• РЕГИСТРАЦИЯ

Почва: волшебная субстанция, без которой не было бы жизни на земле

8 4304

Грибы

Грязь. Жижа. Земля. У нас много синонимов для этого вещества, но, положа руку на сердце, можно сказать, что мы практически о нем не задумываемся. Да и думать там нечего. Но без почвы жизнь, возможно, никогда бы не смогла процветать вдали от воды. Без почвы мы определенно были бы мертвы. Почва имеет решающее значение практически для каждого аспекта жизни на земле, от хранения и фильтрации воды до регулирования климата, предотвращения наводнений, круговорота питательных веществ и разложения. Грязь под ногами является исключительным источником биоразнообразия: по некоторым оценкам, порядка четверти всех видов живут в земле. И мы до сих пор не открыли всех ее сокровищ: в январе 2015 года ученые объявили, что первый новый антибиотик за последние 30 лет был обнаружен в почвенных бактериях.

 

«Биоразнообразие почвы остается в значительной степени незамеченным, но имеет решающее значение для здоровья людей», — говорят Тандра Фрейзер и Диана Уолл из Global Soil Biodiversity Initiative.

ООН назвала 2015 год Годом почв, и 5 декабря был Всемирным днем почвы. Если когда-нибудь и наступит время отдать дань этой недооцененной субстанции, то это время сейчас. Откуда берется почва и почему она играет основополагающее значение для жизни на земле?

Хондриты

Метеорит Мерчисон: углеродистый хондрит

Во время рождения Солнечной системы, до того как образовалась наша планета, строительные блоки почвы скрывались в чернильной темноте космоса. Об этом свидетельствуют метеориты, известные как углеродистые хондриты, которые появились на рассвете Солнечной системы и которые богаты глинистыми минералами, из которых состояла самая ранняя почва на нашей планете.

После образования Земли, около 4,6 миллиарда лет назад, эти богатые глиной первобытные почвы оказались разбросаны по нашей молодой планете. Но условия были жесткими: частые и массивные падения метеоритов плавили и измельчали крупные объемы этих первых залежей весьма скоро после их формирования.

«Существует дискуссия о том, могла ли вся поверхность Земли быть расплавленной», — объясняет Грегори Реталлак, эксперт по древним почвам из Университета штата Орегон в Юджине, США. Он поддерживает теорию о том, что не больше половины Земли было расплавлено одновременно.

Примерно 3,8 миллиарда лет назад условия на Земле начали стабилизироваться. Постоянная метеоритная бомбардировка, которая превратила планету в ад, к этому моменту пошла на спад, позволив конденсироваться жидкой воде с образованием озер и морей. Это важный момент в истории почвы. Жидкая вода выветрила твердые породы Земли, создав минеральные вещества и образовав больше постоянной почвы.

Первая жизнь на Земле появилась, вероятно, чуть позже, примерно 3,5 миллиарда лет назад; об этом говорят самые ранние свидетельства, которые мы нашли в окаменелостях, которые образовались на скалистых берегах и напоминают микробные маты — строматолиты — которые до сих пор находят на Земле.

Почти с самого начала существования жизни почва начала подвергаться влиянию — и также влиять — жизни. К примеру, те первые микробные маты состояли из фотосинтезирующих организмов, которые вырабатывали огромные объемы органических веществ, используя энергию солнца. Эта органическая материя постепенно выстраивалась на береговой линии, где смешивалась с минералами, высвобожденными из пород под действием эрозии, создавая, возможно, первую истинную почву.

Стромалиты

Современные строматолиты в Австралии

Но это была не та почва, к которой мы привыкли. Та почва с трудом сохраняла воду и питательные вещества, которые могли поддерживать жизнь. Емкость почвы зависит от пор, которые образуются между гранулами; простая структура первой почвы означала, что та быстро осушалась, в процессе чего вымывались питательные вещества. Из-за этого земля оставалась негостеприимной средой обитания, и жизнь была ограничена береговой линией, где вода была более доступной.

