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

Предшественники «Ауруса»: как в России сочиняли лимузин для правительства Предшественники «Ауруса»: как в России сочиняли лимузин для правительства

Первый лимузин в истории современной России не мог появиться из ниоткуда...

Maxim
ЦБ во второй раз подряд снизил ключевую ставку. Что будет с вкладами и ипотекой? ЦБ во второй раз подряд снизил ключевую ставку. Что будет с вкладами и ипотекой?

ЦБ уже второй раз за год снижает ключевую ставку

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
Пять причин пойти учиться в кулинарную школу Novikov School Пять причин пойти учиться в кулинарную школу Novikov School

Зачем стоит идти в самую известную кулинарную школу страны

Cosmopolitan
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
В точку В точку

Андрей Стубе и Надежда Каблукова создали для молодой семьи современный интерьер

SALON-Interior
Одна вокруг света. Коррупция на таможне и дорогах Замбии Одна вокруг света. Коррупция на таможне и дорогах Замбии

36-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
«Я трачу деньги не на вещи, а на опыт, который делает меня живым». Правила потребления инвестора Дмитрия Волкова «Я трачу деньги не на вещи, а на опыт, который делает меня живым». Правила потребления инвестора Дмитрия Волкова

Современные предприниматели живут и работают в новом мире, с другими ценностями

Forbes
«Они перестанут ездить в центр». У таксистов большие проблемы «Они перестанут ездить в центр». У таксистов большие проблемы

Таксистам отказали в просьбе не штрафовать их за высадку в запрещенных местах

РБК
Почему мы цепляемся за вредные привычки и как это изменить Почему мы цепляемся за вредные привычки и как это изменить

Изменить привычное поведение непросто, но возможно

Psychologies
Я у мамы Пуаро: в чем секрет популярности сериалов в жанре true crime Я у мамы Пуаро: в чем секрет популярности сериалов в жанре true crime

Документальные сериалы о реальных преступлениях завоевывают аудиторию

РБК
««Яндекс» это, безусловно, коснется»: в Госдуме предложили ограничить иностранное владение крупными IT-компаниями ««Яндекс» это, безусловно, коснется»: в Госдуме предложили ограничить иностранное владение крупными IT-компаниями

Антон Горелкин предложил ограничить иностранное владение информресурсами

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
Яхты Яхты

Смелая архитектура, технические находки и новая эстетика

Robb Report
«Двойная жизнь» Оливье Ассайаса: трагикомедия о книгах и изменах «Двойная жизнь» Оливье Ассайаса: трагикомедия о книгах и изменах

О новом фильме французского режиссера

GQ
Рецензия: латиноамериканская драма «Паулина», получившая приз Каннского кинофестиваля Рецензия: латиноамериканская драма «Паулина», получившая приз Каннского кинофестиваля

О фильме «Паулина», найденной нами на фестивале Golden Apricot в Ереване

Esquire
Денежный лимит: как снять внутренний запрет на богатство Денежный лимит: как снять внутренний запрет на богатство

Почему все честно нажитое молниеносно растрачивается на всякую ерунду

Psychologies
Аналитики допустили, что ЦБ опустит ключевую ставку ниже планируемого уровня Аналитики допустили, что ЦБ опустит ключевую ставку ниже планируемого уровня

ЦБ может опустить ключевую ставку ниже планируемого сейчас уровня

Forbes
«Первая карточка Сбербанка была нарисована у нас»: основатель IBS о секретах успешного IT-бизнеса в России «Первая карточка Сбербанка была нарисована у нас»: основатель IBS о секретах успешного IT-бизнеса в России

Новый гость «Forbes Capital» — основатель компании IBS Сергей Мацоцкий

Forbes
Минобороны впервые назвало имя одного из погибших подводников Минобороны впервые назвало имя одного из погибших подводников

Гражданского специалиста вывел из горящего отсека капитан Дмитрий Соловьев

Forbes
Полный комплект Полный комплект

Собираясь на отдых в жаркие страны, продумайте, что взять с собой в поездку

StarHit
Гастрономия Гастрономия

Самую вкусную еду сейчас готовят без оглядки на границы

Robb Report
В галактике за $11: Airbnb предлагает ночевку в космическом корабле В галактике за $11: Airbnb предлагает ночевку в космическом корабле

Airbnb пригласил путешественников остановиться в «межгалактических» домах

Forbes
Трихолог — о выпадении волос, правильном уходе и плазмотерапии Трихолог — о выпадении волос, правильном уходе и плазмотерапии

Как избежать проблем с волосами и какие факторы влияют на их здоровье

РБК
Мороженое своими руками: как выбрать йогуртницу Мороженое своими руками: как выбрать йогуртницу

Как выбрать йогуртницу, чтобы готовить дома творог, йогурты и вкусное мороженое

CHIP
8 секретов крепкой пары 8 секретов крепкой пары

Рекомендации, которые помогут сберечь и отладить механизм взаимоотношений

Psychologies
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
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
4 крутые опции, которые могут появиться в автомобилях уже совсем скоро 4 крутые опции, которые могут появиться в автомобилях уже совсем скоро

Например, интерактивная карта свободных парковочных мест по всему городу

CHIP
4 ошибки, которые ты точно совершаешь во время флирта (чувак, это мерзко) 4 ошибки, которые ты точно совершаешь во время флирта (чувак, это мерзко)

Флирт может превратиться в кошмар, причем, в основном, для девушки

Playboy
Открыть в приложении