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

«США недооценивают размах агрессии России». О чем говорится в докладе аналитиков Пентагона «США недооценивают размах агрессии России». О чем говорится в докладе аналитиков Пентагона

Риски вооруженного конфликта между США и Россией растут

Forbes
«Жадные капиталисты зарабатывают деньги только ради себя». Интервью с японским миллиардером-филантропом «Жадные капиталисты зарабатывают деньги только ради себя». Интервью с японским миллиардером-филантропом

Forbes Life встретился с японским миллиардером Соитиро Фукутаке

Forbes
Диван желаний Диван желаний

Татьяна Бабенкова из сериала и фильма «Полицейский с Рублевки»

Maxim
Добро пожаловать в Пхеньян. Как меняется жизнь самой закрытой страны мира Добро пожаловать в Пхеньян. Как меняется жизнь самой закрытой страны мира

Трэвис Джеппсен стал первым, кому разрешили обучаться в Пхеньянском университете

Forbes
6 находок думающих родителей: сценарии идеального вечера с ребенком 6 находок думающих родителей: сценарии идеального вечера с ребенком

Несколько способов интересно провести вечер с ребенком, не выходя из дома

Psychologies
Помыть младенца Бога. Куда уходят страх и брезгливость Помыть младенца Бога. Куда уходят страх и брезгливость

В Свято-Спиридоньевской богадельне в Москве живут 20 тяжелобольных пожилых людей

Русский репортер
Интим не предлагать? Интим не предлагать?

Как продолжать оставаться желанной и справиться со своими страхами и комплексами

Лиза
Непридуманная история викторианских обоев-убийц Непридуманная история викторианских обоев-убийц

Дома и стены помогают? Не всегда!

Maxim
Состояние Илона Маска сократилось на $800 млн после сообщения Tesla об убытках Состояние Илона Маска сократилось на $800 млн после сообщения Tesla об убытках

Tesla по итогам квартала снова не смогла вернуться к прибыльности

Forbes
Самарканд и Бухара: что посмотреть в древнейших городах Узбекистана Самарканд и Бухара: что посмотреть в древнейших городах Узбекистана

В 2018 году Узбекистан посетили 5,35 млн иностранцев

РБК
Тест смартфона Huawei Y7 2019: недорогой аппарат с приятной внешностью Тест смартфона Huawei Y7 2019: недорогой аппарат с приятной внешностью

Huawei Y7 2019 продемонстрировал солидное качество исполнения

CHIP
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
Мы живем в перевернутом мире Мы живем в перевернутом мире

Главные оракулы российского искусства AES+F определяют дух времени

Собака.ru
Яхты Яхты

Смелая архитектура, технические находки и новая эстетика

Robb Report
Геркулесовы столбы Геркулесовы столбы

Как живут два полуанклава Гибралтара на месте мифических Геркулесовых столбов

Вокруг света
Вдохновивший Тинькова банк сообщил об утечке данных 100 млн клиентов Вдохновивший Тинькова банк сообщил об утечке данных 100 млн клиентов

Американский банк Capital One сообщил об утечке данных более 100 млн клиентов

Forbes
Типичная российская катастрофа Типичная российская катастрофа

Крупнейшая железнодорожная авария царской России — Тилигульская катастрофа

Дилетант
Чем заняться в городе Коньяк Чем заняться в городе Коньяк

Идеальный и нетривиальный маршрут для коротких каникул

Vogue
Как начать управлять своей жизнью: 5 правил Как начать управлять своей жизнью: 5 правил

Что, если попробовать взять управление в свои руки и поменять что-то в себе

Psychologies
5 вопросов об искусстве (и не только): отвечают художник Павел Пепперштейн и философ, бизнесмен Дмитрий Волков 5 вопросов об искусстве (и не только): отвечают художник Павел Пепперштейн и философ, бизнесмен Дмитрий Волков

Павел Пепперштейн и Дмитрий Волков отвечают на анкету Esquire

Esquire
«Фуфло» и «мусор»: как в «ФК Открытие» перед санацией оценивали бумаги структур Минца на 34 млрд рублей «Фуфло» и «мусор»: как в «ФК Открытие» перед санацией оценивали бумаги структур Минца на 34 млрд рублей

Теперь эта сделка — в центре судебного разбирательства в Лондоне

Forbes
Какие выставки посмотреть в отпуске за рубежом Какие выставки посмотреть в отпуске за рубежом

Рассказываем о важном и лучшем

Vogue
Независимые кандидаты в Мосгордуму отказались встречаться с главой Мосгоризбиркома тет-а-тет Независимые кандидаты в Мосгордуму отказались встречаться с главой Мосгоризбиркома тет-а-тет

Встречи независимых кандидатов в Мосгордуму и главы Мосгоризбиркома не вышло

Forbes
«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
Покупаем мобильный кондиционер: главные особенности и рейтинг 2019 Покупаем мобильный кондиционер: главные особенности и рейтинг 2019

Рассказываем, как выбрать мобильный кондиционер

CHIP
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
Бег с препятствием Бег с препятствием

Отказаться от спортзала или студии ради тренировок на улице? Прекрасная идея!

Glamour
29 невероятных пейзажей Земли 29 невероятных пейзажей Земли

Земля богата местами, вид которых кажется невозможным

Популярная механика
«Не надо нам тыкать». Инспекторы ГИБДД рассказали, как с ними общаться «Не надо нам тыкать». Инспекторы ГИБДД рассказали, как с ними общаться

Эксперты рассказали об особенностях общения с инспекторами ГИБДД

РБК
Отказ от сувениров и шэринг-экономика: что такое социально ответственный туризм Отказ от сувениров и шэринг-экономика: что такое социально ответственный туризм

Как устроить свой отпуск так, чтобы минимально навредить планете

Forbes
Открыть в приложении