Ни один организм не имел приспособлений, которые позволяли бы ему отойти от берега и полностью колонизировать некачественную землю. Ключом к колонизации земель стало сотрудничество — если точнее, появление лишайников между 700 и 550 миллионов лет назад.

Лишайники весьма примечательные организмы. Их ткани образованы мутуалистическими взаимосвязями водорослей и грибов, а иногда также бактерий — эти организмы представляют три различных царства жизни. Лишайники являются чрезвычайно устойчивыми и прекрасно адаптируются, благодаря этому уникальному симбиозу.

Водоросли могут фотосинтезировать, обеспечивая лишайник энергией, а грибок собирает воду, спасая лишайник от обезвоживания. Грибы имеют длинные тонкие нити, которые прекрасно собирают воду из окружающей среды, а также могут утилизировать воду во время дыхания. Что более важно, лишайники, содержащие фотосинтезирующие бактерии — цианобактерии — способны вытягивать из окружающей среды азот, который выделяется после их смерти, удобряя почву.

Работая вместе, эти разнообразные организмы объединяли свои навыки, чтобы колонизировать мрачные безжизненные почвы, покрывавшие континенты полмиллиарда лет назад. Даже сегодня лишайники являются одними из самых легко адаптирующихся организмов на Земле.

Лишайники

Лишайники весьма стойкие организмы

«Лишайники могут колонизировать голые скалы, — говорит Пол Фальковский из Университета Рутгерса в Нью-Джерси, США. — Они также производят органические кислоты, которые повышают выветривание горных пород».

Это означает, что лишайники не только продвигались к первым почвам на Земле — они также меняли их. Ускоряя выветривание горных пород, лишайники выпускали еще больше питательных веществ в почву, делая ее более плодородной, и прокладывали путь для других форм жизни. «Лишайники играли важнейшее значение в колонизации растениями земли», — говорит Фальковский.

Вторая волна колонизации началась 440 миллионов лет назад — очень скоро первые наземные растения начали изменять почву вокруг себя. «Они создали более выраженную структуру почвы, — объясняет Реталлак, — и способствовали выделению питательных веществ, фосфора и калия в почве. Этот процесс удобрил как сушу, так и море».

Ключом к удобряющей силе растений были грибы в их корневой системе. Эти «микоризы» появились 500 миллионов лет назад, еще до того, как у растений появились корни.

Подобно грибам в лишайниках, микориза получала энергию, сотрудничая с фотосинтезирующими растениями. И, опять же, как с лишайником, выгоду получали обе стороны: микориза наращивала нити, расширяя охват растения и делая его более стабильным, позволяя ему высасывать азот и другие питательные вещества из почвы.

Нити микоризы также зарывались в породы, выпуская питательные вещества, фосфор, кальций и железо, способствуя росту объема почвы.

Почва

Почва важна для многих видов жизни

Ученые считают, что эти мутуалистические отношения имели важнейшее значение для эволюции наземных растений — и эта гипотеза укрепилась 15 лет с открытием 460-миллионолетней ископаемой микоризы.

«Эти взаимовыгодные отношения помогли растениям колонизировать земли до того, как у них появились корни, и до образования известной нам сегодня почвы, — объясняет Кэти Филд из Университета Лидса в Великобритании. — Со временем растения эволюционировали, чтобы стать более конструктивно сложными, разрабатывали обширную систему сосудов, листьев и корней». Это принесло еще больше органического вещества в почву и помогло стабилизировать ее от эрозии.

Сегодня мутуалистические отношения вроде таких формируют основу глобального круговорота питательных веществ, без которых мы бы голодали. Более 80% современных растений образуют связи в виде микоризы с нитчатыми грибами, и они играют важную роль в высвобождении азота в почве.

Микориза также образует огромные сети, которые стабилизируют структуру почвы и позволяют растениям сообщаться — такой себе «интернет Земли».

