Pedosfera

Pedosfera

La pedosfera (del Grec πέδον [pédon] sol o terra + σφαίρα [sfaíra] esfera) es referix al conjunt de sols de la Terra. És una capa discontínua que depén dels processos de formació i destrucció del sol. Existix en la interfase entre la litosfera, la atmòsfera, la hidrosfera i la biosfera.

La pedosfera es troba baix de la coberta vegetal de la biosfera i sobre la hidrosfera i la litosfera. El procés de formació del sol (pedogénesis) pot començar sense l'ajuda de la biologia, pero s'accelera significativament en presència de reaccions biològiques. La formació del sol comença en la descomposició química i/o física dels minerals per a formar el material inicial que se superpon al substrat del llit de roca. La biologia ho accelera al secretar composts àcits (àcit predominantment fúlvicos) que ajuden a trencar la roca. Els pioners biològics particulars són els líquenés, els verdets i les plantes portadores de llavors, pero es produïxen moltes atres reaccions inorgàniques que diversifican la composició química de la capa inicial del sol. Una volta que els productes de meteorización i descomposició s'acumulen, un cos coherent del sol permet la migració de decorreguts tant vertical com lateralment a través del perfil del sol, lo que causa el intercanvi iònic entre les fases sòlida, líquida i gaseosa. A mida que passa el temps, la geoquímica de la capa de sol es desviarà de la composició inicial del llit de roca i evolucionarà a una química que reflectix el tipo de reaccions que tenen lloc allí.

Meteorización i dissolució de minerals

Artícul principal → Meteorización.

El procés de formació del sol està dominat per la meteorización química dels minerals de silicat, ajudada per productes àcits de plantes pioneres i organismes, aixina com per aportes d'àcit carbónico procedents de l'atmòsfera. L'àcit carbónico es produïx en l'atmòsfera i en les capes del sol a través de la reacció de carbonatació.

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

És la forma dominant de meteorización química i contribuïx a la descomposició de minerals carbonatados com la calcita i la dolomita i de minerals silicatados com el feldespat. La descomposició del Na-feldespat, albita, pel àcit carbónico per a formar caolinita argila és la següent:

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{S}\mathrm{i}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_8+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+9\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}2\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{i}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_4$

L'evidència d'esta reacció en el camp seria nivells elevats de bicarbonato (Plantilla:Chem), ions de sodi i sílice en l'aigua de escorrentía.

La descomposició dels minerals carbonatados:

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{2+}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}$

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{2+}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-}$

La dissolució posterior d'àcit carbónico (H₂CO₃) i bicarbonato (Plantilla:Chem) produïx gas CO₂. L'oxidació també contribuïx en gran mida a la descomposició de molts minerals de silicat i a la formació de minerals secundaris (diagénesis) en el perfil primerenc del sol. L'oxidació del olivino (FeMgSiO₄) llibera ions de Fe, Mg i Si. El Mg és soluble en aigua i es transporta en la escorrentía, pero el Fe sol reaccionar en l'oxigen per a precipitar Fe₂O₃ (hematites), l'estat oxidado de l'òxit de ferro. El sofre, un subproducte de la matèria orgànica en descomposició, també reacciona en el ferro per a formar pirita (FES₂) en ambients reductors. La dissolució de la pirita conduïx a alts nivells de pH per l'elevació dels ions H⁺ i a una major precipitació de Fe₂O₃ canviant en última instància les condicions redox del mig ambient.

Biosfera

Artícul principal → Biosfera.

Els aportes de la biosfera poden començar en líquenes i atres microorganismes que segreguen àcit oxálico. Estos microorganismes, associats en la comunitat de líquenes o que habiten de forma independent en les roques, inclouen una série d'algues verdeazuladas, algues verdes, varis fongos i numeroses bactèries. Els líquenes han segut considerats durant molt temps com els pioners del desenroll del sol com sugerix la següent declaració de Isozaki de 1997:

La conversió inicial de la roca en sol la porten a terme els líquenes pioners i els seus successors, els verdets, en els que els rizoides similars a pèls assumixen el paper de raïls en descompondre la superfície en pols fina.<

No obstant, els líquenes no són necessàriament els únics organismes pioners ni la forma més primerenca de formació del sol, ya que s'ha documentat que les plantes en llavors poden ocupar una zona i colonisar-la més ràpidament que els líquenes. Ademés, la sedimentación eòlica (generada pel vent) pot produir altes taxes d'acumulació de sediment. No obstant, els líquenes poden soportar condicions més dures que la majoria de les plantes vasculars i, encara que tenen taxes de colonisació més llentes, constituïxen el grup dominant en regions alpines.

Els àcit orgànics lliberats per les raïls de les plantes inclouen àcit acètic i àcit cítric. Durant la descomposició de la matèria orgànica, la matèria vegetal llibera àcit fenòlic i els microbis del sol lliberen àcit húmic i àcit fúlvico. Estos àcit orgànics acceleren la meteorización química en combinar-se en alguns dels productes de la meteorización en un procés conegut com quelación. En el perfil del sol, estos àcit orgànics solen concentrar-se en la part superior del perfil, mentres que l'àcit carbónico eixercita un paper més important cap a la part inferior del perfil o per davall en l'aqüífer.

A mida que la columna de sol es desenrolla en acumulacions més grosses, animals més grans apleguen a habitar el sol i continuen alterant l'evolució química del seu respectiu caseta. Les cucs de terra airegen el sol i convertixen grans cantitats de matèria orgànica en ric humus, millorant la fertilitat del sol. Els menuts mamífers excavadors almagasenen aliments, crían i poden hibernar en la pedosfera, alterant el curs de l'evolució del sol. Els grans mamífers herbívors transporten nutrients en forma de residus rics en nitrogen i astes riques en fòsfor, mentres que els depredadors deixen montons d'ossos rics en fòsfor en la superfície del sol, lo que provoca un enriquiment localisat del sol.