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

Что такое трудовой гостинг и как распознать призраков среди нас Что такое трудовой гостинг и как распознать призраков среди нас

Компании все чаще сталкиваются с исчезновением сотрудников или соискателей

РБК
20 лет «Клану Сопрано»: рассказываем, как этот великий сериал изменил современное телевидение 20 лет «Клану Сопрано»: рассказываем, как этот великий сериал изменил современное телевидение

Чему сериалы научились у «Клана Сопрано», а в чем так и не смогли превзойти

Esquire
Дакота-блюз Дакота-блюз

Жарким летним деньком мы отправились за сцену к певице Рите Дакоте

Maxim
Что точно не стоит делать в баре? 7 самых популярных ошибок, которые всех бесят Что точно не стоит делать в баре? 7 самых популярных ошибок, которые всех бесят

Пожалуйста, не делай так в баре

Playboy
ЦБ предложил отменить налоговый вычет с покупки зарубежных акций и валюты через инвестиционные счета ЦБ предложил отменить налоговый вычет с покупки зарубежных акций и валюты через инвестиционные счета

Центробанк предлагает запретить покупать акции зарубежных компаний через ИИС

Forbes
Танковый бой под Прохоровкой: что же там происходило Танковый бой под Прохоровкой: что же там происходило

Битва советских и фашистских танков в сражении под Прохоровкой в июле 1943 года

Maxim
Злостных нарушителей больше не могут штрафовать. Что случилось? Злостных нарушителей больше не могут штрафовать. Что случилось?

Работа приложения «Помощник Москвы» парализована после решения Верховного Суда

РБК
4 способа влюбиться в бекон: рецепты, которые точно зайдут (замена колбасе) 4 способа влюбиться в бекон: рецепты, которые точно зайдут (замена колбасе)

Осторожно — это слишком вкусные рецепты

Playboy
Потерпевшим по делу о хищении 136 млн рублей сотрудниками ФСБ оказался безработный москвич Потерпевшим по делу о хищении 136 млн рублей сотрудниками ФСБ оказался безработный москвич

Безработный москвич оказался потерпевшим по делу о хищении 136 млн рублей

Forbes
Крупные банки предпочли платить кешбэк бонусами вместо рублей Крупные банки предпочли платить кешбэк бонусами вместо рублей

Клиенты только 4-х из 12 крупнейших розничных банков получают кешбэк в рублях

Forbes
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
Триумфальное возвращение. Ковер на стене снова в моде Триумфальное возвращение. Ковер на стене снова в моде

Стена для ковра, как ни крути, самое подходящее место

Forbes
Независимые кандидаты в Мосгордуму отказались встречаться с главой Мосгоризбиркома тет-а-тет Независимые кандидаты в Мосгордуму отказались встречаться с главой Мосгоризбиркома тет-а-тет

Встречи независимых кандидатов в Мосгордуму и главы Мосгоризбиркома не вышло

Forbes
Завербуйся в невербалы! Завербуйся в невербалы!

Лучшие советы по тому, как молчаливо подчинять себе этот мир

Maxim
Главные хитрости WhatsApp: как стать невидимкой, выделять слова и еще 7 полезных советов Главные хитрости WhatsApp: как стать невидимкой, выделять слова и еще 7 полезных советов

WhatsApp на сегодня является одним из самых популярных мобильных мессенджеров

CHIP
Правда и вымысел о сбитом «Боинге». Что стало понятно через 5 лет после катастрофы Правда и вымысел о сбитом «Боинге». Что стало понятно через 5 лет после катастрофы

Подробный разбор версий крушения самолета от Вадима Лукашевича

Forbes
Вырастить Марию Кюри. Как заинтересовать девочек точными науками Вырастить Марию Кюри. Как заинтересовать девочек точными науками

Среди ученых и исследователей женщин заметно меньше, чем мужчин

Forbes
Кто такая Винка Петерсен и что особенного в ее фотографиях Кто такая Винка Петерсен и что особенного в ее фотографиях

Рассказываем о бывшей модели, чьи снимки сегодня выставляются в галерее Saatchi

Vogue
Все о Кори «Коко» Гауфф — 15-летней сенсации Уимблдона Все о Кори «Коко» Гауфф — 15-летней сенсации Уимблдона

Звезда тенниса, за которую болеют Серена Уильямс и Мишель Обама

Vogue
Афиша на выходные 12-14 июля Афиша на выходные 12-14 июля

Все самые интересные и удивительные события выходных

Forbes
Счетная палата ответила на просьбу проверить данные о полетах самолетов «Роснефти» на курорты Счетная палата ответила на просьбу проверить данные о полетах самолетов «Роснефти» на курорты

В плане работы Счетной палаты на текущий год нет проверки «Роснефти»

Forbes
Маленький принц: 9 мифов об Антуане де Сент-Экзюпери Маленький принц: 9 мифов об Антуане де Сент-Экзюпери

«Вокруг света» разобрался, правда ли, что Сент-Экзюпери…

Вокруг света
Обновляем ПК: какие видеокарты совместимы с DirectX 12 Обновляем ПК: какие видеокарты совместимы с DirectX 12

DirectX 12 уже не остановить

CHIP
4 неявных ошибки парней во время флирта, которые портят все общение 4 неявных ошибки парней во время флирта, которые портят все общение

Запомни эти правила, если хочешь по-настоящему понравиться девушке

Playboy
Спасательный крюк Спасательный крюк

Интервью Вадима Верника с актером Филиппом Авдеевым

OK!
Все, что известно о четвертом сезоне «Очень странных дел» Все, что известно о четвертом сезоне «Очень странных дел»

Для тех, кто не может дождаться продолжения истории «Очень странных дел»

Vogue
Самолет-беглец: самая нелепая катастрофа советского истребителя Самолет-беглец: самая нелепая катастрофа советского истребителя

Тридцать лет назад на дом в деревушке Беллегем упал советский истребитель МиГ-23

Популярная механика
Восстановление Windows: 4 работающих способа Восстановление Windows: 4 работающих способа

Если операционная система стала работать некорректно, попробуйте это

CHIP
7 ссор в первый год совместной жизни 7 ссор в первый год совместной жизни

Ссоры в первый год совместной жизни — скорее правило, а не исключение

Psychologies
Сечин попросил у Путина 2,6 трлн рублей льгот на развитие Арктики Сечин попросил у Путина 2,6 трлн рублей льгот на развитие Арктики

Нефтяным компаниям для освоения Арктики нужны беспрецедентные налоговые льготы

Forbes
Открыть в приложении