Первичный почвообразовательный процесс

Начало почвообразовательного процесса на Земле связано с появлением автотрофных бактерий, обладающих способностью в течение суток давать триллионы организмов и способных к самостоятельному существованию в наиболее неблагоприятных гидротермических условиях. Первый синтез органического вещества и биогеохимические циклы С, S, N, Fe, Mn,O₂, H₂ в земной коре связаны с деятельностью автотрофных микроорганизмов, использующих кислород минеральных соединений. Этот период можно назвать первичным биогеохимическим выветриванием горных пород под воздействием низших микроорганизмов и началом биологического круговорота.

В это же период появились одноклеточные сине-зеленые водоросли. С силура и девона распространились многоклеточные водоросли: зеленые, бурые, багряные. Почвообразовательный процесс усложнился, ускорился, начался в заметных количествах синтез органического вещества, и наметилось расширение малого биологического круговорота веществ. На этой стадии мог происходить 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 болотных характер. Этот первоначальный процесс воздействия низших организмов на горные породы земной коры был очень длительный и назван В.Р.Вильямом первичным почвообразовательным процессом.

Процесс почвообразования идет различно в зависимости от того, начинается ли почвообразование на поверхности плотной массивной породы или на рыхлом, уже измененном выветриванием воздухо- и водопроницаемом материале.

На массивной породе (скалах) первые поселенцы – микроорганизмы, клетки и споры которых переносятся по воздуху и откладываются на поверхности и в трещинах пород. Среди них есть автотрофы, т.е. микроорганизмы, не нуждающиеся в готовом органическом веществе – источнике С и N. Это зеленые, сине-зеленые, диатомовые водоросли, некоторые бактерии и грибы. При отмирании клетки автотрофных организмов служат питательным субстратом для гетеротрофных организмов (или сапрофитов), нуждающихся в готовом органическом веществе. Это разнообразные бактерии, грибы, актиномицеты, участвующие в разложении органических веществ и минералов горных пород. Продукты жизнедеятельности и разложения организмов, наряду с O₂ воздуха и атмосферной влагой, воздействуют на минералы горных пород, разлагают и растворяют их и переводят содержащиеся в минералах химические элементы в более подвижные формы.

На поверхности массивно-кристаллических пород поселяются и разнообразные литофильные лишайники: накипные, листовые. Под ними можно обнаружить тонкий слой темно-коричневого мелкозема. Лишайники разрушают породу, воздействуя на нее и химически. и механически (проникают в тончайшие капиллярные трещинки между минералами и внутрь отдельных кристаллов по плоскостям спайности). После отмирания лишайников мелкозем смешивается с его органическими остатками. На нем поселяются мхи, куртинки травянистой растительности и даже отдельные кустики кустарников и деревьев. На участках, покрытых растительностью, поселяется обильная фауна беспозвоночных (клещи, мокрицы, энхитреиды, ногохвостки и др.), и формируются первичные, или пленочные почвы. Состоят они практически из одного темноокрашенного, пронизанного корнями и сплошь переработанного беспозвоночными гумусового горизонта А, лежащего на плотной, но с поверхности несколько измененной породе.

На рыхлых породах почвообразование идет несколько иначе. Начальные стадии можно наблюдать на речном аллювии, на свежих вулканических пеплах, и на искусственных насыпях. Рыхлые отложения водо- и воздухопроницаемы, что благоприятствует проникновению в толщу наноса микроорганизмов, корней растений и почвенных животных. Рыхлые продукты содержат не только первичные, но и вторичные минералы. Заселение растительности начинается быстро. Образование гумусового горизонта идет уже в первые десятилетия и через 100-200 лет имеет обычный для данной территории горизонт А. Через 40-50 лет под гумусовым горизонтом формируется сначала переходный горизонт ВС, который в дальнейшем обособляется в горизонт В.

Уже с началом появления пионерных экосистем складывается биологический круговорот с характерным для него повторяющимися процессами синтеза биомассы, ее отмирания, и с частичным поступлением органических остатков в поверхностный слой материнской породы, разложением растительных остатков, избирательным биологическим поглощением элементов минерального питания из исходной горной породы и другими процессами при участии автотрофных и гетеротрофных организмов, составляющих биоценоз.

Наряду с процессами, протекающими в рамках биологического круговорота, на начальных стадиях почвообразования имеют место и процессы небиологической природы: физические, физико-химические, химические, осуществляющиеся преимущественно на атомно-ионном, молекулярном и коллоидном уровнях. Например, процессы растворения – осаждения, испарения – конденсации, сорбции, диффузии, комплексообразования и т.д. Такого типа процессы могут протекать не только в почвах, но и в любых других природных средах. Их нельзя отнести к специфическим почвенным, поскольку каждый из них, взятый в отдельности, за редким исключением не формирует специфических почвенных признаков, хотя во всех почвах и на всех стадиях почвообразования они представлены очень широко. Эту группу процессов, в результате которых осуществляются элементарные акты превращения и переноса веществ, называют микропроцессами (термин А. А. Роде).