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

Ваша остановка Ваша остановка

Нужен повод, чтобы поехать в Париж? Grazia нашла даже несколько

Grazia
«Рынка онлайн-кинотеатров у нас нет». Софья Капкова — о том, готов ли русский зритель платить за контент «Рынка онлайн-кинотеатров у нас нет». Софья Капкова — о том, готов ли русский зритель платить за контент

Софья Капкова рассказывает о жизни своих двух проектов и будущем индустрии

Forbes
Бизнесменская зорька Бизнесменская зорька

Вероника Романова – ведущая утренней программы «Стартап» на канале «РБК»

Maxim
Почти 40% россиян не хотят видеть Путина у власти после 2024 года Почти 40% россиян не хотят видеть Путина у власти после 2024 года

После пенсионной реформы президент перестал быть неуязвим для критики

Forbes
3 головных убора, которые пригодятся вам в разгар лета 3 головных убора, которые пригодятся вам в разгар лета

Предпочтаете спрятаться от солнца как джентльмен, спортсмен или хайпбист?

GQ
Как Woodstock в 1969 году стал символом поколения «секса, наркотиков и рок-н-ролла»? Как Woodstock в 1969 году стал символом поколения «секса, наркотиков и рок-н-ролла»?

Трехдневный фестиваль Woodstock, собравший около полумиллиона зрителей

GQ
Налоговики заблокировали счета бизнес-школы и университета «Синергия» Налоговики заблокировали счета бизнес-школы и университета «Синергия»

Налоговая заблокировала счета компаний, связанных с бизнес-школой «Синергия»

Forbes
Совладелец IBS решил не передавать бизнес по наследству Совладелец IBS решил не передавать бизнес по наследству

Сооснователь IBS Group Сергей Мацоцкий не будет передавать бизнес по наследству

Forbes
Их выбор: почему все еще одиноки Крид, Билан, Лобода и другие артисты Их выбор: почему все еще одиноки Крид, Билан, Лобода и другие артисты

Звезды из нашей подборки не торопятся заводить серьезные отношения

Cosmopolitan
Санкции на $1 млрд: Россия подготовила ответ Грузии Санкции на $1 млрд: Россия подготовила ответ Грузии

Госдума попросит президента и правительство ввести новые санкции против Грузии

Forbes
Котлета этого лета Котлета этого лета

Искусственное мясо — звучит как фантастика, но уже сегодня оно на нашем столе

Vogue
9 предсмертных реплик великих людей, от которых бегут мурашки 9 предсмертных реплик великих людей, от которых бегут мурашки

Девять предсмертных слов великих людей, от которых по коже бегут мурашки

Playboy
Счастливы вместе Счастливы вместе

Куда поехать отдыхать в августе всей семьей?

Grazia
«Моли о пощаде на испанском». Как изобретатель капчи создает самое популярное в мире образовательное приложение «Моли о пощаде на испанском». Как изобретатель капчи создает самое популярное в мире образовательное приложение

Приложение Duolingo и его создатель

Forbes
Любимые рестораны Ильи Тютенкова — в Стокгольме, Милане и Лос-Анджелесе Любимые рестораны Ильи Тютенкова — в Стокгольме, Милане и Лос-Анджелесе

Еда, ради которой стоит отправиться в путешествие

Vogue
It-girl: как женщине стать «своей» в мире программирования It-girl: как женщине стать «своей» в мире программирования

«Женщина в IT — как морская свинка: и не морская, и не свинка

Forbes
Абрахам-Луи Бреге – человек, который изобрел наручные часы Абрахам-Луи Бреге – человек, который изобрел наручные часы

Абрахам-Луи Бреге создал большую часть усложнений и функций часов

GQ
13 главных событий этого лета по версии Forbes Life 13 главных событий этого лета по версии Forbes Life

Этим летом будет настоящая жара

Forbes
«Книга рекордов Гиннесса»: как устроена работа судьи «Книга рекордов Гиннесса»: как устроена работа судьи

Почему люди рискуют своей жизнью ради сомнительных достижений

Популярная механика
Вице-президент США станет миллионером благодаря пенсии Вице-президент США станет миллионером благодаря пенсии

Основную часть активов вице-президента Майка Пенса составляет его пенсия

Forbes
9 арт-фестивалей, которые пройдут в Москве 9 арт-фестивалей, которые пройдут в Москве

Арт-фестивали июля

GQ
Ученый раскритиковал Disney за то, что снежинка на постере к мультику «не по законам физики» Ученый раскритиковал Disney за то, что снежинка на постере к мультику «не по законам физики»

В последнее время создателей кино и мультфильмов все чаще критикуют

Maxim
Клубничный рейд Клубничный рейд

Экс-кандидат в президенты России борется с бывшей женой за совхозные земли

Forbes
«Белые, но бедные»: как бизнес переживает кассовую реформу «Белые, но бедные»: как бизнес переживает кассовую реформу

Что изменилось в жизни бизнеса за два года работы кассовой реформы?

Forbes
Как выразить свой внутренний мир с помощью одежды Как выразить свой внутренний мир с помощью одежды

Наша одежда — «говорящий» инструмент коммуникации

Psychologies
История Бобби Босолея — члена секты Чарльза Мэнсона, которого прозвали Купидоном за ангельское лицо История Бобби Босолея — члена секты Чарльза Мэнсона, которого прозвали Купидоном за ангельское лицо

Вот уже 50 лет музыкант Бобби Босолей пытается выйти из тени, брошенной Мэнсоном

Esquire
Подписная модель продаж: гарантия успеха или маркетинговый трюк? Подписная модель продаж: гарантия успеха или маркетинговый трюк?

Как заставить работать новую модель монетизации — подписку?

Forbes
В лабиринтах альтернативной истории В лабиринтах альтернативной истории

Имеют ли право на жизнь иные варианты развития известных исторических событий?

Наука и жизнь
Долой стереотипы: как свадебный бизнес подстраивается под новые тренды Долой стереотипы: как свадебный бизнес подстраивается под новые тренды

Современные женщины больше не мечтают о такой свадьбе, какая была у их родителей

Forbes
Учим ребенка говорить правильно Учим ребенка говорить правильно

Советы, как построить занятия с ребенком в игровой форме

Psychologies
Открыть в приложении