Скрытая внутри камней жизнь породила первые почвы на Земле

Ученые из Института географии и Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, а также Почвенного института имени В.В. Докучаева совместно с коллегами из Германии и США исследовали образцы пород из Восточной Антарктиды и пришли к выводу, что местные организмы постепенно делают антарктические силикатные породы похожими по структуре на почвы. По мнению исследователей, сходные процессы могли породить предшественников почвы в докембрийский период, дав возможность растениям колонизировать сушу. Соответствующая статья опубликована в Scientific Reports.

Глинистые минералы в эндолитическом органо-минеральном горизонте Глинистые минералы в эндолитическом органо-минеральном горизонте по сравнению с более глубоким гнейсовым слоем породы без биопленок: (а) — частицы каолинита и агрегаты на зернах полевого шпата; (б) — коалесценция органо-минеральных пленок и частиц каолинита; (c, d) — минералы смектитовой группы в порах исходной породы (гнейс, Thala Hills, Восточная Антарктида).
© Nikita Mergelov & all

Вопрос о возникновении почв в период до массового выхода растений на сушу — один из самых сложных для изучения. Сегодня почти все сухопутные территории нашей планеты находятся под покровом развитой растительности, аналогов которой еще полмиллиарда лет назад не было. Активность флоры резко ускоряет и меняет характер разрушения скальных обнажений. Поэтому понять, как именно образовались предшественники почв в докембрии, крайне сложно, как и составить полное представление о том, как именно жизнь колонизировала сушу.

Авторы новой работы в поисках ответов на эти вопросы обратились к скальным породам из Восточной Антарктики. В этом регионе очень слабая водная эрозия, а ультрафиолет, напротив, весьма силен. В сочетании с сухим и холодным воздухом данные факторы принуждают местную жизнь к эндолитическому образу жизни — организмы обитают внутри камней.

Дело в том, что песчаник и иные породы могут впитывать и подолгу удерживать те небольшие количества воды, что все же появляются в условиях Антарктиды. Даже тонкий слой каменистой породы эффективно блокирует ультрафиолет, а большая теплоемкость камней снижает резкость температурных колебаний.

Исследователи с помощью компьютерной томографии изучили структуру образцов пород из антарктических оазисов (мест, где скальные породы выступают из льдов и снега). В результате им удалось установить, что внешние слои скальных пород пронизаны большим количеством микротрещин. Те из них, что ближе к вертикальным, имеют размеры до 20 микронов, горизонтальные достигают 200 микрон в длину. Одна трещина соединяется с другой, и, как правило, они заселены различными организмами.

Чаще всего это цианобактерии и лишайники. И те и другие выделяют различные соединения в ходе своей жизнедеятельности, тем самым создавая кислую среду в трещинах. Она дополнительно ускоряет образование новых микротрещин. В итоге их количество увеличивается до такой степени, что каменистые породы по своим характеристикам становятся ближе к почве, чем к типичным скальным породам в чистом виде.

В результате деятельности эндолитических организмов в песчанике из отдельных оазисов было найдено от 1,4 до 6,0 граммов азота органического происхождения. То есть даже криптоэндолитические (скрытые в камне) живые организмы уже начали насыщать на вид безжизненные скальные породы органическими остатками. Это также типичный и для обычных почв процесс.

Как отмечается в работе, все это указывает на то, что методы воздействия живых организмов на скальные породы — и, шире, методы подготовки «полуфабриката» для создания почв — не изменились с докембрийских времен. Да, сосудистые растения резко активизировали процесс в мягких климатических условиях, однако не они начали его. По всей видимости, к моменту выхода растений на сушу цианобактерии и лишайники уже провели там обширную «подготовительную работу», сделав возможной быструю колонизацию.

Источник: chrdk.ru

Метки , , . Закладка постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *