Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
ОРГАНИЗМЫ-КОНЦЕНТРАТОРЫ 3 pageВ аридных ландшафтах на распределение магния влияет высокая растворимость его хлоридов и сульфатов. В результате наблюдается накопление этих солей на испарительных барьерах и формирование солончаков. Кларк магния в океане 0,13%. Его талассофильность (0,07) значительно выше, чем у кальция, бария, стронция, но ниже, чем у натрия. В океан магний попадает из выветривающихся горных пород, и масштабы этого поступления в прошлом были весьма значительны. По расчетам В. М. Гольдшмидта, за время геологической истории материки поставили 12,6 г магния на каждый килограмм океанической воды. Однако содержание магния в современной океанической воде составляет всего 1,3 г. Это обусловлено многократным участием одного и того же атома в большом геологическом круговороте, отложением доломитов и других осадочных пород и т.д. Миграция магния за геологическую историю существенно изменилась: если в докембрийских известняках Русской платформы как в среднем содержится 12,6% магния, то в современных - только 1%. Снизилось содержание этого элемента и в глинистых минералах. Образование доломитов в открытых морях прекратилось еще в конце палеозоя. В настоящее время доломит осаждается только в некоторых озерах, причины этого не ясны. Технофильность магния значительно ниже, чем у кальция и натрия. До начала XX столетия использовались только соединения магния, такие как доломит, магнезит. И только в последние время в промышленности стали применять сплавы, содержащие металлический магний. Однако говорить о каком-либо значительном влиянии техногенеза на биогеохимические циклы магния не приходится. Только в обедненных магнием ландшафтах наблюдается некоторое его накопление за счет внесения магниевых удобрений, известкования с применением доломита. В целом для биогеохимических циклов щелочных и щелочноземельных металлов характерна незамкнутость глобальных годовых циклов. В результате наблюдается интенсивная аккумуляция этих элементов в осадках Мирового океана: до 99% Са, 98% К, свыше 60% Na сосредоточено в осадочных породах (Добровольский, 1998).
22. Кларк натрия в литосфере 2,46%, в живом веществе - 0,008%. Это свидетельствует о низком потреблении натрия живым веществом, тем не менее, в малых количествах он необходим всем живым организмам, поэтому его вовлеченность в биологические круговороты весьма существенна. Однако в условиях влажного климата натрий легко выходит из биологического круговорота и выносится с жидким стоком за пределы ландшафта. В результате наблюдается общее обеднение последнего натрием. Содержание натрия в растительных организмах обычно очень низкое, но дефицитность его для них не отмечена. Животные организмы нуждаются в повышенных количествах этого элемента, так как он влияет на деятельность сердечно-сосудистой системы и почек. Поэтому доказана необходимость подкормки животных поваренной солью.В сухом климате натрий концентрируется в грунтовых и озерных водах, в результате испарительного барьера накапливается в солончаковых почвах. Соответственно и растительность галофитных сообществ характеризуется высокой концентрацией натрия: до 8%. Тем не менее, роль биологического круговорота в геохимической истории натрия сравнительно не велика. Зато очень значительна его водная миграция. По особенностям миграции в биосфере натрий весьма схож с хлором. Он образует легкорастворимые соли, поэтому накапливается в Мировом океане, участвует в атмосферной миграции. Однако катионная природа натрия обусловила существенные отличия в этом процессе. Прежде всего, основной источник подвижного натрия в биосфере - выветривающиеся изверженные породы, а не вулканизм (как у хлора), поэтому и коэффициент водной миграции натрия в десятки и сотни раз ниже, чем у хлора. Концентрация натрия в океанических водах - 1,035%, т.е. это типичный талассофил[1]. Техногенез внес существенные коррективы в биогеохимические пути миграции натрия. Основное значение имеет добыча поваренной соли, а также соды, мирабилита. Такое явление, как орошение земель в засушливых регионах, также влияет на характер биогеохимических циклов натрия. Кларк калия в земной коре составляет 2,89%. Суммарно в гранитной оболочке Земли, осадочной толще, океане и т.