Угловатые грубообломочные породы — древса (1—10 мм),
щебень (10—100 мм), глыбы (более 100 мм), а округленные —
гравий,галька, валуны.
Рыхлые песчаные породы — пески, а сцементированные —
песчаники.
Алеврит (от греч. aleuron — мука) — разновидность рыхлой
осадочной горной породы, по составу является промежуточной
между песчаными и глинистыми породами. Размер
главной массы зерен 0,01—0,1 мм.
Глинистые породы. Они состоят из мельчайших минеральных
частиц размерами менее 0,01 мм и содержат свыше 30%
тонкодисперсных частиц размером менее 0,001 мм. По минеральному
составу глины резко отличаются от типичных обломочных
пород, они состоят преимущественно из кремнезема
и глинозема.
Глины обладают пластичностью и низкой водопроницаемостью,
благодаря которой они играют роль водоупорных горизонтов
подземных вод.
Химические и биохимические породы. Они образуются
в результате химических реакций или выпаривания, либо при
косвенном участии биологических организмов, а также при
концентрации их тел и скелетов. К данной группе относятся
такие широко известные породы, как бокситы, фосфориты, бурые
железняки, известняки, мел, доломиты, гипс, бурые и каменные
угли, горючие сланцы и др.
7.2. Геосферные оболочки Земли 261
М е т а м о р ф и ч е с к и е г о р н ы е п о р о д ы . Они образуются
путем глубокого преобразования магматических и
осадочных пород под действием огромных давлений и высоких
температур на большой глубине. В результате получаются породы,
отличающиеся от исходных минералогическим составом.
К метаморфическим породам относятся твердые глинистые
и слюдянистые сланцы (получающиеся из мягкой сланцевой
глины), мрамор (из известняков), кварциты (из песчаников),
яшмы, серпентиниты (из ультраосновных пород) и др. Эти породы
обычно более устойчивы к выветриванию, чем другие.
Геологические циклы. Взаимное расположение и очертание
континентов и океанского дна постоянно изменяются.
В пределах верхних оболочек Земли происходит непрерывная
постепенная замена одних пород другими, называемая большим
круговоротом вещества. Геологические процессы образования
и разрушения гор являются величайшими энергетическими
процессами в биосфере Земли.
В пределах литосферы горные породы постоянно, хотя
и очень медленно, перемещаются, образуя геологические цик-
Рис. 7.21. Схема геологического цикла Земли (по Дж. Андерсону)
262 Глава 7. БИОСФЕРА
лы (рис. 7.21). Геофизические процессы (извержение магмы,
вулканическая активность и поднятие крупных блоков земной
коры) осуществляются за счет теплоты, выделяющейся в результате
распада в недрах Земли изотопов калия, урана и тория.
Процессы, протекающие на земной поверхности, — эрозия,
выветривание и перенос осадков, — происходят за счет
энергии Солнца, трансформированной в кинетическую энергию
ветра и водных потоков, а также в тепловую энергию.
Наиболее быстро движение в геологическом цикле происходит
при извержении вулканов и излиянии лав в районах
рифтовых долин. Круговорот осадочного вещества осуществляется
за десятки и сотни миллионов лет. В экологическом масштабе
времени минералы, отложившиеся в глубоководных осадках,
можно считать полностью выведенными из круговорота.
7.2.4.3. Учение о почве
На поверхности коры выветривания формируется почвенный
покров — основа земельного фонда биосферы. Он представляет
собой самостоятельную земную оболочку — педосферу.
Почва — особое органоминеральное естественно-историческое
природное образование, сформировавшееся в результате
длительного преобразования поверхностных слоев литосферы
при совместном взаимообуславливающем воздействии гидросферы,
атмосферы, живых и мертвых организмов в различных
условиях климата и рельефа в гравитационном поле Земли.
Изучение почв началось в глубокой древности с началом
развития земледелия. Впервые мысль о том, что почвы снабжают
растения питательными веществами, высказал в XVII в.
французский ученый Б. Палисси. Научные представления
о механизме минерального питания растений и роли С02 и N2
воздуха, а также воды в почве стали развиваться в следующем
столетии, чему способствовало развитие естественных и физико-
математических наук. М. В. Ломоносов определял почву
как продукт воздействия растений на горные породы, а перегной
рассматривал как результат биологических процессов.
На рубеже XVII—XIX вв. на смену теории водного питания
растений пришла гумусовая теория А. Тэера, по которой
для питания растений достаточно органических веществ почвы
и воды. В целом ошибочная гумусовая теория внесла большой
вклад в науку, ибо привлекла внимание к изучению гумуса
почв, к травосеянию и органическим удобрениям. А. Тэер —
один из основоположников многопольных севооборотов, орга-
7.2. Геосферные оболочки Земли 263
низатор первого в истории высшего агрономического учебного
заведения.
Немецкий агрохимик Ю. Либих сформулировал минеральную
теорию питания растений, согласно которой растения усваивают
из почвы минеральные вещества, а из перегноя —
только углерод. Таким образом, запас минеральных веществ
в почве ограничен, и каждый новый урожай истощает почву.
Следовательно, для ликвидации дефицита элементов в почву
необходимо вносить минеральные удобрения. Введение в практику
сельского хозяйства минеральных удобрений К. А. Тимирязев
назвал «величайшим приобретением науки». Недостаток
теории Ю. Либиха в том, что почва считалась простым резервуаром
элементов питания растений.
Основателем современного почвоведения является русский
ученый В. В. Докучаев. Им впервые сформулировано понятие
о почве как об особом естественно-историческом теле, разработаны
методы изучения и картографирования почв, заложены
основы их генетической1 классификации. В. В. Докучаев предложил
рассматривать почву как динамическую, а не инертную
среду, открыл основные закономерности географического распространения
почв.
7.2.4.4. Химический состав почвы
Твердая часть почвы состоит из минеральных и органических
веществ.
Минеральный состав. Он определяется составом почвооб-
разующих пород, возрастом почвы, особенностями рельефа,
климата и т. д. В состав минеральной части почвы входят Si,
Al, Fe, К, N, Mg, Ca, P, S, некоторые микроэлементы Си, Мо,
J, В, F, РЬ и др. Подавляющее большинство химических элементов
в почве находится в окисленной форме: Si02 , A1203,
Fe203 , K20, Na20, MgO, CaO. В почвах распространены также
соли угольной, серной, фосфорной, хлористоводородной и других
кислот. На основных породах почва более богата Al, Fe,
щелочноземельными и щелочными металлами, а на породах
кислого состава — Si. В засоленных почвах преобладают хлориды
и сульфаты кальция, магния, натрия.
1 Генетическая (от греч. genesis — происхождение, возникновение),
потому что учитывает условия возникновения и формирования почв и в
свою очередь отражает эти условия.
264 Глава 7. БИОСФЕРА
Органический состав. Он формируется из соединений, содержащихся
в большом количестве в растительных и животных
остатках. Это белки, углеводы, органические кислоты,
жиры, лигнин, дубильные вещества и др., в сумме составляющие
10—15% от всей массы органического вещества в почве.
При разложении органических веществ содержащийся в них
азот переходит в формы, доступные растениям. Органические
вещества играют важную роль в почвообразовании, определяют
величину поглотительной способности почв, воздействуют на
структуру верхних горизонтов почвы и ее физические свойства.
Органическое вещество почвы образуется при разложении
мертвых организмов, их частей (например, опавших листьев),
фекалий и т. п. Мертвый органический материал используется
в пищу совместно детритофагами и редуцентами (грибами и
бактериями), завершающими процесс разложения. Не полностью
разложившиеся остатки органики называют подстилкой,
а конечный продукт разложения, в котором невозможно различить
первоначальный материал, — гумусом.
Гумус — аморфное органическое вещество почвы, образующееся
в результате разложения растительных и животных остатков
и продуктов жизнедеятельности организмов, причем
утратившее тканевую структуру1.
По химическому составу — это сложная смесь разнообразных
органических молекул. Гумус состоит из гуминовых кислот,
фульвокислот, гумина и ульмина; имеет цвет от темно-бурого
до черного.
По агрегатному состоянию гумус похож на глину; и то
и другое находится в коллоидном состоянии. Отдельные его
частицы прочно прилипают к глине, образуя глино-гумусовый
комплекс. Гумуса в верхних горизонтах почвы содержится
от десятых долей до 18% (в черноземных почвах), а мощность
гумусовых горизонтов от нескольких сантиметров до 1,5 м.