Речные, озерные и морские илы

Илы во многом аналогичны почвам. Можно сказать, что илы – это подводные почвы.В озерах и морях за счет привноса реками обломочного и биогенного материала происходит накопление осадков. В устьях рек формируются дельты.

Отмирающие водоросли и фитопланктон также скапливаются на дне, образуя богатый органикой слой ила. В озерных терригенных отложениях наблюдается тонкая слоистость, связанная с сезонными колебаниями.

На дне застойных озер кислорода почти нет, поэтому анаэробные бактерии превращают ил в жирную желеобразную массу – сапропель. Он содержит до 65% углерода и используется как удобрение и лечебная грязь.

Илы, как и почвы, зависят от климатических (главным образом термических) условий и в своем размещении подчиняются закону зональности. В отличие от почв илы – это двухфазные системы – твердая и жидкая, которые растут снизу вверх и, следовательно, не имеют материнской породы. В образовании илов, как правило, не принимают участия высшие растения. Илы характеризуются постоянным увлажнением. Все это определяет меньшее разнообразие илов по сравнению с почвами, их большую однородность в пространстве.

Кора выветривания

­ Граниты, базальты, известняки и другие скальные горные породы на земной поверхности разрушаются с обра­зованием рыхлых продуктов. Этот процесс получил наименование выветривания, а образующаяся рыхлая толща ­- коры выветривания.

Выдувание рыхлых дезинтегрированных горных пород с поверхности Земли называют дефляцией. В пустынях много дефляционных впадин и котловин. Выветриванию и обтачиванию подвергаются выступы горных пород (особенно их приземная часть).

В ХIХ в. часто не отличали почву от коры выветривания. С появлением жизни на суше процесс выветривания стал не только физико-химическим, но и биохимическим. Основной вклад в этот процесс стала вносить биота.Растения ускоряют выветривание в 10–100 раз, образуя при этом не только обломочный материал, но и растворы. А мхи и лишайники ускоряют выветривание в 100–300 раз по сравнению с физико-химическим процессом. Если вы встретите пятно лишайника на камне, то вскройте это простое сообщество организмов и увидите – с какой мощью лишайник разрушает горную породу. Низовая грань бетонных плотин обычно покрывается лишайником.Трава легко пробивает асфальт.Установлено, что микроорганизмы способны не только разрушать горные породы, но могут создавать новые минералы.

Большинство геологов и почвоведов в настоящее время понимают под корой выветривания рыхлые продукты­ разрушения горных пород, образующиеся под почвой за счет поступающих из нее растворов. Что же отличает кору выветривания от почвы?

Для почвы характерна биогенная аккумуляция химических элементов под влиянием растительности, которая отсутствует в коре выветривания. В районах теплого и влажного климата под почвой часто образуется мощная, хорошо выраженная кора выветривания. В полярных районах, пустынях, районах развития многолетней мерзлоты, на крутых склонах гор кора выветривания маломощная или даже отсутствует.

Выветривание протекает на земной поверхности уже несколько миллиардов лет с момента формирования литосферы, атмосферы и гидросферы. ­В отдельные геологические периоды условия для выветривания были особенно благоприятны, и мощная кора выветривания существовала на огромных пространствах.

Биокосная природа коры выветривания выражена менее отчетливо, чем в почвах и илах, но все же и здесь наблюдается дея­тельность микроорганизмов, которые окисляют сульфиды и органические соединения, поступающие из почвы. На поверхности горных пород формируются сообщества микроорганизмов, играющие важную роль в процессах выветривания. «Процессы выветривания в биосфере, всегда биогенны и биокосны. Микроскопическая жизнь в них играет ведущую роль», -­ писал В. И. Вернадский. ­Биота, поселившаяся на поверхности горных пород, извлекает из них необходимые для жизни химические элементы и участвует в разложении минералов.