д. содержится 236,7х1015 тонн. Большая часть калия в ходе гипергенной перестройки кристаллохимических структур силикатов остается в составе вторичных глинистых минералов, поэтому калий прочнее удерживается в пределах Мировой суши, чем кальций и натрий. И все же частичное высвобождение ионов калия происходит, и они активно вовлекаются в биологические круговороты. Обусловлено это тем, что калий играет важную роль в жизни живых организмов. Он принимает участие в фотосинтезе, влияет на углеводный и белковый обмены, усиливает образование сахаров в листьях и передвижение их в другие органы. Кроме того, калий улучшает поступление воды в клетки растений и понижает процесс испарения, тем самым увеличивая устойчивость растений к засухе. Недостаток калия в почве приводит к значительному снижению урожайности растений. Именно поэтому кларк калия в живом веществе такой же высокий, как у азота: он составляет 0,3%. В сухом веществе некоторых видов растительных организмов содержание калия значительно выше. Так, многа калия накапливают морские водоросли (до 5,2%; Боуэн, 1966). В биологический круговорот на суше вовлекается ежегодно около 1,8 х 109 тонн (Добровольский, 1998). Освобождающаяся из системы биологического круговорота на суше масса калия частично задерживается в мертвом органическом веществе и сорбируется минеральной частью почвы, частично вовлекается в водную миграцию. Концентрация калия в мертвом органическом веществе колеблется в пределах 0,1-0,2%, т.е. часть калия, связанная в мертвом органическом веществе пе- досферы, составляет (3-6)х109 тонн. Ежегодно с континентальным водным стоком в океан поступает более 61x106 тонн калия в виде свободных ионов и 283 х 106тонн - в составе взвесей. Калий активно мигрирует в системе поверхность океана - атмосфера в составе аэрозоля: средняя концентрация элемента в океанических атмосферных осадках над океаном 0,15%. Концентрация калия в континентальных атмосферных осадках заметно выше, в среднем 0,7%. Значительное количество элемента переносится пылью с суши в океан: если принять концентрацию калия в пыли равной его концентрации в глинистых отложениях, то, по оценке В. В. Добровольского (1998), эта величина составит 43 х106 тонн в год.
23. В. И. Вернадский писал в 1944 году: -«Лик планеты - биосфера - химически резко меняется человеком созна-тельно и, главным образом, бессознательно». Современ-ные промышленные процессы связаны с выбросом в ат-мосферу, почвы и воды огромных количеств токсических веществ. Одни из них - биоциды - прямо поступают в окружающую среду при сельскохозяйственном использовании. Другие - тяжелые металлы, нефть, продукты сгорания нефти и нефтепродуктов, оксиды азота, серы, углерода - входят в биосферу в виде отходов машиностроения, транспорта, теплофикации, энергетики, строительства и т.д. Многие из этих токсикантов различными путями попадают в пищевые цепи экосистем. Концентрация того или иного токсиканта доходит до уровня, приводящего к заболеваниям населения и даже к летальным исходам. Связано это со стремительным ростом урбанизированных территорий после 60-х годов нашего столетия. Это привело к заметному нарушению закономерностей концентрации и перераспределения тяжелых металлов в компонентах природных ландшаф-тов. Например, за последние 20 лет на территории на-шей страны возникло около 250 городов, причем зна-чительная их часть - малые города с населением 10- 25 тыс. человек. Такие города в определенной степени создают своеобразный геохимический фон урбанизированного ландшафта и в значительной степени определяют уровни концентрации тяжелых металлов в природной среде. Наиболее значительные изменения происходят на локальном уровне. С 1974 года подразделения Управ-лений по гидрометеорологии проводят наблюдения за загрязнением почв ингредиентами промышленного производства вокруг крупных центров цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической про-мышленности, машиностроения, энергетики. Сравнение данных, полученных за десятилетие (1978-1988), по-казало, что за пределами промышленных и санитарно-защитных зон не отмечено существенного приращения массовых долей металлов в почвах. С учетом этого обстоятельства 166 городов страны, почвы которых обследованы наиболее