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

Комсомольский комсомолец Комсомольский комсомолец

Уголок желтой прессы

Maxim
Что носит звезда «Очень странных дел» и молодой музыкант Финн Вулфард Что носит звезда «Очень странных дел» и молодой музыкант Финн Вулфард

У Финна Вулфарда свой стиль в одежде, отличающий его от обычного подростка

Esquire
Твит дня: рьяная противница Трампа так ему похлопала, что стала героиней мемов (видео) Твит дня: рьяная противница Трампа так ему похлопала, что стала героиней мемов (видео)

Когда от овации до обструкции один шаг!

Maxim
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
9 неожиданных фактов о пластинке AC/DC «Back in Black» 9 неожиданных фактов о пластинке AC/DC «Back in Black»

В 1980 году на свет появился самый продаваемый хэви-метал альбом — Back in Black

Maxim
Леонид Гозман: Хроника объявленной революции. Почему последствия московского политического кризиса будут очень серьезными Леонид Гозман: Хроника объявленной революции. Почему последствия московского политического кризиса будут очень серьезными

Леонид Гозман считает, что власть поставила себя в безвыходное положение

СНОБ
«Рад выслушать твое мнение на этот счет»: как научиться выходить из конфликта «Рад выслушать твое мнение на этот счет»: как научиться выходить из конфликта

Как пережить обиду и принять сторону другого человека?

Forbes
«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
Тест смартфона Sharp Aquos D10: шикарный дисплей для среднего класса Тест смартфона Sharp Aquos D10: шикарный дисплей для среднего класса

У данного устройства мы обнаружили ряд недостатков

CHIP
Лица звезд Голливуда + бессмертная живопись: 30 на удивление гармоничных картин Лица звезд Голливуда + бессмертная живопись: 30 на удивление гармоничных картин

Ха-ха-ха, Киану Ривз и Энтони Хопкинс — это нечто

Playboy
Клин вне конкурса Клин вне конкурса

В Клину прошел V Международный фестиваль искусств П.И. Чайковского

OK!
«США недооценивают размах агрессии России». О чем говорится в докладе аналитиков Пентагона «США недооценивают размах агрессии России». О чем говорится в докладе аналитиков Пентагона

Риски вооруженного конфликта между США и Россией растут

Forbes
Как женщине справиться со стрессом на руководящей должности Как женщине справиться со стрессом на руководящей должности

Как оставаться лидером и не допустить эмоционального выгорания?

Psychologies
Пора перекусить? Принимаем правильную позу! Пора перекусить? Принимаем правильную позу!

Исследования доказали, что положение тела существенно влияет на восприятие вкуса

Psychologies
«Варварское разграбление»: что банкир Пугачев рассказал Путину о покинувшем Россию замглавы АСВ «Варварское разграбление»: что банкир Пугачев рассказал Путину о покинувшем Россию замглавы АСВ

Опальный банкир Сергей Пугачев сообщил в письме Путину о вымогательстве

Forbes
Как это работает? Как это работает?

Стартапы, которые процветают в Америке и Европе, но до России пока не дошли

Cosmopolitan
Тест смартфона Sony Xperia L3: выносливый и очень бюджетный Тест смартфона Sony Xperia L3: выносливый и очень бюджетный

Не верите, что смартфоны Sony могут быть недорогими?

CHIP
5 способов скрыть первую седину — можно ли обойтись без краски? 5 способов скрыть первую седину — можно ли обойтись без краски?

Несколько лайфхаков от эксперта, которые помогут скрыть «серебряные нити»

Cosmopolitan
«Покупка Lamborghini — это всегда очень индивидуальная процедура» «Покупка Lamborghini — это всегда очень индивидуальная процедура»

Коммерческий директор Automobili Lamborghini — о прибыли компании и суперкарах

РБК
«Все выдумки не стоят естества…» «Все выдумки не стоят естества…»

На свете есть немало людей, уверенных, что небо над нами бороздят НЛО

Наука и жизнь
Сильная и независимая: 5 женских книг, которые стоит прочитать этим летом Сильная и независимая: 5 женских книг, которые стоит прочитать этим летом

Книги о несгибаемых, талантливых женщинах и их дружбе

Forbes
Тимур Соловьев: «Пуш-апы, ресницы – девушкой быть тяжело» Тимур Соловьев: «Пуш-апы, ресницы – девушкой быть тяжело»

Телеведущий признался, как спит с напарницей

StarHit
Погода в доме Погода в доме

Катерина Погодина 18 лет работает в корпорации Johnson & Johnson

Cosmopolitan
«Запретная» тема: интимная пластика, инъекции и косметика «Запретная» тема: интимная пластика, инъекции и косметика

Наши «причинные места» внезапно стали актуальной темой в индустрии красоты

Psychologies
До 600 рублей за автограф. Сколько потратили на сбор подписей самые известные кандидаты в Мосгордуму До 600 рублей за автограф. Сколько потратили на сбор подписей самые известные кандидаты в Мосгордуму

Именно из-за сбора подписей разгорелась самая ожесточенная дискуссия на выборах

Forbes
Почему мы разговариваем во сне и что с этим делать (все не так однозначно) Почему мы разговариваем во сне и что с этим делать (все не так однозначно)

Наверняка ты когда-нибудь тоже бормотал во сне

Playboy
Как покорить мужчину за 60 секунд Как покорить мужчину за 60 секунд

Бери пример с героинь книг и фильмов

Лиза
Анастасия Уколова:   Анастасия Уколова:  

Интервью с актрисой Анастасией Уколовой

Караван историй
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
Ищите трудности! 30-дневная программа тренировок для мозга Ищите трудности! 30-дневная программа тренировок для мозга

30 упражнений, которые поддержат мозг в форме

Psychologies
Открыть в приложении