БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯОКЕАНА И ПОЧВ

Морфология океана и суши зеркально противоположна. Океан и почвы представляют собой сопряженные планетарные суперландшафты, геохимически связанные между собой. Суша в современную эпоху в целом является элювиальной системой. Океан в целом представляет собой аккумулятивную систему. Континенты (земная кора, кора выветривания, почвы, организмы) отдают путем наземного, подпочвенного, подземного и сверхглубокого водного стока в океан коллоидные и истинные растворы, органическое вещество, механические осадки. В год океан получает ’’гору” механических осадков высотой 10—16 км с основанием 1 км2, содержащих 7—8% СаС03, 1-3% органических веществ и 3-5% растворимых солей. Круговорот веществ в системе континенты—океан—верхняя мантия—континенты обогащает океан. На континентах путем выветривания, почвообразования и биометаболизма генерируются агрессивные кислоты и их соли, которые уходят в Мировой океан: хлориды, сульфаты, фосфаты, нитраты, бикарбонаты, карбонаты, гуматы щелочей и щелочных земель и тяжелых металлов, фульваты Al, Fe, Мп, кремнезем, микроэлементы.

Амплитуда реакции среды на суше — pH от 2—3 до 10—12. В Мировом океане среда нейтрально-слабощелочная — pH 6,5—8.

Суша и почвы — царство разрушения минералов изверженных пород, неосинтеза и ресинтеза вторичных минералов (глин, окислов, солей). Боксит, каолинит, монтмориллонит — типичные педолиты. Суша — область испарительной и транспирационной аккумуляции и хемосадки вещества. Растворы на суше и в почвах достигают концентраций, неизвестных в океане - 250-450 г/л. В океане ведущая роль принадлежит биогенной и хемо- генной садке растворенных соединений (Si, Р, Са, S, Fe, Мп). Испарительная и траспирационная садка имеет подчиненное значение. В лагунах, эстуариях и дельтах оба процесса сочетаются. Океан ’’биогеннее” почв еще и потому, что жизнь в океане началась в докембрии. Но каустобиолиты (угли, торф, сапропель, гумус) — создания обводненной суши или эстуарных и дельтовых областей.

История геохимических отношений между океаном и сушей (включая

Рис. 61. Особенности фациального накопления осадков в океане а — тропики, б — аридные области (Страхов, 1963)

почвы) отражается в той био геохимической дифференциации веществ между ними, которая сложилась к нашему времени.

Ниже приводится химический состав почв и океана (%).

Такие элементы, как Si, Al, Fe, Mn, С, Р, N, Са, К, которые являются минеральной основой жизни и аккумулируются в почвенной оболочке, можно считать типичными ’’педофилами”. Другая группа элементов — ’’аквафилы” (Н, О, Na, Cl, S, Mg) составляет основу химического состава океана (Ковда, 1973).

Глубокой дифференциации подвергалось на нашей планете распределение углерода. Океан с его донными осадками СаС03, растворами бикарбонатов и органическим веществом — главный резервуар углерода. Атмосфера крайне обеднена углеродом. Однако живое вещество суши, почвенный гумус (3,5 • 1012 и 2,4 • 1012т соответственно), торфы и угли, созданные за 300-400 млн.лет, удерживают 6-7 млрд, т углерода в организованной форме. Наблюдается заметное накопление органического вещества на суше в последние геологические эпохи (2—2,5 млрд, т за четвертичный период). Источником влаги на суше является конденсация паров, образовавшихся в основном при испарении с поверхности океана.

Биопродукция почв, обводненность рек и озер зависят от количества атмосферных осадков, выпадающих на сушу (~37—40 • 104км3). Это лишь доли процента запасов воды в Мировом океане. Образование нефтяной пленки на поверхности океана может уменьшить испарение и усилить частоту засух на суше, сократить поверхностный сток. Важно предотвратить это явление и найти способ увеличения испарения влаги океана.

Особая роль в биогеохимии планеты принадлежит прибрежной и шельфовой зонам мелководий (лагуны, эстуарии, дельты). Это области наибольшей биологической продуктивности. Здесь границы и зоны контактов разбавленных и концентрированных растворов, аэробного и анаэробного режимов среды, преобладания твердой и господства жидкой фазы. В этой обширной земноводной полосе происходит весьма интенсивное взаимодействие продуктов, поступающих со стороны суши и со стороны океана. Это область общепланетарной биогеохимической аккумуляции механических, химических и особенно биогенных осадков, подводного и гидро- морфного почвообразования. Ниже приводятся биогеохимические группы химических элементов почв и вод океана1:

Аквафилы              Н, О, Na, Cl, S, Mg

Педофилы              О*, Si, Al, Fe**, С, P, N***. Ca, К Mn****

Педоаквафилы              О, Na, S, Mg

Сухопутные биофилы С, P, S, N, К, Ca, О, H

Интересные обобщения H.M. Страхова (1963) показали, что в поступающих в океан продуктах континентального выветривания и почвообразования продолжаются процессы дифференциации и групповой аккумуляции, начавшиеся на суше. В условиях влажного тропического климата в лагунной полосе идет резко выраженное накопление органогенного углерода (угли и горючце сланцы), бокситов, окислов железа, марганца, фосфатов, кремниевых опок, глауконита, доломита и известняков. Эти продукты принесены с континента в результате глубокого длительного влажно-тропического выветривания и выноса.

На суше, расположенной в сухом климате, вынос этой группы соединений в океан весьма ослаблен. Поэтому в лагунах и шельфе береговых мелководий в аридном климате ослаблена аккумуляция органических веществ, глинозема, окислов железа и марганца, фосфатов Зато в лагунах и у берегов аридных областей благодаря испарению идет интенсивное накопление химических осадков: гипсов, калийных солей, NaCl; сильно выражены доломитизация и накопление углекислого кальция. При трансгрессиях и регрессиях морей эти осадки вовлекаются в наземное почвообразование на обширных прибрежных низменностях (рис. 61).