полно, были ранжированы Ю. К. Вертинским, В. Г. Козьминой, А. М. Лишано- вой (1992) по суммарному показателю загрязнения почв металлами, утвержденному Минздравом СССР в 1987 году. Этот показатель рассчитывают по следующей формуле: Zc = Y^KCi-{n-l), i где п - число определяемых металлов; Кс. - коэффициент концентрации металла, который определяется отношением содержания металла в почве к фоновому содержанию металла. По величине суммарного показателя загрязнения, рассчитанного по средним величинам содержания эле-мента в зоне обследования, 3 % городов отнесены к чрезвычайно опасной категории загрязнения почв (Zc больше 128), 6 % - к опасной (Zc = 32 - 128), 7% - к уме-ренно опасной (Zc = 16-32) и 84 % - к допустимой категории загрязнения (Zc меньше 16). В 1-ю категорию попали Чимкент, Усть-Каменогорск, Ревда, Мончегорск, Белово. Однако в городах, отнесенных к допустимой ка-тегории загрязнения, имеются локальные участки, отне-сенные к чрезвычайно опасной категории загрязнения, и с учетом этого факта только 42,7% городов попадают в категорию, где вся территория отнесена к допустимому уровню загрязнения. Многочисленными опытами установлено, что особо токсичными являются следующие 9 элементов: Cr, As, Ni, Sb, Pb, Mo, Cd, Hg, Та. Польские ученые (Zimni, Zukowska-Wieszcek, Danuta, Noeakowski, 1982) провели ранжирование тяжелых ме-таллов по потенциалу загрязнения на 4 группы. К группе элементов с очень высоким потенциалом загрязнения отнесены: Cd, Hg, Pb, Си, TI, Sn, Cr, Sb, Ag, Au.
К группе элементов с высоким потенциалом загрязне-ния относятся: Bi, U, Mo, Ba, Mn, Ti, Fe, Se, Те. К группе элементов со средним потенциалом загрязнения относятся: F, Be, V, Rb, Ni, Со, As, Li, Ge, In, B, Br, I, Cs, W, Al. Элементы со слабым потенциалом загрязнения: Sr, Zr, La, Nb. Как видно, из первой группы (с очень высоким по-тенциалом загрязнения) 4 металла - Pb, Hg, Cd, Cr - дают наиболее токсичные соединения. Поэтому необходимы регулярные режимные наблю-дения за источниками поступлений наиболее опасных элементов в почвы, за уровнем содержания их в почвах, продуктах питания, питьевых водах и сопоставление по- чвенно-геохимических карт с данными о здоровье, смертности, болезнях населения. В известной степени каждый крупный город является причиной возникновения крупных биогеохимических аномалий, опасных для человека. Например, только экскреты человека в Токио составляют около 1 млн. тонн в год. Районы г. Токио и обширные прилегающие пространства загрязнены огромным числом разнообразных соединений, многие из которых являются вредными. По расчетам Глазовского (1976), сжигание угля, неф-ти, газа, применение удобрений, перевозка и потребле-ние зерна, мяса, леса, отбросы разного рода приводят к тому, что в расчете на 1 км2 пэверхности техногенное давление в среднем для азота колеблется от 5 до 15, для серы - от 3 до 28 т/год. Огромных величин достигает техногенное давление железа. Так, в странах Западной Европы техногенное давление железа составляло в начале 70-х годов 100 - 477 т/км2. При этом, кроме аномально высоких концентраций в окружающей среде соединений железа, азота, и серы, растет концентрация их спутников - соединений углерода, хлора, фосфора, кремния, а также многочисленных микроэлементов и следовых элементов (ртуть, свинец, и кадмий - три наиболее опасных при накоплении в почвах и водах металла, а также Мп, As,F, Со, Ni, Zn, Си, Mo, W, Сг). Общеизвестно накопление свинца и цинка в зонах напряженного автотранспорта, вдоль автострад, и в ин-дустриальных центрах. Почвы сельской местности содержат свинца в 10-20 раз меньше, чем почвы городских районов. Однако в научной литературе встречаются сведения, противоречащие этим данным. Так, Л. П. Ка- пелькина (1992) приводит данные по распределению свинца в почвах Санкт-Петербурга, свидетельствующие о наиболее высоком содержании свинца в почвах парков и садов старой части города (Марсового поля, на-пример), в то время как вдоль автомагистралей содер-жание свинца оказалось гораздо ниже. Капелькина связывает это явление с высокой способностью свинца накапливаться в органическом веществе почв. В то же время почвы вдоль автомагистралей в этой зоне характеризуются низкой емкостью катионного обмена и низким содержанием гумуса.
