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

Пришел Кутузов бить французов: 7 мифов о легендарном генерал-фельдмаршале Пришел Кутузов бить французов: 7 мифов о легендарном генерал-фельдмаршале

Масон, заговорщик, бездарный полководец, «выезжавший» за счет чужих достижений?

Вокруг света
13 прикольных игр на природе для компании взрослых (от подвижных до алкогольных) 13 прикольных игр на природе для компании взрослых (от подвижных до алкогольных)

Лучшие идеи того, как развлечься на природе этим летом!

Playboy
Как на вулкане! Как на вулкане!

Первозданная красота балийской природы сливается с красотой Елены Чернявской

Maxim
5 простых и бесплатных видеоредакторов для начинающих 5 простых и бесплатных видеоредакторов для начинающих

Пять бесплатных программ, которые запросто позволят склеить несложное видео

CHIP
Тест смартфона Huawei Y7 2019: недорогой аппарат с приятной внешностью Тест смартфона Huawei Y7 2019: недорогой аппарат с приятной внешностью

Huawei Y7 2019 продемонстрировал солидное качество исполнения

CHIP
Читаем на каникулах: 10 главных детских книг лета по версии Forbes Life Читаем на каникулах: 10 главных детских книг лета по версии Forbes Life

10 новых детских книг о взрослении, дружбе, любви

Forbes
Как перестать угождать другим и стать счастливой Как перестать угождать другим и стать счастливой

Придется менять образ мыслей — непросто, но того стоит

Vogue
Любовь, ради которой можно умереть — выброшенные годы жизни Любовь, ради которой можно умереть — выброшенные годы жизни

Почему мы допускаем отношения, которые разрушают наше здоровье

Psychologies
Сильно греется ноутбук: что делать? Сильно греется ноутбук: что делать?

Стали замечать, что ноут все чаще напоминает раскаленный кирпич?

CHIP
Грета Тунберг: да, нет, знаю Грета Тунберг: да, нет, знаю

Грета Тунберг: «Многие люди просто позволяют вещам идти своим ходом. Но не я»

Glamour
«Белые, но бедные»: как бизнес переживает кассовую реформу «Белые, но бедные»: как бизнес переживает кассовую реформу

Что изменилось в жизни бизнеса за два года работы кассовой реформы?

Forbes
Пон Чжун Хо — о фильме Пон Чжун Хо — о фильме

Режиссер Пон Чжун Хо рассказал, почему взялся за остросоциальную тему

Esquire
Где лечиться? Где лечиться?

В какую поликлинику идти – государственную или частную

Домашний Очаг
Даты выхода всех фильмов и сериалов Marvel на ближайшие два года Даты выхода всех фильмов и сериалов Marvel на ближайшие два года

А также полный список супергероев нашего времени!

Maxim
Елена Север: Любовь с первого взгляда Елена Север: Любовь с первого взгляда

Интервью с Еленой Север

Лиза
Елбасы всея Руси: кто стоит за новостями о сохранении власти Путина после 2024 года Елбасы всея Руси: кто стоит за новостями о сохранении власти Путина после 2024 года

Почему все чаще возникают разговоры о механизмах сохранения президента у власти

Forbes
Лето после войны Лето после войны

Рассказ Кадзуо Исигуро – одного из самых титулованных писателей в мире

Esquire
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
Закон и порядок Закон и порядок

Как сообщить начальнику, что на его одежде пятно и оно грозит репутации компании

GQ
В поисках бессмертия. Почему мы хотим увидеть себя «состарившимися» В поисках бессмертия. Почему мы хотим увидеть себя «состарившимися»

Приложение FaceApp получило новое дыхание после обновления старящего фильтра

Forbes
Нижегородский банк хранил несуществующие деньги в VTB Нижегородский банк хранил несуществующие деньги в VTB

Банк «Ассоциация» лишился лицензии за отсутствие на счетах 3,8 млрд рублей

Forbes
История бикини — самого спорного купальника История бикини — самого спорного купальника

Рассказываем, как откровенная модель, вызывающая бурю критики, стала классикой

Vogue
Восемь умных ног Восемь умных ног

Это морское существо называют «самым курьёзным созданием» на нашей планете

Наука и жизнь
Достали из кустов: ГИБДД раскрыла данные о камерах и треногах Достали из кустов: ГИБДД раскрыла данные о камерах и треногах

В ГИБДД опубликовали карту с размещенными на дорогах камерами

РБК
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
Новый Audi Q8 стал самым мощным и дорогим кроссовером марки Новый Audi Q8 стал самым мощным и дорогим кроссовером марки

Сколько стоит новый Audi Q8 и почему это того стоит

Cosmopolitan
Папа, ты же останешься? Папа, ты же останешься?

Что сказать ребенку, если отец редко приходит или и вовсе исчез с горизонта

Лиза
Одна из богатейших предпринимательниц США обвинила Bank of America в гендерной дискриминации Одна из богатейших предпринимательниц США обвинила Bank of America в гендерной дискриминации

Производитель ювелирных изделий Alex and Ani предъявил банку иск на $1,1 млрд

Forbes
Бордерлайнеры: шесть симптомов пограничного расстройства личности Бордерлайнеры: шесть симптомов пограничного расстройства личности

Пограничное личностное расстройство пока у нас не слишком на слуху

Psychologies
Асфальтовые джунгли Асфальтовые джунгли

Современные мегаполисы стремятся впустить в себя леса

Forbes
Открыть в приложении