Почвообразовательный процесс по Вильямсу

     Но, как всякий промежуточный продукт, аммиак представляет вещество, очень  малоустойчивое, неспособное в природных условиях к накоплению в сколько-нибудь заметных количествах при обычных термодинамических условиях. Он быстро подвергается дальнейшему изменению в азотистую и азотную кислоты. Этому переходу, совершающемуся под влиянием других членов сообщества аэробных бактерий, в сильной мере способствует как усреднение аммиака гуминовой кислотой, так и обратное усреднение гуминовой кислоты аммиаком, ибо как резко выраженная кислая реакция среды, так одинаково и сильно выраженная щёлочность её служат в равной мере препятствиями для развития аэробных бактерий. Присутствие в разлагающейся среде угольной кислоты при ясно выраженных аэробных условиях не может заметно влиять на освобождение среды от свободного аммиака, так как при условии хорошего проветривания (необходимого условия аэробиозиса) могущая образоваться углеаммиачная соль является соединением неустойчивым и будет вновь диссоциировать на свободный аммиак и угольную кислоту.

     Влияние свойств гуминовой  кислоты на ход  аэробного бактериального процесса

     Когда под влиянием бактерий, окисляющих аммиак  в азотистую кислоту, из гуминово-аммиачной соли вновь освободится свободная гуминовая кислота, она явится уже совершенно лишённой своих токсических свойств по отношению к аэробным бактериям. При выделении из своих солей гуминовая кислота всегда получается в форме денатурированной её разности, нерастворимой в воде, в виде так называемого гумина, который при дальнейшем высушивании, даже при невысокой температуре, или при замораживании переходит из студенистого состояния гидрогеля в состояние твёрдого нерастворимого в воде геля.

     В такой же форме выделяется гуминовая кислота при воздействии образовавшихся азотной и азотистой кислот на не разрушенную ещё процессом нитрификации гуминово-аммиачную соль. В результате этого круга явлений беспрепятственно идёт не только процесс аэробного разрушения растительных остатков, но и сам гумин при ясно выраженном преобладании аэробных условий также быстро разлагается на воду, угольную и азотную кислоту, не успевая перейти из состояния гидрогеля в гель. Благодаря этому среда быстро и нацело освобождается от мёртвого органического вещества, как мы это видим на примере среднеазиатских, так называемых лёссовых почв и на крупнозернистых внепойменных песках нашей зоны.

     Общие свойства аэробного  процесса

     Как непосредственный результат полного сгорания в материнской породе мёртвых растительных остатков, под влиянием господства в ней аэробных условий и, следовательно, невозможности накопления в ней органического вещества, явится освобождение в ней зольных элементов сгоревшего органического вещества в форме минеральных окисленных соединений.

     В зависимости от условий, в которых  залегает такая порода, избыток минеральных веществ, который ускользнул от поглощения новым поколением растительных сообществ, населяющих породу, а также и те вещества, которые входят в состав растительного организма не как безусловно необходимые питательные вещества, а только вследствие их содержания в породе, могут подвергаться различной дальнейшей участи. В случае залегания крупнозернистой, или структурной, или трещиноватой породы в условиях значительного увлажнения, когда порода в течение года промывается выпадающими атмосферными осадками настолько, что проникающая в неё атмосферная вода достигает потока грунтовых вод, минеральные соли, растворённые в насыщенной углекислотой почвенной воде, уносятся  потоком  грунтовой воды, и почва ежегодно в значительной мере освобождается от образовавшихся в ней солей. В случае же мелкозернистой, бесструктурной, неспособной образовать трещины породы, когда не осуществляется ежегодная промывка почвы или когда те же условия отсутствия промывки являются результатом особенностей рельефа или других местных условий, освободившиеся в породе соли, растворённые в почвенной воде, будут беспрерывно циркулировать в толще породы и почвы, то опускаясь вместе с нисходящим током жидкости, то поднимаясь к поверхностным слоям почвы или даже образуя на ней выцветы и корки солей по мере испарения воды с поверхности почвы. Это попеременное передвижение носит название миграции солей.