Имеет значение и то, что почвы вдоль автомагистра-лей характеризуются облегченным гранулометрическим составом (за счет посыпания дорог песком в зимнее время года). Характерно, что свинец обнаруживается в значительных количествах и в глубоких почвенных го-ризонтах. Так, на глубине 120-140 см было обнаружено от 20 до 62 мг на кг почвы свинца, в то время как сред-нее содержание свинца в почвах (по Виноградову) со-ставляет 10 мг на кг почвы. Доступность тяжелых металлов растениям - не по-стоянна. Она варьирует от одного вида растений к дру-гому, зависит от почвенных и климатических условий. У каждого вида растений концентрации тяжелых металлов могут варьировать в различных частях и органах, а также в зависимости от возраста растений. К почвенным факторам, значительно влияющим на доступность тяжелых металлов, относятся: грануломет-рический состав, реакция среды почвы, содержание органического вещества, катионнообменная способность и дренаж. Гранулометрический состав почв оказывает прямое влияние на закрепление ТМ и их высвобождение, в более тяжелых почвах меньшая опасность возможной ад-сорбции растениями избыточного (токсичного) количе-ства ТМ. PH почвы. С повышение pH почвенного раствора возрастает вероятность образования нерастворимых гид-рооксидов и карбонатов. Существует единое мнение, что для снижения до минимума доступности токсичного металла в почве необходимо поддерживать pH не ниже 6,5. Влияет pH и на устойчивость (стабильность) соединений металлов с органическим веществом, например, с фульвокислотами стабильность комплексов убывает в рядах: при pH 3,0: Cu>Ni>Co>Pb>Ca>Zn>Mn>Mg; при pH 4,0: Ni>Co>Pb>Cu>Zn>Mn>Ca>Mg. Содержание органического вещества. Металлы могут образовывать сложные комплексные соединения с орга-ническим веществом почвы, и поэтому в почвах с высо-ким содержание гумуса они менее доступны для погло-щения растениями. Обменная емкость катионов. Зависит в основном от содержания и минералогического состава глинистой части почв и содержания органического вещества. Чем выше обменная емкость катионов, тем больше удержи-вающая способность почв по отношению к ТМ. Дренаж почв. Избыток воды в почве способствует появлению в ней металлов с низкой валентностью в бо-лее растворимой форме. Веществами-индикаторами стресса окружающей сре-ды наряду с другими тяжелыми металлами являются приоритетные загрязнители биосферы - ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь. Увеличение их концентрации в воде, почве, в воздухе и биоте является прямым показателем опасности для животных и человека. Ниже приведены особенности биогеохимических циклов этих металлов.
24. Элементами биогеохимического круговорота веществ являются следующие составляющие. 1. Регулярно повторяющиеся или непрерывно теку-щие процессы притока энергии, образование и синтез но-вых соединений. 2. Постоянные или периодические процессы переноса или перераспределения энергии и процессы выноса и направленного перемещения синтезированных соеди-нений под влиянием физических, химических и биоло-гических агентов. 3. Направленные ритмические или периодические процессы последовательного преобразования: разло-жения, деструкции синтезированных ранее соединений под влиянием биогенных или абиогенных воздействий среды. 4. Постоянное или периодическое образование про-стейших минеральных и органоминеральных компонен-тов в газообразном, жидком или твердом состоянии, ко-торые играют роль исходных компонентов для новых, очередных циклов круговорота веществ. В природе протекают как биологические циклы ве-ществ, так и абиогенные циклы. Биологические циклы - обусловлены во всех звеньях жизнедеятельностью организмов (питание, пищевые свя-зи, размножение, рост, передвижение метаболитов, смерть, разложение, минерализация). Абиогенные циклы - сложились на планете намного раньше биогенных. Они включают весь комплекс гео-логических, геохимических, гидрологических, атмосферных процессов. В добиогенный период планеты в геологических, гид-рологических, геохимических, атмосферных круговоро-тах определяющая роль принадлежала водной и воздуш-ной миграции и аккумуляции. В условиях развитой био-сферы круговорот веществ направляется совместным действием биологических, геологических и геохимичес-ких факторов. Соотношение между ними может быть разным, но действие обязательно совместным! Именно в этом смысле употребляются термины - биогеохими- ческий круговорот веществ, биогеохимические циклы. Ненарушенные биогеохимические циклы носят почти круговой, почти замкнутый характер. Степень повторя-ющегося воспроизводства циклов в природе очень ве-лика и, вероятно, как считает В. А. Ковда, достигает 90- 98%. Тем самым поддерживается известное постоянство и равновесие состава, количества и концентрации ком-понентов, вовлеченных в круговорот, а также генетичес-кая и физиологическая приспособленность и гармонич-ность организмов и окружающей среды. Но неполная замкнутость биогеохимических циклов в геологическом времени приводит к миграции и дифференциации эле-ментов и их соединений в пространстве и в различных средах, к концентрированию или рассеянию элементов. Именно поэтому мы наблюдаем биогенное накопление азота и кислорода в атмосфере, биогенное и хемогенное накопление соединений углерода в земной коре (нефть, уголь, известняки).
