иной элемент своей кристаллической структуры, неизбежно развалится. Все это вместе взятое рисует нам грандиозную картину биологического выветривания и первичного почвообразования на безмолвных скальных породах.
Возникающий под действием лишайников тончайший мелкозем, обогащенный их органическим веществом, сдувается или стекает с водой в микротрещины скальных пород, создавая в них первые очаги микропочв, где уже могут поселиться высшие растения, преимущественно злаки. Изменение растительного покрова на скальных породах, формирование биоценозов с развитой корневой системой, создающих мощное давление жизни, производит со временем разрушительный эффект, сравнимый с крупными взрывами в каменоломнях.
Биологическое выветривание и первичное почвообразование готовят основные условия для развитого почвообразования в депрессиях рельефа, пологих склонах, на равнинах и в долинах. Но для этого требуется два условия: большие времена и явление стока, то есть выноса и аккумуляции веществ.
В природе нередко бывает так, что выветривание горных пород идет длительное время без значительного стока мелкоземного материала. Тогда образуются сравнительно мощные (в несколько метров) коры выветривания, материал которых по цвету и минералогии существенно отличается от исходной горной породы. Здесь можно встретить камни исходной породы, состоящие из многих скорлупок-слоев разной степени выветрелости. Это так называемые "гнилые камни".
Очень подробно такие преобразования минералогического и химического состава пород изучил на диоритах Южного берега Крыма Г. В. Добровольский. Но еще более яркий пример образования "гнилых камней" можно было наблюдать в красноцветной коре выветривания недалеко от города Батуми. Почти 2500 миллиметров осадков в год, круглогодичные положительные температуры - все это ведет к пышному расцвету растительности и микрофлоры, резко усиливающих процессы выветривания и способствующих проникновению их продуктов в многометровую толщу.
Представьте себе удивительное зрелище: в красноцветную глинистую толщу вкраплены серые большие камни, сохранившие всю видимость кристаллической структуры исходного валуна. Но это сходство только внешнее. Твердый когда-то камень превратился в мягкую мажущуюся массу, которую "хоть на хлеб намазывай".
Существует много кор выветривания, которые образовались в далекие геологические эпохи. Когда-то они несли на себе древние почвы, а сейчас захоронены на разных глубинах. Изучавший древние коры выветривания Кольского полуострова академик А. В. Сидоренко реставрировал былые геологические процессы, совершавшиеся в нашем Заполярье многие миллионы лет назад. Очень интересны и познавательны коры выветривания над различными месторождениями полезных ископаемых, особенно железорудными.
Над мощным рудным телом залегают многометровые толщи окисленных ржавых железистых образований. Однако коры выветривания над месторождениями - яркие, но локальные образования. Для нас с вами, взирающих на почву не только глазами натуралиста, но и земледельца, существенно рассмотреть первичные этапы выветривания и почвообразования не только на массивно-кристаллических породах или над месторождениями, но и на осадочных морских и континентальных породах, каковыми являются известняки, глины, пески, песчаники, опоки.
Продукты выветривания, как оставшиеся на месте, так и переотложенные силой воды и ветра на малые или большие расстояния, дают начало различным генетическим типам отложений, которые становятся материнскими почвообразующими породами и на которых развертывается современное "зрелое" почвообразование. В зависимости от состава почвообразующих пород под воздействием факторов почвообразования со временем возникают современные нам почвы во всем их многообразии и многоцветье.
Исследованию генетических типов отложений и почвообразующих пород, относящихся к области четвертичной геологии, большое внимание уделили замечательные наши ученые Г. Ф. Мирчинк, Е. В. Шанцер, П. Н. Чижиков и другие.
Все они были представителями московской геологической школы, корнями уходящей к работам Г. Е. Шуровского и А. П. Павлова.
Георгий Федорович Мирчинк - один из создателей советской школы исследователей четвертичного периода в геологии. На примере Центральной России он расшифровал сложнейшую мозаику и разновременность четвертичных послеледниковых отложений, без знания которых невозможно высказать суждение ни о характере почв, ни о времени их возникновения. Трагическая судьба Г. Ф. Мирчинка (в начале 40-х годов он погиб в Саратовской тюрьме) не позволила ему завершить эту важнейшую работу.
Яркой фигурой в изучении генетических типов отложений на Русской равнине стал Евгений Вергильевич Шанцер, чье монографическое исследование об аллювии (речных наносах) равнинных рек - ярчайшая страница всей мировой геологии. Ему удалось разрубить "гордиев узел" бесконечного разнообразия пойменных наносов и жизни реки, что помогло почвоведам генетически расшифровать пойменное и долинное почвообразование. Ему же принадлежит и монографическая разработка учения о генетических типах континентальных отложений.
Велика заслуга перед наукой почвоведа Петра Никаноровича Чижикова - скромного доцента Московского университета. Работая в Музее землеведения МГУ, он составил карту почвообразующих пород европейской части СССР, где отражены многие закономерности в распределении наносов на этой территории. А сколько еще интересных и талантливых ученых- тружеников, чьим трудам мы обязаны современным знанием почвообразующих пород, не на которых, как принято думать, а из которых развились наши почвы.
Потому-то эти породы и называются материнскими.
|
|
К содержанию книги: О чем говорят и молчат почвы
|
Последние добавления:
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков