Глубокое время: докембрийские коры Амазонки

Основу тропического леса Амазонки составляют некоторые из древнейших открытых пород на планете. Геологическая история начинается более 2,5 млрд лет назад с образования Гвианского щита на севере и Бразильского щита на юге. Эти массивные кратоны состоят из древних, сильно размытых гранитов и гринстоновых поясов, которые сопротивлялись тектоническим силам собравшегося суперконтинента Пангея. Их долговременная стабильность создала жесткий подвал, на котором впоследствии будет развиваться бассейн Амазонки.

В палеозойскую эпоху пространство между этими двумя щитами было зоной оседания. Мелкие моря неоднократно вторгались в эту впадину, откладывая толстые слои песчаника, сланца и известняка. Эти палеозойские отложения, ныне глубоко погребенные, содержат значительные запасы нефти и газа под западной Амазонкой. К мезозойской эпохе суперконтинент Гондвана начал распадаться, что привело к обширной вулканической активности, которая покрывала большие части щитов затопленными базальтами. Эти древние базальтовые потоки позже выветрились в некоторые из самых богатых питательными веществами, хотя и редких, почв в Амазонии. Медленное, устойчивое выветривание Гвианы и бразильских щитов в течение сотен миллионов лет производило глубокие, сильно выщелоченные и бедные питательными веществами латозоли, которые доминируют сегодня в стабильных межфлювах.

Плейстоценовые оледенения и современная сеть дренажа

Циклическое продвижение и отступление ледников в Северном полушарии в эпоху плейстоцена оказало прямое влияние на бассейн Амазонки, несмотря на отсутствие ледников в низменных тропиках. Основным драйвером были колебания уровня моря. Во время ледниковых максимумов уровень моря упал на целых 120 метров. Это обнажило континентальный шельф и значительно покрутило градиент реки Амазонки. Река ответила вырубкой глубоких долин в собственные поймы, процесс, известный как разрез.

Эти драматические изменения базового уровня в корне сформировали дренажную сеть. Река Амазонка и ее основные притоки вырезали укрепленные долины, создавая современные системы террас. Когда уровни моря снова поднимались в межледниковые периоды, эти долины были затоплены, создавая современные *várzea* (беловодные поймы) и *igapó* (черноводные поймы). Река агрессивно извивалась через агрегированную пойму, откладывая толстые последовательности осадка. Взаимодействие между этими ледниковыми циклами и субстратом является основным фактором экстремальной геоморфической неоднородности бассейна Амазонки, создавая лоскутное одеяло из высоких *terra firme* террас, низменных пойм и заброшенных речных каналов.

Плейстоценовая рефугия и биоразнообразие

Пыльцевые записи и осадочные керны из озер через Амазонку предполагают, что плейстоценовые оледенения не были равномерно влажными. Периоды значительной засушливости произошли, коррелируя с ледниковыми достижениями. Это привело к фрагментации леса на более мелкие участки, разделенные саванной и сухим лесом. Эти изолированные лесные блоки действовали как рефугия, где виды выживали во время сухих фаз. Изоляция популяций в этих рефугиях - часто расположенных на стабильных, хорошо орошаемых склонах бразильских и Гвиановских щитов - широко цитируется объяснение исключительного разнообразия животных и растений в регионе. Хотя гипотеза рефугии остается предметом обсуждения, основная геологическая стабильность щитов обеспечила топографическую и гидрологическую согласованность, необходимую для сохранения лесов через климатические крайности.

Андская орогения: восстановление бассейна

Возможно, единственным наиболее преобразующим событием в геологической истории Амазонки был подъем Анд. Начиная с мелового периода и ускоряясь через кайнозойскую эру, субдукция плиты Наска под южноамериканской плитой генерировала огромные компрессионные силы. Это тектоническое столкновение не было мгновенным; оно происходило в отчетливых импульсах. Первая крупная фаза в позднем меле создала Западную Кордильеру, в то время как основная фаза подъема в миоцене (около 15-10 миллионов лет назад) перенаправила всю систему реки Амазонки.

До того, как Анды поднялись до своей нынешней высоты, река Амазонка текла на запад в Тихий океан. Восходящие Анды создали массивный топографический барьер, эффективно подавляя западный поток. Результатом стало колоссальное внутреннее море — система Пебаса, которая покрывала большую часть западной Амазонии в течение миллионов лет. Это обширное мелководное водно-болотное угодье было средой эндемического излучения для моллюсков, рептилий и рыб. В конце концов, эта мега-водно-болотная угодья, заполненная андскими отложениями. Как только бассейн заполнился до его края, река была вынуждена прорваться через арку Пуруса, тонкую структурную высоту в центральном бассейне около Манауса. Это прорвавшееся событие, произошедшее примерно 11-10 миллионов лет назад, обратило вспять поток Амазонки, позволив ей стекать на восток в Атлантический океан.

Андский конвейерный пояс осадка

Анды не просто барьер; они являются основным источником плодородия для Амазонской поймы. В отличие от древних, выветрившихся почв щитов, Анды геологически молоды и быстро разрушаются. Горы богаты вулканическими породами и метаморфическими минералами. Реки, спускающиеся из Анд — Solimões, Madeira, Purus и Juruá — несут огромные нагрузки осадочных пород. Этот материал, известный как «Андская белая вода», богат минералами и органическим веществом. Он ежегодно пополняет пойменные почвы, создавая продуктивную экосистему *várzea *. Вся химия реки Амазонки доминирует в этом потоке осадочных пород. Без этого постоянного геологического обновления пойма Амазонки будет такой же бедной питательными веществами, как древние возвышенности, фундаментально изменяя способность леса поддерживать его огромную биомассу. Исследования, опубликованные в *Science * на Андском поднятии и Амазонском дренаже, подтвердили конкретные сроки этого реверса реки и его непосредственное влияние на эволюцию наземных и водных экосистем.

Современные формы рельефа: активная и древняя поверхность

Нынешний амазонский ландшафт является прямым отражением этих геологических процессов, его можно в широком смысле разделить на три различных режима, основанных на рельефе суши и гидрологическом режиме: предгорья Анд, щитовые возвышенности и центральные низменности.

Центральные низменности, в свою очередь, состоят из двух различных рельефов: *terra firme* (незатопленные возвышенности) и *várzea* (сезонно затопленные низменности). *terra firme* — самый обширный рельеф суши. Это древние, устойчивые террасы формации Ича и подобные плиоцен-плейстоценовые отложения, а также глубоко выветрившиеся поверхности щитов. Эти районы никогда не затоплены современными реками. Почвы здесь преимущественно оксизолы и ультизолы — глубокие, красные, кислые и бедные в непогодных минералах. Растительность на *terra firme* — классический амазонский тропический лес с высоким, закрытым пологом и разнообразными породами деревьев. Корневые системы неглубокие и почти полностью зависят от быстрого круговорота питательных веществ из разлагающегося листового помета («буквальный мат»).

*várzea* — динамичная, геологически активная среда. Она образует меандровые пояса основных притоков Анд. Здесь реки постоянно мигрируют, разрушая один берег и откладывая осадок на другой. Это создает мозаику последовательных растительных сообществ, от первопроходческих трав и кустарников до зрелого пойменного леса. *Várzea* почвы молоды, богаты питательными веществами (по сравнению с *terra firme*) и подвержены ежегодному наводнению. Форма суши характеризуется свитками, озёрами овец и равнинными поймами. Третий, менее распространенный рельеф суши — *igapó*, связанный с черноводными реками, такими как Рио-Негро. Эти реки истощают древние щитовые породы и почти лишены осадка. *igapó* вода окрашивается в темное цветение растворенным органическим углеродом (гуминовые кислоты). Почвы там преимущественно песчаные, кислые и чрезвычайно бедные питательными веществами. Растительность адаптирована к длительному, глубокому за

Роль подземного карста

Хотя менее документированные, чем другие формы рельефа, значительные карстовые области существуют в бассейне Амазонки, особенно в Амазонском Кратоне (например, в районе Серра-ду-Дивисор и районах штата Пара). Эти регионы находятся под карбонатными породами (известняк и доломит), которые со временем растворяются в дождевой воде. Этот процесс создает отчетливую форму грунта воронок, пещер и подземных дренажных систем. Эти подземные реки являются уникальными экосистемами, укрывающими специализированную фауну, такую как слепые пещерные рыбы и ракообразные. Роспуск карбонатных пород в Амазонке способствует катионной нагрузке некоторых рек и представляет собой значительный, продолжающийся геохимический процесс эволюции ландшафта, который все еще плохо изучен.

Биогеоморфология: лес формирует Землю

Связь между тропическим лесом и лежащими в его основе формами суши не пассивна. Лес активно формирует ландшафт посредством нескольких биогеоморфологических процессов. Плотный навес перехватывает осадки, буферизируя воздействие капель дождя на почву и уменьшая эрозию. Обширные корневые системы связывают реголит и способствуют выработке органических кислот, ускоряющих выветривание породы. Сами деревья выступают в качестве «питательных насосов», извлекая минералы из глубины почвенного профиля и откладывая их на поверхность через листовой помет. Этот биологический цикл питательных веществ контролирует химию почвы и поток воды.

Большие стоянки бамбука, распространённые на юго-западе Амазонки, влияют на эрозию берегов рек и структуру лесов. Быстрое отмирание бамбука создает пробелы в навесе и вносит большое количество органического материала в землю. Термитские курганы и муравьиные гнезда являются значительными агентами биотурбации, переворачивая огромные количества почвы. В *várzea* сезонный рост самой реки является доминирующей геоморфической силой, но даже здесь лес стабилизирует вновь отложенные бары и предотвращает быструю эрозию берегов рек. Амазонка — это не ландшафт, который просто содержит лес; это ландшафт, который был спроектирован лесом на протяжении миллионов лет. Глубокие профили выветривания (regolith) фирмы *terra* являются прямым продуктом этой биологической и химической атаки на докембрийскую и третичную породу.

