|
Как почва изменила жизнь на Земле
|
|
|
|
Первые 4 миллиарда лет существования Земли ее континенты представляли собой пыльные, бесплодные и скалистые ландшафты, похожие на поверхность Марса. Но около 500 миллионов лет назад все изменилось. Наземные растения начали развиваться от своих пресноводных предков-водорослей и постепенно покрыли каменистую поверхность планеты. Первоначально всего несколько сантиметров в высоту, первые наземные растения быстро превратились в более сложные формы. К 385 миллионам лет назад поверхность планеты покрывали обширные леса. Это новое разнообразие растений было подкреплено переходом, который произошел под землей — образованием корней и почвы. Сегодня почв так много, что мы часто принимаем их как должное или предполагаем, что они являются постоянной особенностью нашей планеты. Но это не так. Глубокие почвы, какими мы их знаем, существовали менее 10% истории нашей планеты.
|
|
|
|
Образование этих почв резко изменило жизнь на Земле. Почвы изменили земные ландшафты, водотоки, круговорот питательных веществ и минералов и даже состав атмосферы. Роль, которую почва сыграла в превращении Земли в обитаемую, подчеркивает важность защиты наших почв сегодня. Самые ранние свидетельства того, как развивались почвы, получены из древних окаменелостей наземных растений. Скальное образование на северо-востоке Шотландии, называемое Райни-Черт, содержит исключительно хорошо сохранившиеся окаменелости растений возрастом 407 миллионов лет. Это позволяет ученым изучать разнообразие жизни, которая здесь процветала. Большинство растений, сохранившихся в кремнях Райни, не имеют больших сложных корней, типичных для растений, с которыми вы, возможно, знакомы сегодня. Вместо этого их корневая система состояла из тонких стеблей, покрытых волосками, называемыми ризоидами. Эти волоски помогали растениям закрепляться на каменистой поверхности планеты и поглощать воду и питательные вещества.
|
|
|
Новые опушенные стебли росли и переплетались с массой разлагающихся старых стеблей, постепенно образуя тонкую торфяную почву толщиной всего в несколько сантиметров. Несмотря на свою тонкость, эта почва могла сопротивляться ветру или смыву, поэтому давала точку опоры для роста большего количества растений. Ранние почвы, подобные тем, что сохранились в кремнях Райни, содержали широкий спектр грибов. Некоторые установили полезные отношения с растениями, помогая им добывать питательные вещества в обмен на углерод, выделяемый растениями, — другие питались разлагающейся растительной тканью. Эти почвы также стали охотничьими угодьями для клещей, нематод (круглых червей) и ранних паукообразных. Растения, животные и грибы вместе образуют сложную пищевую сеть. В этой тонкой почве уже кипела жизнь.
|
|
|
|
Перенесемся на 20 миллионов лет вперед, и континенты Земли покрыты лесами с почвами глубиной более метра. Это значительное увеличение глубины почвы за то, что считается коротким периодом геологического времени, было вызвано эволюцией корней растений. Корни увеличивают глубину почвы, растущие вниз и добавляя органические вещества глубже в осадок. Корни — это специализированные органы, которые позволяют растениям закрепляться и добывать воду и питательные вещества. Они специально приспособлены для жизни под землей и для проникновения в каменистый субстрат под поверхностью Земли. Переход от волосатых стеблей, цепляющихся за верхнюю часть каменистого субстрата, к корням, пробуренным более чем на метр в глубину, изменил почву и позволил растениям получить доступ к глубоким запасам воды и питательных веществ. Эта подземная революция предоставила совершенно новую экосистему для диверсификации жизни.
|
|
|
|
Почвы являются ключевым связующим звеном между геологией, атмосферой и круговоротами воды и питательных веществ. Появление глубоких почв преобразовало взаимодействие между этими частями Земли и вызвало ряд удивительных изменений. Одно изменение коснулось круговорота воды. То, что когда-то было ландшафтом, покрытым большим количеством небольших пересекающихся ручьев, превратилось в поймы с большими извилистыми руслами рек. В то же время почвы хранили воду, которая могла поддерживать больше жизни растений и быстро возвращалась обратно в атмосферу. Период, когда почвы увеличивались в глубину и расширялись, также сопровождался огромным падением уровня CO2 в атмосфере и похолоданием глобальных температур. Это изменение состава атмосферы было частично обусловлено двумя особенностями корней и почвы. Корни растений помогли усилить выветривание горных пород за счет физического и химического разрушения коренных пород — процесса, который приводит к чистому поглощению CO2 из атмосферы.
|
|
|
|
Почвы, особенно богатые органическими веществами торфяные почвы, также являются огромными резервуарами углерода. Растениям для роста требуется CO2, а когда растения разлагаются, CO2 выбрасывается обратно в атмосферу. Но этот растительный материал не полностью разлагается во многих почвах, и большая часть его постепенно засыпается. Это блокирует углерод в торфяных почвах, которые при захоронении могут образовывать уголь. Происхождение глубоких почв и лесов значительно увеличило скорость захоронения углерода на Земле. Почва поддерживает огромное количество жизни на Земле. Его роль в круговороте воды, круговороте питательных веществ и, что особенно важно, в качестве резерва углерода остается ключевой сегодня и в будущем. Летопись окаменелостей служит напоминанием о том, что мы должны защищать наши почвы.
|
|
|
|
Источник
|