Поверхность горных пород содержит множество микроорганизмов. На 1 г выветрелой породы приходится до 1 млн бактерий. Как только порода начинает выветриваться, на ней сразу же поселяются бактерии и сине-зеленые водоросли, затем мхи и лишайники, которые растворяют и разрушают поверхностный слой породы. После их отмирания на поверхности камня образуются ямки и борозды, заполненные сухой биомассой. Наиболее распространены грибные гифы и микроколонии из округлых клеток. Экологическая обстановка в трещинах, где больше влаги и меньше света, отличается от таковой на поверхности камня.

Кроме основного биологического агента – микроорганизмов в коре выветривания имеются и макроорганизмы, как, например, различные землерои­- сурки и др. Следы их нор часто обнаружи­ваются глубоко под почвой.

Водоносныегоризонты

Водоносные горизонты ­– это биокосные системы, так как химизм подземных вод связан с деятельностью бактерий. Водоносные горизонты – это слоиводопроницаемых горных пород, поры трещины или другие пустоты которых заполнены подземной водой. Это также биокосные системы, геохимия которых во многом связана с деятельностью бактерий. К водоносному горизонту относятся не только породы с движущейся водой, но и прилегающие части водоупоров, в которых происходят явления диффузии и связанное с ними изменение пород.

Грунтовыми водами или водоносным горизонтом называется первый от поверхности земли водоносный горизонт со свободным уровнем воды. В пределах территорий гумидной зоны он формируется в основном в рыхлых отложениях четвертичного возраста. В аридной зоне глубина залегания грунтовых вод достигает 50 м.

Питание грунтовых вод осуществляется за счет инфильтрации осадков и конденсации влаги. Средняя норма осадков на Земле 630 мм/год. Величина инфильтрационного питания для европейской части России изменяется от 3 до 350 мм/год. Коэффициент инфильтрации от 1 до 60%.Осадки, проникающие в почву, поглощаются корнями растений, просачиваются вглубь грунта, пока на пути не встретится непроницаемый слой. Вода собирается в пористом грунте (водоносном слое), формируя запас. Подземная вода обычно очень чистая. Вода медленно фильтрует со скоростью около 15 м/год и питает ручьи и реки.

Рис. 8.4. Схемакруговорота воды

Грунтовые воды – это звено в глобальном круговороте воды (рис. 8.4).В результате испарения, транспирации, конденсации, фильтрации и осаждения происходит непрерывное перераспределение воды между океанами, сушей, воздухом и живыми организмами.В процессе испарения вода очищается, а растворенные вещества остаются в океане, почве и растениях.

В верхней части земной коры выделяют зоны по интенсивности водообмена:зона интенсивного водообмена;зона замедленного водообмена;весьма замедленного водообмена.

Исследования показали, что вертикальная зональность подземных вод не столь проста, как казалось вначале. Например, в некоторых артезианских бассейнах пресные воды залегают под солеными водами. Почти все подземные воды содержат растворенное органическое вещество. Больше всего его содержится в водах нефтяных и газовых месторождений.

В подземных водах обнаружены органические кислоты, углеводороды, фенолы, спирты и другие соединения. Много подобных веществ растворено и в грунтовых водах тайги и тундры, часто имеющих коричневый цвет. Но да­же наиболее бедные «органикой» подземные воды со­держат в 1 л доли миллиграмма органического углерода. Таким образом, пищи для бактерий в большинстве подземных вод достаточно.

В верхних горизонтах подземных вод, содержащих растворенный кислород, развиваются аэробные бактерии. В более глубоких горизонтах подземных вод, а местами и в грунтовых водах, в болотах и солончаках, свободного кисло­рода нет. Там развиваются анаэробные бактерии, способные отнимать кислород у сульфатов, нитратов, гидроокислов железа, марганц­а и других окисленных соединений.

Мир достаточно велик, чтобы удовлетворить нужды любого человека,
но слишком мал, чтобы удовлетворить людскую жадность.

Махатма Ганди

ГЛАВА 9. Природные ресурсы