Основные вехи эволюции и почвообразования

Гидроземный период Развитие биосферы и почвообразование началось в докембрийское и послекембрийское время. Это доказано наличием остатков организмов и следов их жизнедеятельности в породах докембрия.

Приобретение водорослями способности прикрепляться к донному субстрату способствовало образованию сомкнутого водорослевого покрова и созданию на месте обитания значительной биомассы и, следовательно, большого количества мертвых остатков, которые формировали органическое вещество подводных почв.

В дальнейшем с увеличением видового разнообразия биоты и в зависимости от условий осадконакопления формировались богатые органическим веществом подводные почвы. Об этом свидетельствуют такие высокоуглеродистые породы, как шунгиты, битуминозные сланцы, черные сланцы и др.

Из органического вещества древних подводных почв, захороненных в осадочных породах, образовались основные запасы современных месторождений нефти и газа.

Подводные почвы, обогащенные органическим веществом и металлами, формировались в докембрии и в нижнем палеозое. После силура развитие таких почв резко сократилось, хотя в бассейнах всех океанов оно продолжалось в юрское и меловое время и даже в морях позднего палеоцена.

В современных условиях образование подобных почв возможно в водоемах застойного типа с аномальным сероводородным режимом. Например, на дне глубоководных впадин Черного моря накапливаются серые и черные углеродсодержащие илы, гомологами которых в геологическом прошлом были черные сланцы.

К позднепалеоценовым подводным почвам можно приурочен слой глинистых и глинисто-мергелистых пород, обогащенных органическим веществом и некоторыми химическими элементами и названных сапропелитовым горизонтом.

Велика историческая роль гидроземных почв в становлении современной биосферы. Древнее подводное почвообразование кроме очищения гидросферы выполнило исключительно важную функцию — формирование кислородсодержащей атмосферы.

Фотосинтез, осуществлявшийся водорослями, и утилизация недоокисленной органики подводными почвами с последующим переводом ее в ископаемое состояние привели к накоплению свободного кислорода на планете.

Атмоземный период Утилизация органического вещества после гидроземного периода проявилась наивысшим образом в последующий период развития биосферы — атмоземный, о чем свидетельствуют залежи каменного угля, исходным материалом образования которых служили древние болотные почвы.

Болотные почвы оказались наиболее благоприятной экологической средой в процессе выхода растений из воды и освоения ими воздушного окружения, а затем и литосферной оболочки суши. Они появились на Земле в конце силура—начале девона, т. е.примерно 400 млн лет назад. Этим же временем специалисты эволюционной фитоценологии датируют выход из водной среды предков современных растений.

На этом этапе развития биосферы растения во многих отношениях были сходны с водными предками и длительное время сохраняли потребность в постоянном обильном увлажнении среды обитания. Роль фактора, стабилизировавшего водообеспечение, выполняло органическое вещество, которое по своей природе обладает высокой способностью поглощать и удерживать воду в больших количествах. Эта особенность органического вещества послужила предпосылкой использования создаваемых самими же растениями запасов мертвых остатков в качестве субстрата — почвы.

Болотные почвы служили не только резервуаром влаги, но и источником азота и зольных элементов, количество и пропорции которых в какойто мере были упорядочены и более или менее соответствовали составу произраставших на них растений. Мертвые остатки, формировавшие почву, служили благоприятной средой обитания для гетеротрофных организмов, которые создавали замкнутые пищевые цепи и соответствующие круговороты веществ. Удачное сочетание основных свойств делало органогенные почвы благоприятным субстратом в период адаптации растений к воздушной среде, а затем и к литосферной оболочке суши.

Атмоземный период в развитии биосферы продолжался около 200 млн лет. За это время организмы адаптировались к жизни в условиях воздушного окружения.

На ранних этапах формирование атмоземных почв было приурочено к мелководным заливам, лагунам и другим низменным приморским водоемам.

По мере образования литоземных почв и наложения на них болотного процесса увеличивалось видовое разнообразие болотных растений и возрастала конкурентная борьба между видами за условия минерального питания. На заболачивавшихся бедных почвах поселялись менее требовательные к условиям минерального питания растения, и фитоценозы здесь характеризовались простым составом. На заболачивавшихся плодородных почвах, способных удовлетворить потребность в элементах минерального питания многих видов растений, конкурентная борьба была ослаблена и формировались болотные фитоценозы более сложного видового состава.

