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

12 финалисток «Девушки года Playboy 2019»: в конце останется только одна 12 финалисток «Девушки года Playboy 2019»: в конце останется только одна

Представляем ТОП-12 участниц конкурса «Девушка года Playboy 2019»

Playboy
MAXIM рецензирует «Солнцестояние» — криповый и триповый хоррор о шведских язычниках MAXIM рецензирует «Солнцестояние» — криповый и триповый хоррор о шведских язычниках

Голливуду удалось превратить веселый шведский праздник в замогильную жуть

Maxim
Подростковая депрессия: когда хандра становится опасной Подростковая депрессия: когда хандра становится опасной

Разберемся, почему у детей возникают эмоциональные проблемы и что с этим делать

Лиза
19 качеств настоящего мужчины, от которых без ума все женщины 19 качеств настоящего мужчины, от которых без ума все женщины

Качества настоящего мужчины с точки зрения женщины

Playboy
«Клуб любителей книг и пирогов из картофельных очистков» «Клуб любителей книг и пирогов из картофельных очистков»

Экранизация романа Мэри Энн Шаффер и Энни Бэрроуз

Psychologies
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
Экзистенциальный спор об эвтаназии Экзистенциальный спор об эвтаназии

Мы часто слышим, что наша жизнь в наших руках, но так ли это на самом деле

Psychologies
Цифровая революция: как вывести бизнес на новый уровень с помощью автоматизации Цифровая революция: как вывести бизнес на новый уровень с помощью автоматизации

Отрывок из книги «Реинжиниринг бизнеса»

Forbes
Вдохновивший Тинькова банк сообщил об утечке данных 100 млн клиентов Вдохновивший Тинькова банк сообщил об утечке данных 100 млн клиентов

Американский банк Capital One сообщил об утечке данных более 100 млн клиентов

Forbes
Богатейшая Рада: каждый шестой крупный украинский бизнесмен решил стать депутатом Богатейшая Рада: каждый шестой крупный украинский бизнесмен решил стать депутатом

21 июля в Украине состоятся досрочные выборы в Верховную раду

Forbes
Миллионы казначея. Сколько денег у грозы российских миллиардеров Стивена Мнучина Миллионы казначея. Сколько денег у грозы российских миллиардеров Стивена Мнучина

Состояние главы американского Минфина Стивена Мнучина составляет около $400 млн

Forbes
Коллекции высокого ювелирного искусства в Париже: что покупать Коллекции высокого ювелирного искусства в Париже: что покупать

Новинки Boucheron, Chaumet, Louis Vuitton, Dior, Piaget, De Beers и Mikimoto

РБК
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
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
9 стратегий выживания в доме, где есть подросток 9 стратегий выживания в доме, где есть подросток

Как выжить и остаться целым и невредимым в доме с подростком

Psychologies
За один фильм до конца За один фильм до конца

Как Квентин Тарантино снял «Однажды в… Голливуде» — свой самый нежный фильм

GQ
Не делай так: 10 опасных бьюти-советов из Сети Не делай так: 10 опасных бьюти-советов из Сети

10 популярных лайфхаков, от которых стоит держаться подальше

Cosmopolitan
Тейлор Свифт, Бейонсе и Черная вдова. Самые высокооплачиваемые женщины шоу-бизнеса-2019 Тейлор Свифт, Бейонсе и Черная вдова. Самые высокооплачиваемые женщины шоу-бизнеса-2019

Кто из женщин-звезд шоу бизнеса за минувшие 12 месяцев заработал больше всех

Forbes
Тест смартфона Gigaset GS280: средний класс с хорошим дисплеем Тест смартфона Gigaset GS280: средний класс с хорошим дисплеем

Новый мобильный телефон Gigaset GS280 ориентирован на повседневное использование

CHIP
Как документальные фильмы меняют мир и стоит ли им верить Как документальные фильмы меняют мир и стоит ли им верить

Почему нон-фикшн сейчас переживает свое лучшее время

Vogue
5 вредных для экологии привычек, от которых пора избавиться 5 вредных для экологии привычек, от которых пора избавиться

Как избавиться от вредных привычек, которые плохо влияют на «здоровье» планеты

Psychologies
Как носить пиджак с джинсами Как носить пиджак с джинсами

Рассказываем (и показываем), как соединить вещи из разных вселенных

GQ
«Бойцовский клуб» снова в прокате — 20 лет спустя после премьеры «Бойцовский клуб» снова в прокате — 20 лет спустя после премьеры

С 25 июля в российском прокате — «Бойцовский клуб» Дэвида Финчера

Esquire
Калифорния скролл Калифорния скролл

Как скриншоты из видеоигр попали в музеи

Esquire
Porsche Cayenne S Coupe. Почему так долго? Porsche Cayenne S Coupe. Почему так долго?

По каким причинам в Porsche тянули с выпуском купе-кроссовера

4x4 Club
Как спорить с партнером, если у вас нет аргументов Как спорить с партнером, если у вас нет аргументов

Спорить можно вполне миролюбиво, и даже без веских аргументов

Psychologies
Один Байрон: «Русский театр – лучший в мире» Один Байрон: «Русский театр – лучший в мире»

Один Байрон рассказал, страшно ли жить в России после каминг-аута

Grazia
Кошмар на улице хорроров Кошмар на улице хорроров

Обзор жанра хоррор, убедительно доказывающий, что сейчас не время пугаться

Maxim
Все, что останется Все, что останется

Почему в XXI веке мусор не получится выбросить из головы

Glamour
Дела сердечные: на что обратить внимание, приступая к кардиотренировкам? Дела сердечные: на что обратить внимание, приступая к кардиотренировкам?

Когда кардионагрузки приносят пользу, а когда идут во вред

Psychologies
Открыть в приложении