II. Илы как биокосные системы

В.И. Вернадский определял ил как природное тело, аналогичное почве, но где гидросфера занимает место атмосферы.Как и почвы, илы являются неравновесными динамическими биокосными системами, богатыми свободной энергией.

Современная наука определяет ил, как тонкозернистую мягкую горную породу из смеси минеральных и органических веществ, отлагающаяся на дне водотоков и водоёмов.

В естественных условиях илы находятся в текучем состоянии. Они содержат значительное количество очень мелких фракций: от 30 до 50 % частиц менее 0,01 мм., органические остатки и огромное количество разлагающих их микроорганизмов, а также являются ареной деятельности многочисленных роющих животных (илоедов и др.).

По сравнению с почвой, илы менее разнообразны и более однородны по составу.

Сходства с почвой	Отличие от почвы
• Образуются при разложении органических веществ • Выделение горизонтов (сложный профиль) • Окислительно-восстановительная зональность	• Образуются на дне водоема, постоянное переувлажнение • В образовании не принимают участие высшие растения • Состав не зависит от материнской породы

Александр Ильич Перельман (1916–1998) выделял 3 ряда илов:

1. Окислительные илы - образуются в океанах, морях, озерах и реках. Имеют преимущественно желтую, бурую, красную окраску, обусловленную присутствием трехвалентного железа.

Они есть всюду, где господствуют кислородные воды и создаются условия для перемешивания вод. В морях и океанах окислительная среда характерна для прибрежных их частей, а также, для больших глубин. Там очень мало органических остатков, а холодная вода морских глубин гораздо богаче растворенным кислородом, чем теплая.

2. Глеевые илы - характерны для озер районов влажного климата богатых органикой. Илы имеют сизую, зеленоватую, серую, охристо-сизую окраску из-за соединений восстановленных форм железа и марганца.

На дне таких озер из-за недостатка кислорода для окисления органических веществ накапливается сапропель - «гнилой озерный ил» - студенистая масса темно-оливкового или коричневого цвета. Он богат органическими соединениями, среди которых обнаружены белки, витамины и другие биологически активные вещества. Сапропель используется как местное удобрение, подкормка для домашних животных и как лечебная грязь.

3. Сероводородные (сульфидные) илы - широко распространены в морях и океанах, озерах степей и полупустынь, где преобладают сульфатные воды. Илы имеют серый, черный и синеватый цвет за счет тонкорассеянных сульфидов.

!!! Современная наука также открыла неизвестные в нашу эпоху илы, которые сформировались в древних водоемах:

4. Морские сульфидные илы – существовали в древних водоемах (в нашу эпоху неизвестны). В них развивались десульфиризация, продуцировался сероводород. В дальнейшем они преобразовались в черные глины, которые в процессах горообразования были метаморфизированы и превращены в сланцы черного цвета.

Черным цветом сланцы обязаны органическим соединениям и графиту. В них также содержится никель, ванадий, молибден, уран, серебро, медь, свинец и другие металлы (в 10 раз больше, чем в современных морских илах).

5. Красноцветные осадочные илы – представляют собой осадки былых озер, рек и отложения склонов возрастом от 1 до нескольких миллионов лет. Они образовались в содовых озерах из окисленных илов с малым количеством органики

Ил является начальной стадией формирования связанных осадочных пород. Процесс превращения ила в осадочную породу называется диагенезом.

Примеры деятельности микроорганизмов и других гидробионтов в процессах диагенеза:

1. На дне и подводных камнях пресных водоемов (рек, ручьев и озер) часто можно наблюдать образование железистых и железомарганцевых осадков в виде налета желтовато-оранжевого цвета, который образуется в результате жизнедеятельности микроорганизмов, окисляющие железо или марганец. Так, например:

- в озерах Карелии достаточно широко распространены нитчатые железобактрерии, которые в результате своей жизнедеятельности окисляют железо и откладывают его на дне водоемов виде тонких трубочек, заполненных гидроксидами железа, или в виде винтообразных нитей покрытых гидроксидами железа.

- в донных отложениях рудоносных озер Карелии распространены микроорганизмы, окисляющие двухвалентный и четырехвалентный марганец, осаждая его в виде концентрических железомарганцевых конкреций.

2. В мелководных речных старицах, солоноватых зарастающих озерах, и слабосоленых мелководных заливах происходит образование кальцитных донных осадков. В данном процессе принимают участие:

- многочисленные планктонные и бентосные цианобактерии, одноклеточные и многоклеточные водоросли, водяные мхи и подводные травы, на поверхности которых происходит осаждение кристаллов кальцита, поступающего в донные осадки после их отмирания и погружения на дно;

- также в образовании кальцита участвуют многочисленные животные: остракоды, моллюски, раковины которых состоят из кальцита и арагонита;

- непосредственно в донных отложениях кальцит образуется в результате деятельности различных групп гетеротрофных организмов: гнилостных и аммонифицирующих бактерий, а в солоноватых водоемах при наличии в донных отложениях гипса и за счет сульфатредуцирующих бактерий.

