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

Эгоистка и грубиянка. Как общественные ожидания развивают у девочек тревожность Эгоистка и грубиянка. Как общественные ожидания развивают у девочек тревожность

Вероятность депрессии у девочек в подростковом возрасте выше, чем у мальчиков

Forbes
Disney выбрал темнокожую актрису на роль Ариэль в киноверсии «Русалочки». Компанию обвинили в расизме Disney выбрал темнокожую актрису на роль Ариэль в киноверсии «Русалочки». Компанию обвинили в расизме

Часть поклонников считает, что нельзя менять оригинальный образ героини Ариэль

Esquire
Спросили у психолога: что означают твои сексуальные фантазии Спросили у психолога: что означают твои сексуальные фантазии

У большинства из нас возникали сексуальные фантазии. Зачем они и что обозначают?

Лиза
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
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
Из кого выйдет достойный Элвис? 5 претендентов на роль короля рок-н-ролла Из кого выйдет достойный Элвис? 5 претендентов на роль короля рок-н-ролла

В США назвали основных претендентов на роль певца Элвиса Пресли

Playboy
Не курортный роман Не курортный роман

Как Александра Прокофьева и Евгений Колесников создали счастливый и крепкий брак

OK!
Обзор и тест realmе 3 Pro: реальный про Обзор и тест realmе 3 Pro: реальный про

Эта модель - лучшее, что есть у realme на российском рынке

CHIP
Почетная бронза Почетная бронза

Автозагар у многих ассоциируется с «оранжевыми» нулевыми

Glamour
Борьба за экологичность или бизнес-модель? Почему дизайнеры шьют вещи из старых тканей (а мы это покупаем) Борьба за экологичность или бизнес-модель? Почему дизайнеры шьют вещи из старых тканей (а мы это покупаем)

Модная индустрия стала все активнее использовать старые ткани

Esquire
Конец крымского консенсуса: чем он грозит власти? Конец крымского консенсуса: чем он грозит власти?

Гражданские и политические свободы становятся важнее материальных потребностей

Forbes
Renault Arkana. В военкомате не ждут Renault Arkana. В военкомате не ждут

Новый автомобиль повышенной проходимости от Renault

АвтоМир
На собственном примере На собственном примере

Мария Грация Кьюри доверила оформление павильона художнице Томазо Бинге

Vogue
О чем важно знать, если ваш близкий пережил серьезную психическую травму О чем важно знать, если ваш близкий пережил серьезную психическую травму

Как протянуть любимому человеку руку помощи

Psychologies
Обзор смартфона Nokia 9 PureView: быстрый шот из камеры-револьвера Обзор смартфона Nokia 9 PureView: быстрый шот из камеры-револьвера

Мобильный телефон с пятью камерами? Это круто!

CHIP
Силовики пришли в ЦБ из-за дела бывшего страховщика МВД Силовики пришли в ЦБ из-за дела бывшего страховщика МВД

СК возбудил уголовное дело о предоставлении недостоверной отчетности

Forbes
Я задушу тебя в своих объятиях Я задушу тебя в своих объятиях

Какие ловушки таит в себе слишком сильное влечение к партнеру

Psychologies
Тони Старк против Питера Паркера: самые кассовые герои комиксов Тони Старк против Питера Паркера: самые кассовые герои комиксов

Кто из супергероев сорвал в кино самую большую кассу

РБК
Geely Emgrand X7. Превращение в бабочку Geely Emgrand X7. Превращение в бабочку

Китайский автопром скоро начнёт поедать конкурентов со скоростью гусеницы

4x4 Club
7 действительно вещих снов (с точки зрения медицины) 7 действительно вещих снов (с точки зрения медицины)

Выбрось сонник, медицинский справочник гораздо полезнее

Maxim
Водородная кругосветка Водородная кругосветка

Кругосветное путешествие катамарана Energy Observer

Популярная механика
9 самых ожидаемых фильмов 2021 года (от «Джона Уика 4» до «Отряда самоубийц 2») 9 самых ожидаемых фильмов 2021 года (от «Джона Уика 4» до «Отряда самоубийц 2»)

Увидев этот список, ты начнешь считать дни до премьеры

Playboy
Включи мозги. Зачем нужен ЗОЖ, если нас скоро заменят роботы? Включи мозги. Зачем нужен ЗОЖ, если нас скоро заменят роботы?

Роботы не заменят тех, кто умеет мыслить креативно и выходить за рамки шаблонов

Forbes
«Траст» через лондонский суд заблокировал имущество Минцев на $572 млн «Траст» через лондонский суд заблокировал имущество Минцев на $572 млн

Суд запретил Борису Минцу отчуждать имущество на сумму в пределах $572 млн

Forbes
Офисный Платон Офисный Платон

Многие начали забывать, что работа и жизнь — не одно и то же

GQ
10 лучших фильмов, основанных на реальных событиях 10 лучших фильмов, основанных на реальных событиях

Грядущие выходные — лучшее время,чтобы погрузиться в мир невыдуманных историй

Популярная механика
РБК узнал о проверке бывшего замглавы АСВ по делу банковского отдела ФСБ РБК узнал о проверке бывшего замглавы АСВ по делу банковского отдела ФСБ

Валерий Мирошников проходит свидетелем по делу Кирилла Черкалина

Forbes
Собираемся в отпуск: 5 гаджетов, которые пригодятся на отдыхе Собираемся в отпуск: 5 гаджетов, которые пригодятся на отдыхе

Список универсальных гаджетов для любого стиля отдыха

CHIP
Полный гид по вселенной сериала «Очень странные дела» Полный гид по вселенной сериала «Очень странные дела»

Все, что нужно знать об одном из самых популярных проектов Netflix

Esquire
Апрель. Жестокий месяц Апрель. Жестокий месяц

Рассказ Марии Галиновой, в котором мы можем выбрать финал

Esquire
Открыть в приложении