Микориз

Корни растений — дом для грибов

Пока растения постепенно колонизировали землю и выводили огромные количества органического вещества в почву, ее способность хранить воду увеличивалась. Хранение и фильтрация воды даже сегодня — одна из важнейших ролей почвы: мы зависим от нее, получая питьевую воду и орошая свои угодья. Способность хранить воду у почвы также важна для снижения риска наводнений и предоставляет важный буфер против засухи.

Вода в почве имеет два названия. Ниже определенного уровня, где почва насыщена, она называется грунтовой водой; выше, где воды меньше, она упоминается как влажность почвы.

Грунтовые воды составляют 20% мировых запасов пресной воды, хотя в общем выражении это меньше 1% всей воды на Земле. Это важный резервуар для нашей питьевой воды и ирригационных систем.

Есть в эволюции современных почв последняя глава. Где-то между 490 и 430 миллионов лет назад животные впервые вышли из океанов и начали колонизировать все более цветущую землю. Где-то 420 миллионов лет назад процветали наземные беспозвоночные — и почва, как следствие, менялась.

Эти первые жители земли были травоядными, поглощали маты водорослей и лишайники, которые царили на земле, и возвращали питательные вещества в почву. Они также начали зарываться и колонизировать почву, наполняя ее мертвой органической материей и тщательно смешивая ее с глиной и другими минералами, выветренными из камней. Их действия снабдили почву еще более отличной структурой и помогли растениям в дальнейшем развитии вдали от воды.

Почва

Разнообразие живых организмов в почве быстро увеличивалось. Появились новые беспозвоночные, многоножки, ногохвостки, клещи и первые предки пауков. Примерно 360 миллионов лет назад почва уже была по большей части такой, как сегодня, и уже тогда можно было найти весь список сортов почвы под ногами — включая болотные и лесные почвы.

«На Земле появились все основные сорта почвы за исключением почвы пастбищ, — объясняет Реталлак. — Луга появились лишь 65 миллионов лет назад, после исчезновения динозавров».

История почвы была сформирована физическими факторами и живыми организмами, в процессе динамического образования цепочки взаимодействующих событий, на заре геологического времени, миллиарды лет назад. История почвы продолжает разворачиваться, как следствие наших действий в течение последних нескольких столетий.

До 1960 года цикл азота по всему миру был примерно сбалансирован. С тех пор использование азотных удобрений выросло на 800%. Слишком много питательных веществ может быть хуже, чем ничего, — избыток азота вымывается в реки и ручьи, где приводит к цветению водорослей, высвобождению закиси азота, опасного парникового газа и порождает опасность для здоровья человека.

Это изменение — крупнейшее в азотном цикле за 2,5 миллиарда лет, и оно может иметь серьезные последствия для наших продуктов питания и климата. (Подробнее об изменениях климата можно почитать здесь).

Нарушения ключевых питательных циклов в почве вызывают особенное беспокойство, поскольку почвенная система имеет тенденцию медленно реагировать на изменения — любой вред, который причиняют люди сегодня, возможно, придется исправлять десятками или сотнями лет.

Почва

Почва также может быть прямым источником парниковых газов. Улавливая органическую материю, почва является одним из крупнейших хранилищ углерода, мешающих ему стать углекислым газом в атмосфере. Но когда сжигают торфяники, углерод находит свой путь обратно в атмосферу.

Современные методы ведения сельского хозяйства также вредны для микоризы, они снижают способность наших культур получать жизненно важные питательные вещества и ухудшают структуру почвы в этом процессе.

В сущности, наше сельское хозяйство оборачивает вспять миллиарды лет эволюции почвы и делает нашу почву более уязвимой к эрозии. По сути, половина верхнего слоя почвы мира, самая активная и важная часть почвы, была утрачена за последние 150 лет.

Разрушенная почва удерживает меньше воды и питательных веществ, на ней сложнее выращивать урожай, земля становится уязвимой к наводнению и засухе. Осадкам из почвы тоже нужно куда-то деваться, поэтому эрозия почвы загрязняет наши реки и ручьи, убивая организмы, в них живущие.