     Аэробный  бактериальный процесс разложения органического вещества является по существу своему процессом окислительным и, как таковой, очевидно, не может внести в элементы материнской породы каких бы то ни было новых изменений, так как материнская порода представляет конечный продукт воздействия на горную породу агентов атмосферы, в том числе и кислорода. Все элементы материнской породы представляют крайнюю степень окисления, возможную при существующих термодинамических условиях земной поверхности, и неспособны к дальнейшему окислению при сохранении тех  же условий.

     Грибное разложение мертвого органического вещества

     Грибное разложение мёртвого органического мертвого вещества в чистом виде в природных условиях  устанавливается в такой среде, в которой осуществлены аэробные условия, но в которой развитие аэробных бактерий встречает препятствие в силу неблагоприятных для этих организмов свойств среды. По-видимому, главным неблагоприятным для бактерий свойством среды является содержание в ней трудно растворимых в воде веществ кислотного характера.

     Наблюдение  показывает, что все части деревянистых растений не подвергаются совершенно разрушению бактериями. В длинном списке растительных паразитов и сапрофитов древесных пород мы совершенно не встречаем бактерий — на всех частях деревянистых растений развиваются исключительно грибы.

     Роль  дубильных веществ  и смол в процессе грибного разложения

     Если  мы станем искать причину этого явления, то единственною разницей в составе неспособного подвергаться бактериальному разложению органического вещества деревянистых растений, в отличие от такового травянистых растений, которую мы будем в состоянии привести, будет содержание в деревянистых растениях дубильных веществ.

     Дубильные вещества и их трудно растворимые  в воде дериваты - флобафены содержатся во всех без исключения органах деревянистых растений часто в очень значительном количестве. У травянистых растений мы встречаем дубильные вещества сравнительно редко и то преимущественно в плодовых оболочках, в листьях же и стеблях этих растений они встречаются лишь у единичных видов.

     Кроме того, в очень значительном числе  деревянистых растений встречаются также и нелетучие смолы, не встречающиеся совершенно в органах травянистых растений.

     Как дубильные вещества, так и смолы  не только сами не подвергаются бактериальному разложению, но присутствие их или их производных защищает наиболее легко подвергающиеся разложению органические вещества от разрушения бактериями. Всем известный пример этого мы видим в процессе дубления кож.

     Таким образом, в природных условиях мёртвые  остатки деревянистых растений могут разлагаться только под влиянием воздействия на них грибов.

     Невозможность развития бактерий на остатках деревянистых растений настолько резко сказывается в природе, что в случае, если остатки деревянистых растений попадают в анаэробные условия, где грибы, как организмы аэробные, самостоятельно развиваться не могут, эти остатки совсем не подвергаются разрушению, сохраняясь в течение тысячелетий. Пример такого сохранения деревянистого органического вещества в условиях анаэробиозиса мы видим в дубовых кряжах, сохраняющихся на дне рек, в стволах сосны, ели, ольхи и берёзы, лежащих нетронутыми в глубине торфяной массы в болотах. Единственным изменением, претерпеваемым древесиной в этих условиях, является её инкрустация растворёнными в воде веществами, часто приводящая к частичному или полному окаменению таких стволов или к почернению их в случае содержания в воде солей закиси железа, дающих с дубильными веществами дерева чёрную или вяленую окраску (чёрный дуб).

     Требования, предъявляемые грибами  к среде

     Общие требования, предъявляемые грибами к среде, в которой они развиваются, несколько отличны от тех же требований аэробных бактерий. Мы видели, что в случае разложения органического вещества аэробными бактериями среда, в которой происходит разложение, как бы сама собою, благодаря совместной деятельности различных групп одного и того же сообщества аэробных бактерий, освобождается от вредных выделений организмов, живущих в этой среде.

     В случае развития грибов мы всегда сталкиваемся с образованием нового очень сложного, богатого азотом вещества — креновой кислоты, которую в силу этих её особенностей, как мы упоминали уже выше, мы можем рассматривать только как продукт жизнедеятельности грибов. Креновая кислота нелетуча, легкорастворима в воде и все её соли также растворимы в воде. Под влиянием жизнедеятельности грибов органическое вещество распадается на воду, угольную кислоту и свободный азот. Аммиак при этом разложении в свободном состоянии в окружающую среду не выделяется, а немедленно по образованию, усваивается самими низшими грибами, и, таким образом, при этом процессе не образуется основания, которое могло бы связать свободную нелетучую креновую кислоту в безвредную нейтральную соль.