25. Обязательными параметрами для изучения биогеохи-мических циклов в природе являются следующие пока-затели. 1. Биомасса и ее фактический прирост (фито-, зоо-, микробная масса отдельно). 2. Органический опад (количество, состав). 3. Органическое вещество почвы (гумус, неразложив- шиеся органические остатки). 4. Элементный вещественный состав почв, вод, воздуха, осадков, фракций биомассы. 5. Наземные и подземные запасы биогенной энергии. 6. Прижизненные метаболиты. 7. Число видов, численность, состав. 8. Продолжительность жизни видов, динамика и рит-мика жизни популяций и почв. 9. Эколого-метеорологическая обстановка среды: фон и оценка вмешательства человека. 10. Охват точками наблюдений водораздела, склонов, террас, долин рек, озер. 11. Количество загрязнителей, их химические, физи-ческие, биологические свойства (особенно СО, С02, S02, Р, N03, NH3, Hg, Pb, Cd, H2S, углеводороды). Для оценки характера биогеохимического круговорота экологи, почвоведы, биогеохимики используют следую-щие показатели. 1. Содержание зольных веществ, углерода и азота в биомассе (надземной, подземной, фито-, зоо-, микробной). Содержание этих элементов может быть выражено в % или в г/м2, т/га поверхности. Главными составными элементами живого вещества по массе являются О (65— 70%) и Н (10%). На все остальные приходится 30-35%: С, N, Са (1- 10%); S, Р, К, Si (0,1-1%); Fe, Na, Cl, Al, Mg (0,01-0,1%). Химический состав фитомассы сильно варьирует. Особенно различен состав фитомассы хвойных и ли-ственных лесов, травянистой растительности и галофи-тов. Индивидуальная значимость того или иного химического элемента оценивается коэффициентом биологического поглощения (КБП). Рассчитывают его по формуле: КБП= содержание элемента в золе растений (по массе) / содержание элемента в почве (или в земной коре) 2. В 1966 году В. А. Ковда предложил использовать для характеристики средней продолжительности общего цикла углерода отношение учтенной фитобиомассы к годичному фотосинтетическому приросту фитомассы. Этот коэффициент характеризует среднюю продолжительность общего цикла синтеза - минерализации биомассы в данной местности (или на суше в целом). Расчеты показали, что для суши в целом этот цикл уклады-вается в период 300-400 и не более 1000 лет. Соответ-ственно с этой средней скоростью идет освобождение минеральных соединений, связанных в биомассе, образование и-минерализация гумуса в почве. 3. Для общей оценки биогеохимического значения минеральных компонентов живого вещества биосферы В. А. Ковда предложил сопоставлять запас минеральных веществ биомассы, количество минеральных веществ, ежегодно вовлекаемых в оборот с приростом и опадом, с годовым химическим стоком рек. Оказалось, что эти величины близки: 108-9 зольных веществ вовлекается в прирост и опад и 109 - в годовой химический сток рек. Большая часть веществ, растворенных в речных во-дах, прошла через биологический круговорот системы растения - почвы до того, как она влилась в геохими-ческую миграцию с водой в направлении океана или внутриматериковых впадин. Сопоставление проводят, рассчитывая индекс биогеохимического круговорота: Индекс БГХК= сумма элементов (или количество одного элемента) в годовом приросте биомассы/сумма этих же элементов (или одного элемента), выносимых водами рек данного бассейна (или части бассейна). Оказалось, что индексы биогеохимического круговорота очень сильно варьируют в различных климатических условиях, под покровом различных растительных сообществ, при различных условиях естественного дренажа. 4. Н. И. Базилевич, Л. Е. Родин (1964) предложили рассчитывать коэффициент, характеризующий интенсивность разложения опада и длительность сохранения подстилки в условиях данного биогеоценоза: масса подстилки /масса годичного опада По данным Н. И. Базилевич и Л. Е. Родина, индексы интенсивности разложения фитомассы наибольшие в тундре и болотах севера, наименьшие (примерно равны 1) - в степях и полупустынях. 