Геохимические ландшафты

Окислительно-восстановительная стадия развития биогенных ландшафтов самая короткая, но она лучше всего изучена. Ее можно разделить на три периода.

Геохимические ландшафты второй половины палеофита — девона, карбона и нижней перми. В девоне псилофитовая флора получает полное развитие и широкое распространение; она встречается в отложениях всех материков и, вероятно, в районах с влажным климатом начала осваивать автономные ландшафты. В начале девона растительный покров еще был представлен невысокими кустарниками, к середине этого периода— небольшими деревьями. В конце среднего девона псилофи- ты вымерли и на смену им в верхнем девоне пришла более высокоорганизованная флора папоротникообразных. В верхнем девоне уже существовали настоящие леса. Параллельно шло и развитие животного мира: на суше появились амфибии, продолжалось развитие рыб.

Наибольшее развитие бик и водная миграция, естественно, получили в условиях влажного климата. Характер автономных ландшафтов девона недостаточно ясен. Возможно, что растительный покров был невелик и все еще преобладали примитивные пустыни. Кустарниковая и древесная растительность была характерна, главным образом, для подчиненных ландшафтов, среди которых обособляется новый тип—лесные болота. В девоне были распространены и аридные районы с примитивно-пустынными ландшафтами. Верхний девон —вторая эпоха мощного солена- копления в лагунах.

В каменноугольном периоде широкое развитие получили палеофитные влажные тропики. Преобладала «вестфальская флора» из плаунов, папоротников и хвощей. Это были уже настоящие деревья высотой в несколько десятков метров. Подчиненную роль в лесах играли примитивные голосеменные. Подчиненные ландшафты представляли собой лесные болота, в которых происходило захоронение мертвых стволов деревьев, давших впоследствии мощные залежи углей.

В лесных болотах карбона интенсивно развивалось оглеение, вынос железа и марганца. Этими процессами Г. И. Бушинский объясняет образование огнеупорных глин, которые возникли в результате «отбеливания» в болотах красноземных континентальных отложений. Для континентальных отложений карбона также характерны сидериты, белые кварцевые пески, каолины, бокситы.

В автономных ландшафтах интенсивно протекал бик, ежегодно разлагалось большое количество органического вещества, определяя кислую реакцию почвенных растворов и глубокое разложение подстилающих пород. Формировались мощные каолиновые коры выветривания. В каменнноугольном периоде, вероятно, существовали уже все основные классы влажных тропиков: кислый, кислый глеевый, аналоги падангов, Са-класс и Na—H2S-Knaccbi. Понятно, что ландшафты карбона были лишь аналогичны, но не тождественны современным влажным тропикам и отличались от них по видовому составу растительности, а, возможно, и по составу атмосферы. Предполагают, что во второй половине каменноугольного периода содержание кислорода в атмосфере было больше, чем в современную эпоху. С этим связывают существование в то время гигантских насекомых. Палеофит- ные влажные тропики скорее всего представляли собой самостоятельный тип ландшафта, но не исключается и более низкий таксономический ранг — семейство.

Накопление большой органической массы в палеофитных влажных тропиках, несомненно, знаменовало новый качественный этап в эволюции биосферы, определяло значительную роль жизни в миграции атомов. Однако это привело к противоречию в развитии жизни и ландшафтов в целом. Чем сильнее была в ландшафте биогенная аккумуляция, тем больше разлагалось остатков растений и животных, тем энергичнее была противоположная ветвь бика —минерализация. В почвах развивалось кислое выщелачивание, они теряли необходимые для питания растений подвижные соединения Са, К, Mg, Р, S, Си, Zn и других элементов. В результате в палеозойских лесах на основе этого механизма положительной обратной связи возникало минеральное голодание растений. Следовательно, чем лучше растение было обеспечено водой, светом и теплом, тем хуже было минеральное питание. Так биологический круговорот привел к противоречию между световым и минеральным питанием растений, растения сами стали ухудшать условия своего существования. Это грозное противоречие в развитии растительного мира, вероятно, послужило одной из движущих сил эволюционного процесса. Естественный отбор действовал в направлении преодоления противоречия.

В карбоне наряду с влажнотропической вестфальской зоной, существовали две влажноумеренные ЗОБЫ: тунгусская и гондванская, где бик отличался меньшей интенсивностью, арктической флоры не было. На материке Гондвана располагались аридные районы. Там, вероятно, еще широко были распространены примитивные пустыни.

В перми усилилась аридизация, площадь влажных тропиков уменьшилась. В этом периоде широко развивались красноцветные ландшафты, существовали и настоящие климатические пустыни, в лагунах шло соленакопление.

Большое влияние на геохимию ландшафтов оказал герцинскип орогенез и великое оледенение, охватившее в конце палеозоя южное полушарие — материк Гондвану.

В конце нижней перми многие папоротникообразные вымерли и на смену им во второй половине пермского периода пришла новая флора — голосеменные растения, которые господствовали на Земле до середины мелового периода.

Геохимические ландшафты мезофита — верхней перми, триаса, юры и нижнего мела. В течение мезофита продолжалась дальнейшая дифференциация и усложнение ландшафтного покрова Земли. Большую площадь занимали мезофитные влажные тропики, в которых доминировали голосеменные. На огромной площади, охватывающей всю Европу, Африку и Австралию, флора мезофита была однообразна. Геохимическое сопряжение ландшафтов носило, в общем, тот же характер, что и в карбоне — лесные автономные ландшафты с окислительной средой и мощной кислой корой выветривания сопрягались с лесными болотами в депрессиях рельефа. Подобные ландшафты особенно широко распространились в конце триаса и начале юры. На значительной части суши в это время преобладал жаркий и влажный климат, что и позволяет говорить о существовании влажных тропиков и субтропиков.

Характерное отличие мезофитных влажных тропиков — значительное уменьшение углеобразования, которое пока не нашло рационального объяснения.

Современные хвойные деревья содержат сравнительно мало золы, поэтому можно предположить, что и в лесных автономных ландшафтах мезофита биогенная аккумуляция водных мигрантов развивалась сравнительно слабо, а выщелачивание подвижных элементов из почв происходило интенсивно. В результате, как и в палеофите, условия существования растений ухудшались, плодородие почвы понижалось, они сильно выщелачивались, оподзоливались.

Тип биологического круговорота, господствовавший в палеофите и мезофите, мы называем консервативным. В современную эпоху он играет подчиненную роль, хотя в отдельных районах земного шара и занимает господствующее положение.

В конце палеозойской эры вслед за сменой растительности произошла смена животного мира. В конце перми на суше вымирают многие амфибии, насекомые. С начала мезозойской эры сушу, воду и воздух быстро завоевывают и достигают большого разнообразия и спецификации пресмыкающиеся. Поражают гигантские размеры некоторых ящеров. В это же время появились птицы и первые млекопитающие.

Наряду с влажными тропиками в мезофите были распространены и влажные умеренные и аридные районы. В последних, вероятно, все еще преобладали примитивные пустыни, в том числе красноцветные ландшафты.