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

Странные цифры о сбитом «Боинге»: почему «Алмаз-Антей» не смог опровергнуть голландскую версию Странные цифры о сбитом «Боинге»: почему «Алмаз-Антей» не смог опровергнуть голландскую версию

Публикуем заключительную часть разбора версий крушения малайзийского «Боинга»

Forbes
Бизнесменская зорька Бизнесменская зорька

Вероника Романова – ведущая утренней программы «Стартап» на канале «РБК»

Maxim
Над пропастью поржи Над пропастью поржи

Ходят слухи, что российский юмор снова на взлете

Esquire
Обзор игрового монитора Acer Predator XB3 XB273KP: 144 Гц и 4К Обзор игрового монитора Acer Predator XB3 XB273KP: 144 Гц и 4К

Тестируем новый геймерский монитор от Acer

CHIP
Дело Хачатурян: вопросы, которые все мы должны задать себе Дело Хачатурян: вопросы, которые все мы должны задать себе

Мнение системного семейного психотерапевта о деле сестер Хачатурян

Psychologies
10 Bluetooth-колонок с защитой от воды до 5000 рублей 10 Bluetooth-колонок с защитой от воды до 5000 рублей

Лучшие портативные колонки, которые удобно использовать на открытом воздухе

CHIP
«Гораздо легче делать карьеру, если понимаешь, что ты не один»: когда семья не мешает работе «Гораздо легче делать карьеру, если понимаешь, что ты не один»: когда семья не мешает работе

Топ-менеджеры о том, как строить отношения, если оба партнера увлечены карьерой

Forbes
На недельку, до второго... На недельку, до второго...

Финская Коувола расположена всего в 100 км от российской границы

Лиза
Белая зависть. Что может заставить людей стоять 2,5 часа в очереди в ресторан? Белая зависть. Что может заставить людей стоять 2,5 часа в очереди в ресторан?

Судя по очереди на входе, Blanc — главный «спот» нынешнего московского лета

Forbes
Не курортный роман Не курортный роман

Как Александра Прокофьева и Евгений Колесников создали счастливый и крепкий брак

OK!
Состарили: как будут выглядеть на пенсии Бузова, Барских, Лобода и другие звезды Состарили: как будут выглядеть на пенсии Бузова, Барских, Лобода и другие звезды

Звезды представили, как будут выглядеть в старости

Cosmopolitan
Лекарство от всех болезней или гибель цивилизации: чем обернется для человечества новый виток развития искусственного интеллекта Лекарство от всех болезней или гибель цивилизации: чем обернется для человечества новый виток развития искусственного интеллекта

Как искусственный интеллект изменит мир в ближайшем будущем

Forbes
Твой конек Твой конек

Летом хочется активного отдыха. Вставай на ролики!

Лиза
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
«Умрет, не успев родиться»: Системе быстрых платежей грозит бойкот ретейлеров «Умрет, не успев родиться»: Системе быстрых платежей грозит бойкот ретейлеров

Крупный ретейл раздумывает об отказе от участия в Системе быстрых платежей от ЦБ

Forbes
«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
Василий Бойко-Великий пожаловался суду на давление со стороны собаки Василий Бойко-Великий пожаловался суду на давление со стороны собаки

Суд оставил в СИЗО бизнесмена Василия Бойко-Великого

Forbes
«Лучший секс в моей жизни» «Лучший секс в моей жизни»

Семь откровенных историй о незабываемых моментах страсти

Psychologies
Сатка: У хозяйки медной горы Сатка: У хозяйки медной горы

Только в Сатке можно почувствовать себя в другом временном измерении

Вокруг света
Обзор Instax Mini LiPlay: печатает картинки со звуком Обзор Instax Mini LiPlay: печатает картинки со звуком

Тестируем новинку от Fujifilm - камеру моментальной печати Instax Mini LiPlay

CHIP
Какой сексолог нам нужен: врач или психолог? Какой сексолог нам нужен: врач или психолог?

К какому специалисту обратиться? Что самим нужно понимать, обращаясь за помощью?

Psychologies
Восточная сказка Восточная сказка

Выбирая отдых на побережье Турецкой Ривьеры, нужно получить от него максимум

OK!
Жизнь как чудо Жизнь как чудо

Квартира в историческом районе Москвы, в которой живет декоратор Юлия Голавская

AD
Евгений Герчаков: «Смотрю в будущее с надеждой» Евгений Герчаков: «Смотрю в будущее с надеждой»

Евгений Герчаков о результатах исследования Фрейда и отношениях в семье

StarHit
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
FT узнала об угрозе срыва сроков сдачи «Северного потока — 2» из-за Дании FT узнала об угрозе срыва сроков сдачи «Северного потока — 2» из-за Дании

Сроки начала поставок газа в Европу по «Северному потоку — 2» могут сдвинуться

Forbes
Рихтер Рихтер

Замоскворечье — из тех редких московских районов, в которых уцелел дух города

Seasons of life
Всё ясно! Всё ясно!

Что-то беспокоит, но не поймешь что?

Cosmopolitan
«Роснефть» против Минфина: почему нефтяники остались без налоговых льгот «Роснефть» против Минфина: почему нефтяники остались без налоговых льгот

Нефтяники не получат пока государственной поддержки в виде налоговых льгот

Forbes
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
Открыть в приложении