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

«Цены подскочат от этой атаки»: как повлияют на рынок нападения дронов на саудовские НПЗ «Цены подскочат от этой атаки»: как повлияют на рынок нападения дронов на саудовские НПЗ

Саудовская Аравия официально подтвердила сокращение добычи нефти

Forbes
10 игр для слабых смартфонов: приложения до 25 Мбайт 10 игр для слабых смартфонов: приложения до 25 Мбайт

В наше время испугать геймера большим размером игры - это в пределах нормы

CHIP
Обзор беспроводного пылесоса Dyson V11 Absolute: чисто и дорого Обзор беспроводного пылесоса Dyson V11 Absolute: чисто и дорого

Тестируем продвинутый вертикальный пылесос от Dyson

CHIP
Зарплаты половины россиян оказались меньше 35 000 рублей Зарплаты половины россиян оказались меньше 35 000 рублей

Наибольшие зарплаты — у рыболовов

Forbes
Каким должен быть идеальный экран смартфона Каким должен быть идеальный экран смартфона

Какой должны быть яркость, контрастность и тип дисплея

CHIP
Что носят мужчины на Уимблдоне в 2019 году Что носят мужчины на Уимблдоне в 2019 году

Наблюдать с трибун одно из главных теннисных состязаний тоже нужно достойно

GQ
У бондианы женское лицо: что означает приглашение темнокожей актрисы на роль агента 007 У бондианы женское лицо: что означает приглашение темнокожей актрисы на роль агента 007

Новым агентом 007 станет чернокожая женщина

Forbes
Люди делятся странными причинами прекратить дружбу раз и навсегда (здесь 12 самых диких) Люди делятся странными причинами прекратить дружбу раз и навсегда (здесь 12 самых диких)

О самых странных и мелких причинах, по которым люди заканчивали дружбу

Playboy
«Мы становимся похожими... даже внешне» «Мы становимся похожими... даже внешне»

Влад Топалов и Регина Тодоренко давно мечтали о пышном свадебном торжестве

OK!
Считаем киловатты: какие энергосберегающие лампочки лучше для дома? Считаем киловатты: какие энергосберегающие лампочки лучше для дома?

Извечная борьба энергосберегающих ламп: люминесцентные VS светодиодные

CHIP
10 лучших фильмов про секс в истории кино 10 лучших фильмов про секс в истории кино

Лучшие фильмы про секс

Esquire
Лучшие и худшие ремейки в истории кино Лучшие и худшие ремейки в истории кино

Мы решили выяснить, что отличает лучшие ремейки от худших

GQ
Как создать загрузочную флешку Windows 10 Как создать загрузочную флешку Windows 10

Как сделать загрузочную флешку Windows 10

CHIP
Они записали убийство Они записали убийство

Квентин Тарантино, Брэд Питт и Леонардо ДиКаприо о главном фильме лета

Esquire
30 фотографий со съемок культовых фильмов (еще до компьютерной графики) 30 фотографий со съемок культовых фильмов (еще до компьютерной графики)

«Закулисье» культовых голливудских фильмов

Playboy
Еще раз о депрессии: почему она возникает и как победить Еще раз о депрессии: почему она возникает и как победить

О депрессии сказано немало, но едва ли новый разговор на эту тему будет лишним

Psychologies
Они зарабатывают, пока мы «стареем». Хайп принес приложению FaceApp $1 млн Они зарабатывают, пока мы «стареем». Хайп принес приложению FaceApp $1 млн

Приложение, позволяющее «состарить» пользователя, заработало $1 млн

Forbes
Не лучшие ожидания: россияне стали хуже покупать новые машины Не лучшие ожидания: россияне стали хуже покупать новые машины

Российский автомобильный рынок продолжает падение второй месяц

РБК
Алла Сараева: Нужно ли заменить «Архипелаг ГУЛАГ» Библией в школьной программе Алла Сараева: Нужно ли заменить «Архипелаг ГУЛАГ» Библией в школьной программе

Олег Смолин поддержал инициативу добавить в школьную программу тексты из Библии

СНОБ
Интим не предлагать? Интим не предлагать?

Как продолжать оставаться желанной и справиться со своими страхами и комплексами

Лиза
Ольга Шатерникова: Ольга Шатерникова:

Гонщица Ольга Шатерникова соревнуется с мужчинами на равных

Cosmopolitan
Приходите в мой дом Приходите в мой дом

Рассказываем, как стать желанным гостем на дне рождении или семейной вечеринке

StarHit
Год без покупок. Как отказаться от бессмысленных трат Год без покупок. Как отказаться от бессмысленных трат

Отрывок из книги «Год без покупок»

Forbes
Как начать коллекционировать автомобили? Как начать коллекционировать автомобили?

Основатели автоклуба «Ветерок» говорят о машинах с любовью

GQ
Как молодая мать в декрете создала бизнес с выручкой 2,5 млрд рублей в год Как молодая мать в декрете создала бизнес с выручкой 2,5 млрд рублей в год

Закрытый клуб распродаж детских товаров Mamsy начинался как семейный проект

Forbes
«Нет смысла ходить на работу, которая мучает»: карьерные советы главы Disney «Нет смысла ходить на работу, которая мучает»: карьерные советы главы Disney

Карьерные советы от Марины Жигаловой-Озкан

Forbes
«Однажды в Стокгольме»: история одного синдрома «Однажды в Стокгольме»: история одного синдрома

О стокгольмском синдроме

Psychologies
Зачем слушать аудиосериал «Пост» Дмитрия Глуховского? Зачем слушать аудиосериал «Пост» Дмитрия Глуховского?

Дмитрий Глуховский рассуждает о грехах и учится быть диктором

GQ
Эта независимая кинокомпания дает прикурить голливудским студиям Эта независимая кинокомпания дает прикурить голливудским студиям

A24 выпускают кино не для всех, которое смотрят абсолютно все

GQ
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
Открыть в приложении