5. Б. Б. Полынов (1936) предложил рассчитывать индекс водной миграции: ИВМ = количество элемента в минеральном остатке выпаренной речной или грунтовой воды/ содержание этого же элемента в земной коре или породе. Расчет индексов водной миграции показал, что наибо-лее подвижные мигранты в биосфере - Cl, S, В, Br, I, Са, Na, Mg, F, Sr, Zn, U, Mo. Наиболее пассивны в этом отношении - Si, К, Р, Ва, Мп, Rb, Си, Ni, Со, As, Li, Al, Fe.
26. БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ И ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ Данные геологии и палеоботаники позволили В. А. Ковде в общих чертах представить важнейшие этапы развития почвообразовательного процесса в связи с историей развития растений и растительного покрова (1973). Начало почвообразовательного процесса на Земле связано с появлением автотрофных бактерий, способных к самостоятельному существованию в наиболее неблагоприятных гидротермических условиях. Этот первоначальный процесс воздействия низших организмов на горные породы земной коры В. Р. Вильямс назвал первичным почвообразовательным процессом. Автотроф- ные бактерии, открытые С. Н. Виноградовым в конце XIX века, представляют собой простейшие одноклеточные организмы, насчитывающие около сотни видов. Они обладают способностью очень быстрого размножения: 1 особь в течение суток может дать триллионы организмов. К числу современных автотрофов относятся серобактерии, железобактерии и др., играющие чрезвычайно важную роль во внутрипочвенных процессах. Время появления автотрофных бактерий уходит, по- видимому, в докембрий. Таким образом, первый синтез органического веще-ства и биологические циклы С, S, N, Fe, Mn, 02, Н2 в зем-ной коре были связаны с деятельностью автотрофных бактерий, использующих кислород минеральных соединений. В возникновении почвообразовательного процесса, возможно, наряду с автотрофными бактериями играли какую-то роль и неклеточные формы жизни типа ви-русов и бактериофагов. Конечно, это не был почвооб-разовательный процесс в современном виде, так как не было корневых растений, не было скоплений гумусовых соединений и биогенного механизма. И, по-види- мому, правильнее говорить о первичном биогеохимичес- ком выветривании горных пород под воздействием низших организмов. В докембрии появились одноклеточные сине-зеленые водоросли. С силура и девона распространились мно-гоклеточные водоросли - зеленые, бурые, багряные. Почвообразовательный процесс усложнился, ускорился, начался в заметных количествах синтез органического вещества, и наметилось расширение малого биологического круговорота О, Н, N, S и др. элементов питания. По- видимому, как считает В.А. Ковда, почвообразовательный процесс на этих стадиях сопровождался накоплением биогенного мелкозема. Стадия первоначального почвообразования была очень длительной и сопровождалась медленным, но непрерывным накоплением биогенного мелкозема, обогащенного органическим веществом и элементами, вовлекаемыми в биологический круговорот: Н, О, С, N, Р, S, Са, К, Fe, Si, А1. На этой стадии уже мог проходить биогенный синтез вторичных минералов: алюмо- и феррисиликатов, фосфатов, сульфатов, карбонатов, нитратов, кварца, а почвообразование было приурочено к мелководным областям. На суше оно имело скальный и болотный характер. В кембрии появились и псилофиты - низкорослые ра-стения кустарникового типа, не имевшие даже корней. Они получили некоторое распространение в силуре и значительное развитие в девоне. В это же время появ-ляются хвощи и папоротники - обитатели влажных низменностей. Таким образом, относительно развитая форма почвообразовательного процесса началась с силура и девона, т.