Когда появились первые почвы на Земле и как они выглядели?

Наука и жизньНаука

Почвы внутри камня

Кандидат географических наук Никита Мергелов, Институт географии РАН.

Ландшафт антарктического оазиса Холмы Ларсеманн — естественного заповедника сообществ цианобактерий, водорослей, лишайников и мхов, а также область господства эндолитных систем.

Когда появились первые почвы на Земле и как они выглядели? Надо признаться, люди редко задаются этим вопросом. Широкой публике он представляется менее интересным по сравнению с тайной возникновения жизни на Земле, её распространённости во Вселенной. Между тем почвы и жизнь нерасторжимо соединены, во всяком случае на нашей планете, вот уже на протяжении нескольких миллиардов лет. А потому почвы могут многое рассказать о жизни в прошлом.

Мы — современники своего рода «гонки обнаружения» свидетельств былой деятельности организмов во всё более древних породах и почвах на Земле: от ископаемых микроорганизмов и их следов до особенностей элементного и изотопного состава вмещающего материала. Нижняя временнáя граница таких находок отодвигается в прошлое, и всё увереннее звучит поразительное предположение, что жизнь в той или иной форме была неотъемлемой частью нашей планеты с первых этапов её формирования. Идея В. И. Вернадского о геологически вечной биосфере не кажется такой уж фантастической. Пожалуй, только для первых 700 млн лет истории Земли (при её возрасте более 4,5 млрд лет) сегодня нет однозначных свидетельств существования организмов. Периодически появляются данные о находках следов организмов в породах старше 3,8 млрд лет, но они пока требуют разностороннего научного подтверждения.

Последовательность окаменевших микробных матов в аллювиальной почве возрастом 3,2 млрд лет. Тёмные прослои содержат органическое вещество — кероген. (Геологическая тропа в районе Барбертона, ЮАР.)

Формирование педосферы, то есть почвенной оболочки Земли, связано с самыми древними формами жизни, которые могли сильно повлиять на направление и скорость выветривания горных пород. Несколько миллиардов лет существования Земли — это, по сути, история коэволюции организмов, минералов и почв. С развитием биосферы связывают высокое разнообразие минералов на Земле. В отсутствие организмов число минералов было бы, по-видимому, в несколько раз меньше, чем известно сейчас, — их уже более 5 тысяч. С развитием биосферы почвы также менялись и усложнялись, а иногда исчезали. Редкие, наиболее древние из них, доходят до нас в литифицированном виде, то есть обнаруживаются внутри камня. Но и они несут уникальную запись о процессах, происходивших в момент их формирования в зоне контакта литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы.

Признаки былой структуры палеопротерозойской почвы (ЮАР). Исходный материал, заполнявший вертикальные и горизонтальные трещины, а также вмещающая почвенная масса подверглись очень сильным преобразованиям, но всё же сохранили различия в минералогическом составе.

Окаменевшие свидетели раннего докембрия

Речь идёт о самых древних почвах, существовавших в архее (4,0—2,5 млрд лет назад) и палеопротерозое (2,5—1,6 млрд лет назад). Это информационно «тёмные» времена: работая с палеозаписью в древнейших почвах и породах, мы выхватываем лишь отдельные мелкие и разрозненные детали огромного «сумрачного» пространства прошлого. И подобные детали — лучшее, что есть в руках учёных; на основании этих данных можно строить гипотезы, формировать научное знание.

Раннедокембрийские почвы сильно расходятся с привычным образом почв как в массовом сознании, так и в традиционном понимании почвоведения. Сейчас они представляют собой камень, горную породу, но, что очень важно, формировались до появления сосудистых растений с корневой системой, которые определяют облик современных почв и их аналогов лишь в последние 400 с небольшим миллионов лет. Биотические покровы докембрийских почв существовали в форме плёнок и матов, сложенных прокариотами и позже эукариотами1. Такие «плёночные» формы верхних органогенных горизонтов почв доминировали на протяжении как минимум двух, а возможно и трёх миллиардов лет. При этом раннедокембрийские почвы часто имели мощные многометровые профили, в формировании которых была велика роль физического и химического выветривания (например, под воздействием угольной кислоты).

Криптоэндолитная система — «тайная» жизнь в камне (Восточная Антарктида).

Не так уж много мест на Земле, где хорошо сохранились раннедокембрийские палеопочвы. Их можно найти в районе так называемых кратонов, то есть сохранившихся фундаментов древних платформ: например, в районе кратонов Каапвааль в Южной Африке или Пилбара в Австралии. Можно предположить, что многие почвы архея и палеопротерозоя пока не обнаружены. В России такие почвы, вероятно, ещё предстоит распознать среди кор выветривания2, например на Балтийском или Анабарском щитах древних платформ.

