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

Откровения блогеров: 3 реальные истории о материнстве Откровения блогеров: 3 реальные истории о материнстве

Иногда с помощью Instagram ты сама можешь сделать материнство очень счастливым

Лиза
«Я никогда не сдаюсь». Как девочке из портового города удалось обойти Серену Уильямс и выиграть Уимблдон «Я никогда не сдаюсь». Как девочке из портового города удалось обойти Серену Уильямс и выиграть Уимблдон

Завершился 133-й Уимблдонский турнир, победу одержала румынка Симона Халеп

Forbes
Спросили у психолога: что означают твои сексуальные фантазии Спросили у психолога: что означают твои сексуальные фантазии

У большинства из нас возникали сексуальные фантазии. Зачем они и что обозначают?

Лиза
4 великих автора подделок 4 великих автора подделок

Они были художниками-неудачниками, а стали мастерами подделок

GQ
Скрытая экономика Уимблдона: сколько зарабатывают теннисисты и их тренеры? Скрытая экономика Уимблдона: сколько зарабатывают теннисисты и их тренеры?

Обращаем внимание на цифры главного теннисного турнира на траве

GQ
Слежка за соцсетями и изучение связи Рунета с глобальной сетью: что хакеры нашли в архиве «тайного подрядчика ФСБ» Слежка за соцсетями и изучение связи Рунета с глобальной сетью: что хакеры нашли в архиве «тайного подрядчика ФСБ»

Хакеры взломали сервер «тайного подрядчика ФСБ»

Forbes
Тест видеокарты AMD Radeon RX 5700 XT: охотник на Nvidia с RDNA в крови Тест видеокарты AMD Radeon RX 5700 XT: охотник на Nvidia с RDNA в крови

Radeon RX 5700 XT — хорошая и доступная по цене альтернатива GeForce RTX 2070

CHIP
Geely Emgrand X7. Превращение в бабочку Geely Emgrand X7. Превращение в бабочку

Китайский автопром скоро начнёт поедать конкурентов со скоростью гусеницы

4x4 Club
«Покупка Lamborghini — это всегда очень индивидуальная процедура» «Покупка Lamborghini — это всегда очень индивидуальная процедура»

Коммерческий директор Automobili Lamborghini — о прибыли компании и суперкарах

РБК
Калифорния скролл Калифорния скролл

Как скриншоты из видеоигр попали в музеи

Esquire
10 самых впечатляющих пляжей мира, о которых никто никогда не говорит 10 самых впечатляющих пляжей мира, о которых никто никогда не говорит

Если бы не инфлюенсеры, мы бы не скоро узнали об этих великолепных пляжах

Playboy
Шаг вперед. Как британский стартап добывает энергию буквально из-под ног Шаг вперед. Как британский стартап добывает энергию буквально из-под ног

Так называемые умные города с каждым годом становятся все умнее

Forbes
Лорд Фостер с берега Темзы Лорд Фостер с берега Темзы

Лондон, похоже, превращается в абсурдный стол для пикника

Караван историй
Женщина-Тор и новый Блэйд: Marvel раскрыла планы на будущее Женщина-Тор и новый Блэйд: Marvel раскрыла планы на будущее

Просто сенсационные заявления от Кевина Файги

Playboy
Ваша мотивация: как не отступать от ЗОЖ Ваша мотивация: как не отступать от ЗОЖ

О том, как найти свою мотивацию, рассказывает популярный ЗОЖ-блогер

Домашний Очаг
Фитнес-экспресс Фитнес-экспресс

Для вас — руководство к действию от специалистов сети фитнес-клубов С.С.С.Р.

OK!
Пригрели змею: звезды, которых кинули на деньги партнёры по бизнесу Пригрели змею: звезды, которых кинули на деньги партнёры по бизнесу

Порой даже тот,кому полностью доверяешь, способен на обман

Cosmopolitan
Как заработать на инвестициях в общее благо Как заработать на инвестициях в общее благо

Социально ответственное инвестирование позволяет снижать риски

Forbes
Группа поддержки Группа поддержки

Интервью с Александром и Вероникой Ерохиными

OK!
Толчок к дружбе: как новый кризис в отношениях России и Грузии может решить давние проблемы Толчок к дружбе: как новый кризис в отношениях России и Грузии может решить давние проблемы

Российско-грузинские отношения проходят очередной тест на прочность

Forbes
Неделя потребления: бронзовые часы от Zenith и яхта для принцессы Неделя потребления: бронзовые часы от Zenith и яхта для принцессы

Конец июля радует новинкой от Zenith и флагманской яхтой Princess Yachts

Forbes
Борьба за экологичность или бизнес-модель? Почему дизайнеры шьют вещи из старых тканей (а мы это покупаем) Борьба за экологичность или бизнес-модель? Почему дизайнеры шьют вещи из старых тканей (а мы это покупаем)

Модная индустрия стала все активнее использовать старые ткани

Esquire
Тофу от поп-музыки или король? Почему Эд Ширан победил шоу-бизнес Тофу от поп-музыки или король? Почему Эд Ширан победил шоу-бизнес

19 июля Эд Ширан даст первый сольный концерт в России на «Открытии Арена»

РБК
Даты выхода всех фильмов и сериалов Marvel на ближайшие два года Даты выхода всех фильмов и сериалов Marvel на ближайшие два года

А также полный список супергероев нашего времени!

Maxim
Без труда Без труда

Мы нашли шесть убедительных аргументов, доказывающих, что лень — это прекрасно

Добрые советы
Виктория Тарасова: «Женская зависть страшнее атомной войны» Виктория Тарасова: «Женская зависть страшнее атомной войны»

Звезда «Глухаря» о предательстве, помощи детям и отношениях с невесткой

StarHit
Как подготовиться к собеседованию: три простых шага для тех, кто боится Как подготовиться к собеседованию: три простых шага для тех, кто боится

Успех в прохождении собеседования заключается в знании, прежде всего, себя

Playboy
Как эволюция привела нас к сумасшествию Как эволюция привела нас к сумасшествию

Любое душевное неблагополучие — это опасность и повод для тревоги

Наука и жизнь
От диктофона до мирового хита: Sony Walkman — 40 лет От диктофона до мирового хита: Sony Walkman — 40 лет

1 июля 1979 года начались продажи революционного аудиоустройства

Популярная механика
В точку В точку

Андрей Стубе и Надежда Каблукова создали для молодой семьи современный интерьер

SALON-Interior
Открыть в приложении