3. В донных отложениях минерализованных озерах, где много азота, фосфора, железа и кремнезема в результате деятельности кремниевых губок образуется биогенный опал, а в результате деятельностидиатомовых водорослей диатомиты.

Это землистые рыхлые породы светло-серого или желтоватого цвета, состоящие на 50 % из панцирей диатомей и потерявших форму биогенных остатков аморфного кремнезема. Распространены в озерах Кольского полуострова, в Ладожском, Онежском озерах, озере Ильмень и в Байкале.

III. Кора выветривания – биокосная система

Внешняя часть литосферы сложена продуктами выветривания горных пород, которые образуются в результате сложных механических, физико-химических, химических и биогеохимических процессов и явлений.

Рыхлые продукты изменения горных пород, образующиеся под почвой, в том числе, и за счет поступающих из нее растворов называются корой выветривания, или элювием.

За нижнюю границу выветривания принимают уровень грунтовых вод в данной местности. Выше уровня грунтовых вод имеются благоприятные условия для развития процессов выветривания – горные породы здесь периодически смачиваются атмосферными осадками, а в порах и пустотах пород циркулирует воздух.

Основным отличием от почвы является: отсутствие биогенной аккумуляции элементов под влиянием растений

1. Биокосная природа коры выветривания

В.И.Вернадский писал: «Кора выветривания в химических процессах теснейшим образом связана с живым веществом, и является биокостным телом…». Ее биокосная природа проявляется:

1.В деятельности микроорганизмов, окисляющих органические соединения, поступающие из почвы, так:

- на глубине 12-17 м от поверхности земли в 1 г коры выветривания были обнаружены миллионы микроорганизмов (хорошо изучена группа тионовых бактерий, окисляющих сульфаты)

- микроорганизмы были найдены в поровых водах коры выветривания

- разнообразные микроорганизмы (до 1 млн. клеток в 1 г породы) обитают в корочках выветренной породы на склонах Тань-Шань на высотах более 4 200 м.

2. В деятельности макроорганизмов, живущих в коре выветривания, так:

- различные землерои (сурки и др.) роют ходы для нор глубоко под почвой, подымая на поверхность горные породы с глубин в несколько метров.

3. В деятельности растительного покрова, который определяет энергичное поступление в кору из почвы углекислоты, гумусовых кислот и других продуктов разложения растительных остатков, в результате чего создается особая среда, которая обуславливает вынос некоторых минеральных компонентов (магний, никель, кобальт) из верхних горизонтов коры в нижние, где они и концентрируются.

Изменение биоклиматических условий преимущественно в зависимости от атмосферного увлажнения обуславливает возникновение двух основных типов выветривания – гумидного (влажного) и аридного (сухого). Каждому типу выветривания соответствуют коры определённого состава и строения.

Гумидные ландшафты характеризуются значительным атмосферным увлажнением и лесной растительностью. Последняя обладает огромной биомассой, измеряемой тысячами центеров сухого органического вещества на 1 га.

Например, величина ежегодно отмирающего органического вещества во влажных тропических лесах достигает 250 ц/га. Эта масса отмирающего органического вещества перерабатывается в почве микроорганизмами в органические кислоты.

Поэтому почвенные воды гумидных ландшафтов обладают, кислой реакцией и активно воздействует на минералы исходных горных пород.

Выветривание протекает под воздействием постоянного промывания выветривающихся толщи горных пород обильными кислыми растворами. Чем больше атмосферных осадков и поступающей солнечной энергии, тем более интенсивно выветриваются горные породы.

В аридных ландшафтах наблюдается иная картина. Здесь распространена травянистая растительность. Её биомасса в десятки раз меньше биомассы лесов. Особенная почвенная микрофлора перерабатывает растительные остатки с образованием высокополимеризованных органических соединений, которые не обладают агрессивными свойствами по отношению к минералам. Почвенные воды имеют нейтральную или слабощелочную реакции.

Исходя из вышеназванного, наиболее благоприятными условиями для формирования коры выветривания считаются влажный и жаркий климат при равнинном или слабохолмистом рельефе и спокойном тектоническом режиме. В этом случае ее мощность может достигать нескольких десятков, а по трещинам и зонам дробления – сотен метров. В сухом климате мощность коры выветривания обычно не превышает нескольких метров.

Дата добавления: 2015-06-27