Один из лучших примеров раннедокембрийских палеопочв — почвы в окрестностях города Барбертон в ЮАР. Там можно совершить экскурсию по сорокакилометровой геологической тропе3 и своими глазами увидеть выходы архейских пород.

Среди них самые впечатляющие — многометровые толщи песчаников и конгломератов группы Мудиз (Moodies Group) возрастом около 3,2 млрд лет. Их материал был отложен в мелководьях на окраине древнего континента. Это была пограничная зона между сушей и морем. По-видимому, к ней прилегала огромная речная дельта. Последнее очень важно, так как характеризует среду на суше, в которой могли формироваться почвы. Осадки пронизаны тысячами тонких разветвляющихся прослоев от бурого до чёрного цвета. Это уцелевшие на протяжении более чем трёх миллиардов лет микробные маты. Если растворить в кислоте минеральные компоненты таких прослоев, то останется тёмное вещество — кероген — смесь труднорастворимых органических соединений, образовавшихся путём сложной трансформации исходного органического вещества микробного мата. Сохранность слоистой структуры древних микробных матов поразительна, а морфология на макроуровне очень близка к современным цианобактериальным матам периодически затопляемых участков суши и мелководий. Наличие таких биогенных покровов говорит о том, что поверхность отложений в определённые промежутки времени была стабильна и образовывались почвы. На аллювиально-морской равнине механизмы формирования почвенной толщи в самых общих чертах могли быть схожи с теми, что реализуются на некоторых участках дельт современных рек. В них при перерыве в поступлении осадка на поверхности успевает закрепиться растительный покров. Потом он погребается материалом, принесённым рекой, и поселение растительности вместе с почвообразованием возобновляется на новой поверхности. В периоды «речного покоя» пионерные микробные сообщества быстро дополняются или сменяются сообществами сосудистых растений с корневыми системами. Но это сейчас, а в архее поселялись микробные и формировались ассоциированные с ними древнейшие аллювиальные почвы.

Среди отложений группы Мудиз были также распознаны почвы периодически засушливых обстановок (то есть условий. — Прим. ред.). Благодаря процессам внутрипочвенного преобразования минеральной массы в сочетании с сезонным колебанием уровня грунтовых вод и интенсивным испарением в них формировались гипсовые и карбонатные округлые образования, так называемые конкреции.

Палеопочвы Восточного Трансвааля, также в ЮАР, дают аргументы в пользу существования организмов на суше 2,7—2,6 млрд лет назад. Элементный и изотопный состав этих палеопочв позволяет предположить, что органическое вещество состояло изначально из остатков микробных матов, которые развивались на поверхности почвы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Охота на Лисовую Охота на Лисовую

Мария Лисовая олицетворяет красоту землян в блокбастере «Вратарь Галактики»

Maxim
Саша Лусс: «Люк Бессон не отступит, пока не получит то, что хочет» Саша Лусс: «Люк Бессон не отступит, пока не получит то, что хочет»

Саша Лусс, исполнившая главную роль в фильме «Анна»

GQ
12 финалисток «Девушки года Playboy 2019»: в конце останется только одна 12 финалисток «Девушки года Playboy 2019»: в конце останется только одна

Представляем ТОП-12 участниц конкурса «Девушка года Playboy 2019»

Playboy
Как узнать свою видеокарту на Windows 10: простые способы Как узнать свою видеокарту на Windows 10: простые способы

Показываем, как узнать модель графического адаптера. Несколько простых способов

CHIP
Неудобная правда Неудобная правда

Американец и швед сняли самую честную экранизацию катастрофы на АЭС в Чернобыле

Дилетант
Авиация Авиация

Что раньше было научной фантастикой, перешло в разряд коммерческой реальности

Robb Report
#ПетербургБудущего #ПетербургБудущего

Александр Шавлиашвили о первой в Петербурге реконструкции исторического рынка

Собака.ru
Нет времени на тренажерку? 3 очень короткие, но эффективные тренировки для дома Нет времени на тренажерку? 3 очень короткие, но эффективные тренировки для дома

Минимум времени — максимум результата от тренировки

Playboy
Детский беспредел Детский беспредел

Как детская жестокость выходит из-под контроля, выяснял «Огонек»

Огонёк
Полный гид по вселенной сериала «Очень странные дела» Полный гид по вселенной сериала «Очень странные дела»

