2.2. Вплив мікроорганізмів на мінеральний субстрат ґрунтоутворюючих порід.

Агентами руйнування і перетворення мінералів літосфери є продукти життєдіяльності ґрунтових мікроорганізмів. Внаслідок взаємодії цих компонентів відбувається мобілізація хімічних елементів, які законсервовані в кристалічних решітках мінералів для живлення різноманітних організмів біосфери.

Перетворення поверхневого шару літосфери ґрунтовими мікроорганізмами включає два протилежно спрямованих процеси: руйнування і новоутворення мінералів.

Руйнування мінералів. Експериментально доведено ефективна дія мікробних ферментів на мінерали, які містять елементи змінної валентності: сірку, залізо, марганець. Під дією відповідних ферментів ці елементи окислюються або відновлюються, що і приводить в решті решт до руйнування кристалічної решітки (Лялікова, 1970; Коровайко та інші, 1972). Таким шляхом мікроорганізми роду Thiobacullus руйнують пірит, халькопірит та інші сульфідні мінерали.

Другим агентом руйнування мінералів є мікробні слизі.

Крім ферментів і слизі універсальним засобом мобілізації елементів з кристалічних решіток є сильні хімічні реагенти, що продукуються мікроорганізмами у процесі метаболізму. Ці реагенти представлені різноманітними мінеральними і органічними кислотами, біогенними лугами та іншими сполуками.

Більшість сучасних дослідників цього питання вважають, що в процесах вивітрювання гірських порід і мінералів більшу роль відіграють не мінеральні, а органічні кислоти, які продукуються мікроскопічними грибами і бактеріями. Гриби утворюють і виділяють у навколишнє середовище (лісова підстилка, ґрунт) щавелеву, лимонну і глюконову кислоти; бактерії – молочну, оцтову, масляну, щавелеву, винну та інші. Серед цих кислот є такі, що здатні до утворення комплексних сполук – хелатів. Це підвищує їх агресивність по відношенню до мінералів. На думку деяких вчених хелатизація є одним з важливих процесів у ґрунтоутворенні.

Результатами біохімічної дії ґрунтових агентів вивітрювання на поверхневий шар літосфери є:

1. Переведення законсервованих в масивних глибах і кристалічних решітках речовин літосфери в рухомий стан. Досягається це шляхом подрібнення (при фізичному і біохімічному вивітрюванні) грубих уламків гірських порід до таких розмірів часток, які здатні мігрувати на значні відстані (перенесення вітром, водою).

2. Переведення значної кількості речовин поверхневих шарів літосфери у колоїдні та істинні розчини, які мають високу міграційну здатність. З водними потоками вони мігрують через континентальні простори до глибин Світового океану.

3. Утворення фонду лабільних сполук і елементів, які створюють необхідні передумови для протікання різного роду колообігів речовин. Це, в свою чергу, забезпечує динамічний розвиток і функціонування зони гіпергенезу. (Термін «гіпергенез» запропонував акад. А.Е. Ферсман (1932) для визначення всіх процесів зміни мінералів і гірських порід у поверхневих шарах літосфери).

4. Важливим наслідком ґрунтового вивітрювання є різке зростання питомої поверхні тонкодисперсних часток, утворених після подрібнення масивно-кристалічних порід. Уявлення про розміри поверхні механічних часток, що виникли в результаті дії ґрунтоутворюючого процесу, показують такі розрахунки. Сумарна поверхня часток 1 м³ суглинку становить близько 10 км², а поверхня 1 м³ скельної породи становить всього 6 м². Цей приклад показує, що в процесі вивітрювання сумарна активна поверхня продуктів вивітрювання збільшується у сотні тисяч разів.

Різке зростання активної поверхні має величезне значення для процесів, які відбуваються в ґрунтах та верхніх шарах літосфери. При цьому вивільняється велика кількість молекулярних сил, які вступають у взаємодію з новим середовищем. Поверхневі сили зумовлюють появу нової властивості тонкодисперсних часток – вбирної (поглинальної) здатності. У природі відбуваються процеси поглинання газів, парів, рідин, адсорбція молекул, хімічних елементів.

5. Найважливішою зміною в літосфері, яка відбулась під дією і при участі мобільних продуктів ґрунтоутворення є синтез різноманітних мінералів та концентрація ряду елементів в зоні гіпергенезу.

Прикладами таких мінералів є:

а) перетворення гелів кремнезему у кварц за схемою опал – халцедон – кварц;

б) новоутворення коагелей глинозему (колоїдні сполуки алюмінію з кремнеземом);

в) колоїдальний гідрооксид заліза (активна форма);

г) вадозні мінерали фосфору, марганцю, легкорозчинні вуглекислі, сірчанокислі, хлористі солі та інші;

д) складні органо-мінеральні сполуки;

е) глинисті мінерали.