И эта проблема лишь усугубляется. Интенсификация сельскохозяйственных процессов разрушает почвы по всему миру, и когда население планеты достигнет 9 миллиардов к 2050 году, безопасность будущего нашей пищи будет под большим вопросом.

Хорошие новости в том, что если мы начнем заботиться о почвах мира уже сегодня, то среди прочего сможем воспользоваться их способностью накапливать углерод, что поможет нам в борьбе с последствиями изменения климата.

Возможно, мы нечасто об этом задумываемся, но почва молча поддерживает наше существование. Защищая почву как важную часть мировой экосистемы сегодня, мы будем в полной уверенности, что она продолжит обеспечивать нас чистой водой, вкусной едой и гостеприимным климатом в далеком будущем.

via

Всё, о чём не расскажет РЕН-ТВ

    Что ж ты, джентльмен, сдал назад?

    Так вот почему британцы вдруг резко расхотели  отправлять наземные войска на Украину? The Times приводит сегодня слова коммодора авиации Блайта Кроуфорда, который до прошлой недели...

    Попову дали пять лет. На СВО? "Нет вакансий!" А он журналистам: "Спасибо, ребята"
    • Beria
    • Вчера 10:49
    • В топе

    Тамбовский гарнизонный суд дал генералу Ивану Попову 5 лет. С отбыванием в колонии общего режима. А ещё, по решению суда, экс-командарм должен выплатить штраф в 800 тысяч рублей. В этом деле, к...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Drozd 24 апреля 21:59

      Что будет с человечеством, если магнитные полюса Земли сместятся

      Геомагнитная инверсия — грандиозный планетарный процесс, заключающийся в смене местами северного и южного магнитных полюсов. Надо сказать, что он не является чем-то из ряда вон выходящим в многомиллиардной истории планеты. Палеомагнитные исследования убедительно свидетельствуют о том, что подобные "рокировки" случались неоднократно, оставляя сво...
      1445
      Drozd 23 апреля 20:10

      Атомная батарейка в груди

      Кардиостимуляторы используются для стимуляции регулярного сердцебиения, когда естественная электрическая система кардиостимуляции в организме перестает выполнять свою функцию или работает неправильно. На протяжении многих лет для кардиостимуляторов искали наилучшие «батарейки». В 70-х годах до использования литий-ионных батарей для питания кардиости...
      384
      Drozd 22 апреля 13:51

      Многое из того, что вам говорили о динозаврах, было неправдой

      Все в детстве любили динозавров, и практически все просто обожали «Парк Юрского периода». Но не многие знают, что практически всё, что нам рассказывает о динозаврах массовая культура — неправда. В этой подборке вы сможете прочитать самые популярные заблуждения о динозаврах. Динозавры были самыми большими созданиями из когда-либо существовав...
      2291
      Drozd 22 апреля 10:44

      Кяриз - отверстия в земле

      Когда говорят о Персии, то в первую очередь приходит на ум царь Ксеркс, с которым сражались спартанцы в Фермопильском ущелье во времена Греко-персидских войн. Между тем хотим обратить твое внимание на то, что персы того времени представляли собой довольно развитую цивилизацию, наследие которой до сих пор заявляет о себе. Посмотри на эти странные отверстия в зем...
      1978
      Drozd 18 апреля 20:54

      В чем разница между фактом, гипотезой, теорией и законом

      Возможно, вы слышали, как кто-то пренебрежительно отзывается об эволюции — «ведь это всего лишь теория». С другой стороны, гравитация должна быть на 100% реальной — в конце концов, это «закон». Но эти общие впечатления не совсем правильные. Слова «факт», «гипотеза», «теория» и «закон&raq...
      771
      Drozd 18 апреля 10:43

      Почему в темноте люди не различают цвета?