е. около 300-400 млн. лет назад. Однако дернового процесса не наблюдалось, так как не было травянистой растительности. Зольность папоротников и плаунов не высокая (4-6%), хвощей гораздо выше (20%). В составе золы преобладали К (30%), Si (28%) и С1 (10%). Грибная микрофлора способствовала вовлечению в биологический круговорот Р и К, а лишайники - Са, Fe, Si. Вероятно образование кислых почв (каолинито- выхаллитных, бокситовых) и гидроморфных почв, обогащенных соединениями железа. Развитый почвообразовательный процесс сложился, по-видимому, лишь в конце палеозоя (карбон, пермь). Именно к этому времени относят ученые появление сплошного растительного покрова на суше. Кроме па-поротников, плаунов, хвощей появились голосемянные растения. Преобладали ландшафты лесов и болот, сфор-мировалась зональность климата на фоне господства теплого тропического и субтропического. Следовательно, в этот период преобладали болотный и лесной тропический почвообразовательные процессы. Продолжался этот режим примерно до середины пермского периода, когда постепенно наступило похолодание и иссушение климата. Сухость и похолодание способствовали дальнейшему развитию зональности. Именно в этот период (вторая половина перми, триас) широкое развитие получили голосемянные хвойные растения. В высоких широтах в это время шло образование кислых подзолистых почв, в низких - почвообразование шло по пути развития желтоземов, красноземов, бокситов. Невысокая зольность (около 4%), ничтожное содержание Cl, Na, высокое содержание в золе хвои Si (16%), Са (2%), S (6%), К (6,5%) привели к расширению участия в био-логическом круговороте и в почвообразовании роли Са, S, Р и уменьшению роли Si, К, Na, Cl. В юре появляются диатомовые водоросли, а в следу-ющем за ней меловом периоде - покрытосемянные цвет-ковые растения. С середины мелового периода широкое распространение получают лиственные породы - клен, дуб, береза, ива, эвкалипт, орех, бук, граб. Под их поло-гом начинает ослабевать подзолообразовательный про-цесс, так как в составе опада этих растений велика доля Са, Mg, К. В третичную эпоху на Земном шаре преобладала тропическая флора: пальмы, магнолии, секвойя, бук, каштан. Минеральный состав веществ, вовлекаемых в круговорот этими лесами, характеризовался значительным участием Са, Mg, К, Р, S, Si, А1. Создавались тем самым экологические предпосылки для появления и развития травянистой растительности: уменьшение кислотности почв и пород, накопление элементов питания. Громадное принципиальное значение в изменении характера почвообразовательных процессов имела смена господства древесной растительности травянистой. Мощная корневая система деревьев вовлекала в биологический круговорот значительную массу минеральных веществ, мобилизуя их для последующего поселения травянистой растительности. Кратковременность жизни травянистой растительности и сосредоточенность корневых масс в самых верхних слоях почвы обеспечивают под покровом трав пространственную концентрацию биологического круговорота минеральных веществ в менее мощной толще горизонтов с аккумуляцией в них элементов зольного питания. Таким образом, начиная со 2-й половины мелового периода, в третичном и особенно в четвертичном периодах под влиянием господства травянистой растительности распространился дерновый процесс почвообразования. Итак, роль живого вещества и биологического круговорота в геологической истории Земли и развитии поч-вообразовательного процесса непрерывно возрастала. Но и почвообразование постепенно становилось одним из главных звеньев биологического круговорота веществ. 1. Почва обеспечивает постоянное взаимодействие большого геологического и малого биологического кру-говоротов веществ на земной поверхности. Почва - связующее звено и регулятор взаимодействия двух этих глобальных циклов вещества.
|