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

Детям это вредно Детям это вредно

Воспитывая ребенка, мы стараемся учитывать ошибки собственных родителей

Добрые советы
На кону $210 млрд: зачем Сбербанк инвестировал в американских складских роботов На кону $210 млрд: зачем Сбербанк инвестировал в американских складских роботов

Венчурный фонд Сбербанка проинвестировал в стартап Fetch Robotics

Forbes
Как на вулкане! Как на вулкане!

Первозданная красота балийской природы сливается с красотой Елены Чернявской

Maxim
Вкусный гид по Италии Вкусный гид по Италии

В Италию надо приезжать во всеоружии, изучив все кулинарные традиции

Лиза
Как родился стокгольмский синдром Как родился стокгольмский синдром

«Однажды в Стокгольме» — о событиях, породивших термин «стокгольмский синдром»

Forbes
Свободное владение Свободное владение

Александр фон Вегезак открыл на юге Франции школу мечты Domaine De Boisbuchet

Seasons of life
4 героя, в которых может перевоплотиться Рафаэль Надаль 4 героя, в которых может перевоплотиться Рафаэль Надаль

Персонажи, на которых походил Рафаэль Надаль в разные годы

GQ
«Это катастрофа»: в Сибири горят леса, дым от пожаров доходит до уральских городов «Это катастрофа»: в Сибири горят леса, дым от пожаров доходит до уральских городов

В Иркутской области, Красноярском крае и Якутии горят леса

Esquire
«Людям больше не нужна роскошь». Как изменится автомобильный дизайн «Людям больше не нужна роскошь». Как изменится автомобильный дизайн

Дизайнер Infiniti Карим Хабиб рассказал, почему японцы не признают роскошь

РБК
8 коварных ошибок, которые все допускают в ванной (мы тоже раньше так делали) 8 коварных ошибок, которые все допускают в ванной (мы тоже раньше так делали)

Проверь, не допускаешь ли ошибки в ванной, которые могут навредить здоровью

Playboy
Что не так со статьей, по которой возбуждено дело против компании «Рольф» Что не так со статьей, по которой возбуждено дело против компании «Рольф»

Основатель компании «Рольф» обвиняется в незаконном выводе средств за рубеж

Forbes
#ПетербургБудущего #ПетербургБудущего

Александр Шавлиашвили о первой в Петербурге реконструкции исторического рынка

Собака.ru
Клубы двоих российских миллиардеров вошли в рейтинг самых дорогих спортивных команд мира Клубы двоих российских миллиардеров вошли в рейтинг самых дорогих спортивных команд мира

Американский Forbes опубликовал рейтинг самых дорогих спортивных клубов мира

Forbes
Сны наяву Сны наяву

Спальня — личное пространство, в её оформлении присутствует бессознательное

SALON-Interior
Остаться в живых Остаться в живых

Как себя вести, чтобы отдых на свежем воздухе не обернулся бедой

StarHit
Буйная растительность Буйная растительность

Хищные растения — безжалостные убийцы и жертвы тяжелых жизненных обстоятельств

Вокруг света
Взрыв, пожар: что известно о гибели 14 подводников на секретной подлодке в Баренцевом море Взрыв, пожар: что известно о гибели 14 подводников на секретной подлодке в Баренцевом море

В Баренцевом море в результате пожара погибли 14 подводников

Forbes
11 фильмов, которые Тарантино советует посмотреть перед «Однажды в Голливуде» 11 фильмов, которые Тарантино советует посмотреть перед «Однажды в Голливуде»

Нужно проникнуться атмосферой конца 60-х перед просмотром «Однажды в Голливуде»

Playboy
Актриса «Брестской крепости» перед гибелью в реке пошутила о последней сигарете Актриса «Брестской крепости» перед гибелью в реке пошутила о последней сигарете

Муж погибшей на Аляске Вероники Никоновой рассказал, почему не смог спасти ее

Cosmopolitan
15 девушек с самыми красивыми и длинными ногами (мы бы смотрели на них вечно) 15 девушек с самыми красивыми и длинными ногами (мы бы смотрели на них вечно)

От девушек с красивыми и длинными ногами сложно оторвать взгляд

Playboy
Юрий Беляев: Юрий Беляев:

Поступок, который Юрий Беляев не может себе простить

Караван историй
Коворкинг: что это такое, в чем его преимущества и кому он подходит больше всего Коворкинг: что это такое, в чем его преимущества и кому он подходит больше всего

Мы расскажем про новый подход к организации рабочего пространства

Playboy
«Оленья кожа» — французский фильм о мужчине, влюбленном в свою кожаную куртку. Мы поговорили с исполнителем главной роли Жаном Дюжарденом «Оленья кожа» — французский фильм о мужчине, влюбленном в свою кожаную куртку. Мы поговорили с исполнителем главной роли Жаном Дюжарденом

Абсурдистская комедия о мужчине, который впадает в зависимость от куртки-убийцы

Esquire
Если ты поклонница Если ты поклонница

В этом году легендарному сериалу "Друзья" исполняется 25 лет!

Cosmopolitan
Нефтяная революция: как добывающая отрасль переходит от доминирования к партнерству Нефтяная революция: как добывающая отрасль переходит от доминирования к партнерству

В добывающих отраслях развивается корпоративная среда, близкая IT-компаниям

Forbes
Ален Делон, Марлон Брандо и еще 7 мужчин — легенд кино XX века Ален Делон, Марлон Брандо и еще 7 мужчин — легенд кино XX века

Как сложились судьбы легенд кино XX века в кино и за кадром

РБК
Красная помада и босоножки: что этикет запрещает женам президентов Красная помада и босоножки: что этикет запрещает женам президентов

Выясняем, от каких привычек вынуждены отказаться жены президентов

РБК
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
Что творится в российском лесу Что творится в российском лесу

Цикл «Сноба» о реальных и мнимых проблемах лесов России

СНОБ
Почему все носят часы Audemars Piguet Royal Oak? Почему все носят часы Audemars Piguet Royal Oak?

Дизайн часов Audemars Piguet Royal Oak придумали за одну ночь

GQ
Открыть в приложении