Литоземный период Усиливавшаяся сухость климата ограничивала влагообеспеченность растений и тем самым снижала продукционный процесс и темпы накопления растительных остатков, формировавших влагоемкий органогенный субстрат для самих же растений. Это привело к уменьшению мощности органогенного слоя и затуханию болотного почвообразования. Свидетельством резкого ослабления на планете болотного процесса служат ничтожные запасы каменного угля триасового времени.

Растительный мир достиг огромного разнообразия видов и их специализации. Эволюция растений на рассматриваемом этапе истории биосферы была теснейшим образом связана с формированием первичного почвенного покрова на литосферной оболочке суши.

На первых порах освоения растениями литосферной оболочки суши подзолистый процесс проявлялся не в «чистом» виде, а с наложением болотного: образование маломощного слоя торфа и оглеение. В дальнейшем по мере адаптации хвойных к жизни в условиях суши подзолообразование приобретало большую самостоятельность и «чистоту» проявления. Под пологом хвойных лесов происходило становление подзолообразовательного процесса.

Суша во времена литоземного периода развития биосферы характеризовалась физико-географическим разнообразием слагавших ее отдельных территорий. Неоднородность поверхности была обусловлена климатической зональностью, которую усложняли рельеф и состав горных пород.

Общая тенденция эволюционного развития представителей зеленого ствола растительного мира, в том числе цветковых, состояла в следующем: чем дальше уходил вид от водных предков, тем менее требовательным он становится к повышенному увлажнению среды своего обитания.

Следовательно, первые представители цветковых растений были более требовательны к увлажнению среды обитания, чем виды, появлявшиеся позже.

Под сообществами относительно влаголюбивых цветковых растений могли формироваться почвы с повышенной влажностью профиля, например луговоболотные, луговые. Кроме того, дерновый процесс вполне мог накладываться на подзолистый, что приводило к появлению почв, подобных современным дерново-подзолистым. С возникновением новых видов, более выносливых и устойчивых к недостатку влаги, осуществлялось постепенное по мере усиления сухости климата заселение растениями территории суши и зарождение под их сообществами таких новых (зональных) типов почв, как серые лесные, черноземы, каштановые, сероземы.

На рубеже мезозойской и кайнозойской эр, примерно 70 млн лет назад, в основном завершилось становление современных растительных формаций природных зон и зональных типов почв.

Почвообразование и эволюция биосферы В истории развития биосферы отмечены периоды, сопровождавшиеся массовыми вымираниями организмов — биосферные кризисы или кризисные эпохи.

Крупные вымирания морских и наземных животных происходили в конце ордовика, на рубежах пермского и триасового, триасового и юрского, мелового и третичного периодов.

Катастрофы — явления случайные, и организмы к ним эволюционно не были подготовлены. Поэтому виды и группы организмов после таких непредсказуемых событий могли сохраниться и выжить благодаря «счастливой» случайности, а их эволюционный прогресс, достигавшийся на протяжении эпох, сведен на нет.

В конце литоземного периода происходит коренное преобразование органического мира. Вымирают многие группы высших растений, сокращается количество цикадовых и гинкговых. В наземной флоре происходит постепенная смена мезозойской растительности растительностью современного облика. Господствующее положение занимают цветковые растения. В морях исчезают аммониты и основные группы белемнитов, изменяется состав фораминифер и других беспозвоночных животных. Вымирают динозавры, а также летающие и плавающие виды пресмыкающихся. На литосферной оболочке суши сформировался почвенный покров. Появились все современные типы почв.

Почвообразование могло влиять на эволюцию биоты двояким путем: через изменения внешних условий при участии почвообразования, и напрямую, т. е. непосредственно через почву как среду обитания.

Формирование почвенно-растительного покрова на суше ознаменовало новый этап в развитии водной биоты. Корневые системы растений приобретали способность активно осваивать большие объемы верхнего слоя литосферы и вовлекать в почвообразование и биологический круговорот значительные количества зольных элементов, что приводило к сокращению объемов стока химических элементов в водоемы. Эти процессы продолжались в течение всего мезозоя и сопровождались очередным снижением минерализации вод Мирового океана и, следовательно, изменением экологических условий жизни обитавших в нем организмов.

В палеоисторическое время почва могла выступать в качестве одного из сильных факторов среды, способствовавшего активизации обмена наследственной информацией между организмами.

Почва — основной носитель генетического разнообразия жизни на планете. И кто знает, возможно, высокие темпы видообразования и огромное разнообразие форм живых существ во многом обязаны почвообразованию, которое всегда сопровождало процесс эволюции организмов и биосферы в целом.