Terra Preta: Антропогенная форма земли

Ни одно обсуждение амазонских рельефов не является полным без упоминания *Terra Preta de Índio* (Амазонские темные Земли). Это участки исключительно плодородной, черной, богатой углеродом почвы, найденные разбросанными по обычно бедному *terra firme* ландшафту. Они не являются природными геологическими отложениями; они являются антропогенными почвенными горизонтами, созданными доколумбовыми популяциями за столетия оккупации. Эти почвы содержат высокие концентрации древесного угля, керамических осколков и органического вещества. Они представляют собой человеческую модификацию геологического субстрата в значительных масштабах, создавая устойчивые, плодородные рельефы, которые сохраняются в течение более тысячи лет после того, как население, которое их создало, исчезло. Существование *terra preta* демонстрирует, что человеческая деятельность является геологическим агентом в Амазонке, превращая иначе бедную *terra firme* в продуктивные сельскохозяйственные земли. Это имеет серьезные последствия для понимания несущей способности древней Амазонии и предлагает модели для устойчивого управления почвой сегодня.

Современные угрозы и геологическая устойчивость

Геологическая ткань Амазонки в настоящее время находится под сильным стрессом от деятельности человека. Самой явной угрозой является обезлесение, которое непосредственно изменяет петлю обратной связи форма рельефа и гидрологии. Когда лес удаляется с склонов *terra firme*, почва подвергается прямым осадкам. Это ускоряет эрозию поверхности, приводя к образованию оврагов и быстрой потере бедного питательными веществами верхнего слоя почвы. Этот осадок смывается в ручьи и реки, увеличивая мутность и изменяя морфологию каналов. В *várzea* обезлесение для скотоводства и соевого хозяйства разрушает прибрежный буфер, который стабилизирует берега рек, что приводит к ускоренной эрозии берегов и осаждению речных каналов.

Крупномасштабная добыча золота, железной руды, бокситов и меди представляет собой прямое нападение на сами рельефы. Открытая добыча удаляет целые холмы и заполняется долиной. Обработка золотой руды с использованием ртути, особенно в высокогорье Гвианского щита, высвобождает высокотоксичный нейротоксин в экосистему. Эта ртуть попадает в пищевую цепь и накапливается в речных отложениях, становясь постоянным геологическим загрязнителем. Строительство крупных гидроэлектростанций на притоках Амазонки (например, Бело Монте, Санто-Антонио) фундаментально изменяет режим переноса осадков реки. Эти плотины захватывают андский осадок, который строит *várzea*, что приводит к эрозии вниз по течению и потере плодородия пойм. Сами водохранилища затопляют обширные районы *terra firme*, создавая новые водные экосистемы и выпуская метан (мощный парниковый газ) из разлагающегося органического вещества.

Переломные точки климата и стабильность ландшафта

Геологические процессы, которые построили Амазонку, работают на тысячелетних временных масштабах. Изменение климата в настоящее время является серьезной угрозой, действующей на человеческих временных масштабах. Обезлесение усиливает изменение климата за счет сокращения испарения и изменения региональных моделей осадков. Существует самоусиливающаяся петля обратной связи, где обезлесение приводит к более длительному сухому сезону, что делает оставшийся лес более уязвимым для огня, что приводит к большей обезлесенности. Этот процесс угрожает вытолкнуть тропический лес Амазонки за «переломную точку» в состояние, подобное саванне. Если лес рухнет, биогеоморфологические обратные связи, которые поддерживают почвы *terra firme *, будут нарушены. Глубокие, влажные корневые коврики, которые поддерживают лес, высохнут и разлагаются.

Геологические формы Амазонки устойчивы, но не неразрушимы. Древние щитовые породы будут сохраняться, но тонкий шпон почвы и сложные гидрологические циклы, определяющие тропические леса, очень чувствительны к современным антропогенным воздействиям. Удаление леса не только изменяет биологию; оно фундаментально изменяет темпы эрозии, химию рек и стабильность пойм. Бассейн Амазонки, сформированный миллиардами лет тектоники и климата, в настоящее время быстро изменяется одним видом. Понимание форм рельефа, лежащих в основе этой экосистемы, от древних кратонов до динамичных *várzea *, является не просто академическим упражнением. Это важно для прогнозирования того, как лес будет реагировать на продолжающиеся изменения окружающей среды и для разработки эффективных стратегий сохранения, которые сохраняют не только полог, но и весь геологический фундамент, от которого зависит самый большой в мире тропический лес. Здоровье леса неразрывно связано со здоровьем подстилающей земли.