Формы в мире почв

Уровень III, элементарные специфические ячейки размером 10—100 А с тождественными формами и параметрами блоков: диаметр 10–20 А, высота 10–30 А, расстояние между слоями по вертикали 2,3–3,6 А, число слоев, расположенных параллельно, 4–6; угол кручения создает спиральную пространственную правизну-левизну (рис. 8, III). Преобладают ячейки: а — молекулы ДНК, б — глинного минерала (галлуазита), в, г — гуминовой кислоты^[11].

Макромолекулы этого уровня «подражают» по форме одна другой, как бы стараясь одинаково отразиться в зеркале. Отражение в неживой природе подобно примитивной памяти; это процесс адекватного соответствия форм, их взаимного запечатления, передачи основных структурных качеств молекул. При образовании устойчивых почвенных молекул из неустойчивых необходимо, чтобы последние имели упорядоченность, обусловленную какими-то предпочтительными стереохимическими отношениями. В противном случае, если бы молекулы образовывали неустойчивые, хаотичные структуры, их физические свойства были бы непредсказуемыми, а их функции (например, плодородие) невыполнимыми.

Предполагают, что взаимодействие органических и минеральных молекул в современных естественных условиях приводит к созданию специфического для почв органо-глинного минерала (Ковда, Трубин, 1977). Местоположение его составных частей в иерархии почвенных тел рассчитано теоретически (Ковалева и др., 1984). При этом возникает предположение о возможной информационной роли молекулы ДНК в структурообразовании. Этот биополимер в относительно больших количествах в свободном состоянии находится в почвах и коррелирует с содержанием гумуса (работы И. В. Асеевой, Н. С. Паникова, О. Т. Самко, Д. Г. Звягинцева). Видимо, молекулы ДНК почвенных растительных и микроскопических живых организмов контролируют, правда, в очень коротком жизненном цикле, при отмирании клеток, наследственные признаки. Вероятно, в почвах молекулы ДНК и РНК способны «размножаться», синтезируя полимеры с помощью минеральных матриц как источников информации кода. Сочетание минералогического кода с кодом нуклеиновых кислот, по-видимому, может дать матричный синтез органо-глинных минералов — первичных почвенных тел. Эта идея требует строгой проверки.

Уровень IV, ядра конденсации коллоидных частиц размером 100—1000 А. По данным академика Е. Н. Мишустина (1975), любому типу почв соответствует своя микробная ассоциация, каждая с доминантными формами микроорганизмов. Геометрическое соответствие форм микроорганизмов типам почв еще не выявлено, но многое видно из микрофотографий (рис. 8, IV): а — кристаллы бацилл (Вайнштейн, 1979), б, в — вирусы (Феннер и др., 1977). Вирусы и микроорганизмы выполняют огромную разрушительную и созидательную роль при почвообразовании. Но и сами по себе они, как физические тела, служат центрами агрегации, или затравками, определяя конфигурацию почвенных тел следующего уровня.

Микроорганизмы могут иметь формы: 1) спиральные, или палочковидные; 2) изометрические, или сферические; 3) симметричных многогранников, или икосаэдрические. Так, в черноземах преобладают изометрические микробы, образующие микроагрегаты почв сферической формы — наиболее «выгодные» энергетически природные структуры. В каштановых и подзолистых почвах развиты спиральные микробы, образующие призматические агрегаты.

Уровень V, первичные коллоиды размером до 10000 А. Образуют агрегаты иловатой фракции (менее 0,001 мм) почв; их структура определяется симметрией микробных пейзажей (рис. 8, V). Каждый из этих микробных узоров, как видно на фотографиях, имеет определенную симметрию: а — плоской кристаллографической решетки (гексагональную, косоугольную), б — спиральную, в — радиальную, г — бордюрную.

Уровень VI, ультрамикроагрегатный. Твердые органо-минеральные частицы размером около 100000 А, образующие агрегаты фракции «физическая глина». Они изучаются по микроскопическим срезам почв — шлифам. Здесь организующая роль принадлежит плазме — подвижной части почв; в ней упорядоченно рассеяны минеральные зерна — скелет. Плазма, видимо, создает пленки-мембраны, через которые осуществляется избирательная миграция ионов, способствующая возникновению разности потенциалов.

На рис. 8, VI схематично показана симметрия взаимного расположения коллоидных частиц различных почв: а, б — черноземов, гексагональная, в — серых лесных, квадратная; а — каштановых и подзолистых, ромбическая, д — такырных, слоистая, е — болотных и луговых, концентрическая.

Уровень VII, микроагрегатный. Твердые органоминеральные частицы размером 0,1–1 мм, возникшие в результате агрегации более мелких частичек. Почвообразование — это прежде всего агрегация, что и запечатлено на фотографиях шлифов (рис. 8, VII).