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

Каменный век: Как The Rolling Stones завершают его с блеском Каменный век: Как The Rolling Stones завершают его с блеском

The Rolling Stones замыкают круг эволюции пластинкой Blue & Lonesome

Playboy
Вам-то хорошо! Вам-то хорошо!

Зависть помогает объяснить любые неудачи и... прийти к оглушительному успеху

Добрые советы
Бизнесменская зорька Бизнесменская зорька

Вероника Романова – ведущая утренней программы «Стартап» на канале «РБК»

Maxim
Лучшие и худшие ремейки в истории кино Лучшие и худшие ремейки в истории кино

Мы решили выяснить, что отличает лучшие ремейки от худших

GQ
Эволюция IQOS: что было в прошлом, чего ждать в будущем Эволюция IQOS: что было в прошлом, чего ждать в будущем

Свой вклад в поток изменений внесла инновационная система нагревания IQOS

Популярная механика
Куда потратить триллионы? В Госдуме отклонили идею о поддержке экспорта деньгами из ФНБ Куда потратить триллионы? В Госдуме отклонили идею о поддержке экспорта деньгами из ФНБ

Поправку, дающую право тратить ФНБ на экспортные кредиты, отклонили

Forbes
Подотчетное партнерство: учимся достигать цели в хорошей компании Подотчетное партнерство: учимся достигать цели в хорошей компании

Добиться желаемых рабочих результатов не всегда просто

Psychologies
Путин ввел мораторий на новые налоговые льготы нефтяникам Путин ввел мораторий на новые налоговые льготы нефтяникам

Президент ввел мораторий на предоставление налоговых льгот нефтяным компаниям

Forbes
Тулун: гидрометеорология и бесы Тулун: гидрометеорология и бесы

Как столкнулись наводнение и нищета с упорством и добротой

Русский репортер
Герои мирного времени Герои мирного времени

Петь оду трусости отважится не каждый, но мы сумели найти этого смельчака

Добрые советы
Часы Часы

Зал славы высокого часового искусства в 2019 году пополнили пять образцов

Robb Report
Считаем киловатты: какие энергосберегающие лампочки лучше для дома? Считаем киловатты: какие энергосберегающие лампочки лучше для дома?

Извечная борьба энергосберегающих ламп: люминесцентные VS светодиодные

CHIP
Самый пьяный округ в мире: лучшие бары этого лета Самый пьяный округ в мире: лучшие бары этого лета

В этом тексте мы расскажем вам о новых и проверенных Forbes Life местах

Forbes
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
Обзор смартфона Redmi 7: бюджетник от Xiaomi дешевле 10 000 рублей Обзор смартфона Redmi 7: бюджетник от Xiaomi дешевле 10 000 рублей

Новый смартфон Redmi 7 получился интересным и при этом недорогим

CHIP
Интервью британского писателя Джулиана Барнса о Борисе Джонсоне, шуме времени и детстве без телевизора Интервью британского писателя Джулиана Барнса о Борисе Джонсоне, шуме времени и детстве без телевизора

​Джулиан Барнс рассказал о шуме времени и новом премьер-министре Великобритании

Forbes
3 главных этических вопроса, которые ставят перед человечеством новые технологии 3 главных этических вопроса, которые ставят перед человечеством новые технологии

Технический прогресс намного опережает прогресс социальный.

Esquire
Станет ли инстаграм без лайков более «здоровым» Станет ли инстаграм без лайков более «здоровым»

Руководство инстаграма намеревается спрятать количество лайков от пользователей

Vogue
Жуков, Солженицын, Горбачева и другие люди из СССР на обложке Time Жуков, Солженицын, Горбачева и другие люди из СССР на обложке Time

Кто из СССР и по какому поводу побывал на обложке американского еженедельника

РБК
Фейсаппом об тейбл. Чем опасно новое модное приложение Фейсаппом об тейбл. Чем опасно новое модное приложение

Какую информацию о вас получают разработчики приложений и куда ее передают

СНОБ
Покупаем мобильный кондиционер: главные особенности и рейтинг 2019 Покупаем мобильный кондиционер: главные особенности и рейтинг 2019

Рассказываем, как выбрать мобильный кондиционер

CHIP
Узник Сбербанка: как основатель Антипинского НПЗ объяснил свое уголовное преследование Узник Сбербанка: как основатель Антипинского НПЗ объяснил свое уголовное преследование

Дмитрий Мазуров считает, что невиновен в банкротстве завода

Forbes
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
Невероятные снимки детей из разных стран с их еженедельным рационом Невероятные снимки детей из разных стран с их еженедельным рационом

Грегг Сигал снимал детей в окружении разной еды, которую они поглощают за неделю

Cosmopolitan
Не лучшие ожидания: россияне стали хуже покупать новые машины Не лучшие ожидания: россияне стали хуже покупать новые машины

Российский автомобильный рынок продолжает падение второй месяц

РБК
Как люди заселяли Америку? Как люди заселяли Америку?

Из всех обжитых человеком частей света Америка была заселена в последнюю очередь

Наука и жизнь
Как эволюция привела нас к сумасшествию Как эволюция привела нас к сумасшествию

Любое душевное неблагополучие — это опасность и повод для тревоги

Наука и жизнь
Самые кассовые фильмы всех времен: от «Унесенных ветром» до «Мстителей: Финал» Самые кассовые фильмы всех времен: от «Унесенных ветром» до «Мстителей: Финал»

На показах этих фильмов всегда был аншлаг

Playboy
Лучшие мировые фестивали августа по версии Forbes Life Лучшие мировые фестивали августа по версии Forbes Life

Последний шанс поймать фестивальное лето

Forbes
Розовая пантера Розовая пантера

Кьяра Ферраньи выпускает совместную коллекцию макияжа с Lancôme

Vogue
Открыть в приложении