Все, что нужно знать об одном из самых популярных проектов Netflix

Esquire
Бузова, Старшенбаум и другие представили новинки грядущего сезона ТНТ на VK Fest Бузова, Старшенбаум и другие представили новинки грядущего сезона ТНТ на VK Fest

Отгремел пятый юбилейный VK Fest

Cosmopolitan
Из кого выйдет достойный Элвис? 5 претендентов на роль короля рок-н-ролла Из кого выйдет достойный Элвис? 5 претендентов на роль короля рок-н-ролла

В США назвали основных претендентов на роль певца Элвиса Пресли

Playboy
Вы узнали, что подруге изменяет муж. Говорить ли ей об этом? Вы узнали, что подруге изменяет муж. Говорить ли ей об этом?

Рассказывать ли подруге об измене ее мужа или лучше промолчать

Psychologies
Анкета Esquire: пианист Алексей Любимов и элекронщик Рома Литвинов (Mujuice) отвечают на вопросы о музыке Анкета Esquire: пианист Алексей Любимов и элекронщик Рома Литвинов (Mujuice) отвечают на вопросы о музыке

В Новой Третьяковке на Крымском Валу стартовал фестиваль SOUND UP

Esquire
Как вытащить и заменить батарею ноутбука? Как вытащить и заменить батарею ноутбука?

Как заменить батарею ноутбука?

CHIP
Обзор смартфона Nokia 9 PureView: быстрый шот из камеры-револьвера Обзор смартфона Nokia 9 PureView: быстрый шот из камеры-револьвера

Мобильный телефон с пятью камерами? Это круто!

CHIP
«Бедненький российский шоу-бизнес»: сколько стоят шоу, как у Шнура и Дрейка, и как на них зарабатывают «Бедненький российский шоу-бизнес»: сколько стоят шоу, как у Шнура и Дрейка, и как на них зарабатывают

С помощью лазеров, голограмм и огромных LED-экранов можно сделать многое

Forbes
Жители Орла, Казани и других городов — о любимых местах Жители Орла, Казани и других городов — о любимых местах

Местные жители рассказывают о местах, куда они первым делом ведут гостей города

РБК
Шойгу назвал основную причину аварии в Баренцевом море Шойгу назвал основную причину аварии в Баренцевом море

Основной причиной аварии в Баренцевом море стал пожар в аккумуляторном отсеке

Forbes
Что такое апсайклинг и зачем вообще переделывать старые вещи Что такое апсайклинг и зачем вообще переделывать старые вещи

Почему многие дизайнеры переделывает старые вещи и продают как новые

Esquire
Глаз должен отдыхать Глаз должен отдыхать

Дизайнер Майкл Корс свил с мужем семейное гнездо в пентхаусе в Гринвич-Виллидже

Tatler
Неподкупный и безжалостный Неподкупный и безжалостный

Основоположником идейного террора можно считать Робеспьера

Дилетант
Что нужно знать родителям подростков о мефедроновой зависимости Что нужно знать родителям подростков о мефедроновой зависимости

Как развивается зависимость и что делать близким наркопотребителя

Psychologies
Станет ли инстаграм без лайков более «здоровым» Станет ли инстаграм без лайков более «здоровым»

Руководство инстаграма намеревается спрятать количество лайков от пользователей

Vogue
Обзор внешнего SSD Transcend ESD240C: компактный и быстрый Обзор внешнего SSD Transcend ESD240C: компактный и быстрый

Тестируем самый миниатюрный SSD-накопитель емкостью 240 Гбайт

CHIP
Женщина, которая поет Женщина, которая поет

6 июля на московском фестивале «Ласточка» выступит американская певица LP

Grazia
Катя IOWA: «К большой мечте всегда приводят маленькие шаги» Катя IOWA: «К большой мечте всегда приводят маленькие шаги»

Эта девушка точно с другой планеты

Cosmopolitan
Возьмите в отпуск одну из этих рубашек с коротким рукавом Возьмите в отпуск одну из этих рубашек с коротким рукавом

Три идеальные рубашки для отдыха

GQ
Хорхе Вайехо — о гастролях, тако и насекомых в тарелке Хорхе Вайехо — о гастролях, тако и насекомых в тарелке

В ресторане «Кококо» прошел специальный ужин с участием Хорхе Вайехо

РБК
Выжимаем соки из ПК: разгон памяти Выжимаем соки из ПК: разгон памяти

Увеличиваем производительность ПК за счет оверклокинга оперативной памяти

CHIP
Открыть в приложении