     Содержание  в материнской породе карбонатов, могущих усреднить креновую кислоту, также не может играть роли, так как ежегодное скопление мёртвого деревянистого органического вещества происходит над поверхностью материнской породы, и, следовательно, процесс его разложения почти не подвергается влиянию химических свойств материнской породы.

     Необходимость наличности нисходящего  тока воды для грибного процесса

     Поэтому единственным возможным способом обезвреживания среды, в которой развивается грибной процесс разложения, является выщелачивание образующейся креновой кислоты из горизонта  жизнедеятельности грибного растительного сообщества, или, другими словами, существование длительного нисходящего тока воды в этом горизонте.

     Очевидно, что обратный, восходящий ток воды в области развития грибного растительного сообщества даже в том случае, когда он не произвёл бы нарушения аэробных условий среды, повлёк бы за собой постепенное увеличение концентрации креновой кислоты в вышеупомянутой области. Креновая кислота, достигнув предельной концентрации, допускающей развитие грибных организмов, прекратила бы дальнейшее разложение мёртвого органического вещества. В дальнейшем мы увидим, что в природе довольно часто осуществляются подобные условия, и они приводят действительно к прекращению разложения мёртвого органического вещества деревянистых растений или, другими словами, к его накоплению

     Общие свойства грибного процесса разложения

     В том случае, когда находятся налицо все условия грибного разложения органического вещества, т. е. когда имеется наличность мертвых остатков деревянистых растений, залегающих в аэробных условиях и при господстве в них нисходящего тока воды, разложение органического вещества, как и при бактериальном аэробном процессе, совершается быстро и полно и накопления органического вещества не происходит.

     Минерализирующиеся  зольные элементы органического  вещества встречают в данном случае ещё лучшие условия своего растворения, благодаря наличности растворимой в воде креновой кислоты, все соли которой в воде растворимы и поэтому все они будут увлекаться нисходящим током воды в нижние горизонты материнской породы.

     Что касается влияния грибного процесса разложения органического вещества на материнскую породу, то сам процесс, как таковой, не может оказать на породу прямого влияния уже потому, что он протекает над ней.

     Но  зато так же, как и аэробный бактериальный  процесс, он оказывает косвенное  влияние на характер условий, создающихся в ниже лежащей породе. Жадно поглощая для своего осуществления кислород воздуха, оба эти процесса своим существованием в верхних слоях материнской породы или над нею обусловят неизбежность наличности анаэробных условий в ближайших глубже лежащих горизонтах материнской породы.

     Условия воздействия креновой кислоты на породу

     Резким  отличием рассматриваемого процесса от бактериального будет воздействие продукта жизнедеятельности грибного растительного сообщества, креновой кислоты, на элементы материнской породы. Вдумываясь в характер создающегося комплекса условий, мы неизбежно придём к признанию возможности глубоких изменений материнской породы.

     Мы, действительно, имеем наличность чрезвычайно  легко растворимой в воде кислоты. Эта кислота в силу условий своего образования тотчас после своего возникновения непрерывно промывается через материнскую породу, ибо, как только прекратится нисходящий поток её раствора, так тотчас прекратится и процесс её образования. Все без исключения соли этой кислоты легко растворимы в воде. Очевидно, что при осуществлении всех этих условий должно быть чрезвычайно велико влияние креновой кислоты на все те элементы материнской породы, которые способны хотя бы к самому слабому взаимодействию с ней.

     Это воздействие креновой кислоты на материнскую породу составляет сущность подзолообразовательного процесса, к рассмотрению которого, как наиболее простого случая почвообразования, основанного главным образом на воздействии на материнскую породу спутников и продуктов разложения органического вещества, мы приступим в следующей главе. Рассмотрением этого процесса мы подготовим материал для изучения уже гораздо более сложного дернового процесса, основанного главным образом на взаимном влиянии условий среды на растительные сообщества и обратно растительных сообществ на изменение условий среды, ими обитаемой.