      «Механизм», с помощью которого человеческий организм различает цвета, в настоящее время не изучен до конца. Также современная наука не может пока что ответить на вопрос о том, почему же в темноте людям предметы кажутся одинаковыми с точки зрения цветопередачи. Большой вклад в изучение данного направления сделал Исаак Ньютон, который доказал – ...
      279
      Drozd 15 апреля 20:53

      Ученые открыли новую группу крови

      В 1972 году у беременной женщины обнаружили необычную особенность крови: в ней отсутствовал поверхностный молекулярный маркер, который есть у всех остальных людей. Спустя 50 лет исследователи из Великобритании и Израиля наконец раскрыли эту загадку, открыв новую систему групп крови. Неожиданное открытие Большинству людей знакомы системы ABO и резус-фактор...
      1227
      Drozd 15 апреля 10:57

      Действительно ли адреналин делает человека сильнее и быстрее?

      Адреналин действительно помогает быстрее реагировать, стремительнее бежать и временно забыть о боли, но превращает ли он людей в супергероев? Разбираемся, что происходит с телом в момент опасности и почему эта «турбо-сила» не может быть постоянной. Адреналин – это не волшебство, а биохимия Согласно распространенному убеждению, адреналин ...
      299
      Drozd 12 апреля 10:45

      Что будет, если человечество перестанет есть мясо?

      Улучшение экологии Животноводство сегодня признается одним из главных факторов, разрушающих экологию планеты. Оно производит почти 20% выбросов всех парниковых паров (больше всех видов транспорта) и занимает огромные территории сельхозугодий, под которые вырубаются ценные леса. С 1950-х годов под нужды животноводства было уничтожено больше 50% тропических лесов...
      659
      Drozd 11 апреля 20:50

      Самая сложная самодельная бомба за всю историю

      "Мне кажется, тут этого быть не должно". Так подумал Боб Винсон, ночной дежурный в Казино Харви «Деревянное колесо» в Лейк-Тахо, штат Невада. Под «тут» Винсон подразумевал закуток прямо возле комнаты с телефонной аппаратурой в рабочем секторе второго этажа отеля. Под «этим» — любопытное устройство неизвестного пр...
      1652
      Drozd 8 апреля 19:45

      Как размножаются осьминоги

      Ученые давно установили, что практически все головоногие моллюски, кроме наутилусов (Nautilus) и осьминогов-аргонавтов (Argonauta) — единственного современного рода, обитающих в открытых морях, спариваются и размножаются один раз в жизни. После наступления репродуктивного возраста осьминоги начинают искать себе партнера, а до этого момента предпочитают жить ...
      825
      Drozd 8 апреля 16:56

      Секвойная лихорадка

      На фото: 1341-летнее дерево по прозвищу «Марк Твен» было срублено в 1892 году в США. Это было одно из самых крупных деревьев в мире. Его диаметр превышал 7 метров. Секвойя начала расти в 550 году. В XIX веке американцы едва не уничтожили самое крупное и древнее дерево в мире. В итоге беспощадной вырубки, гигантские секвойи, которые появились на Земл...
      1759
      Drozd 4 апреля 10:59

      Как добывают ртуть?

      Добыча ртути во все времена не обходилась для человечества без потерь. Это опасный для здоровья металл, который приносит отравление всему организму. В промышленном производстве ртуть незаменима – это единственный жидкий металл. Но интерес к нему был всегда, особенно у ремесленников в Средней Азии. Именно здесь появились первые ртутные рудники в 6-4 веках ...
      1368
      Drozd 1 апреля 10:57

      Откуда взялись пупырышки на огурцах?

      Огурец – один из самых любимых и узнаваемых овощей на нашем столе. Огурцы бывают разные. Большие, полосатые, свежие и перезрелые, продолговатые, бочкообразные, с семенами и без. А ещё есть огурцы бывают с пупырышками – именно такие овощи чаще всего можно увидеть в разносолах. А вы знаете, откуда на огурцах взялись пупырышки? Огурец много сотен ле...
      766
      Drozd 31 марта 13:51

      Почему современная медицина не может вылечить человека от бешенства

      Бешенство – вирусное заболевание, передающееся при непосредственном контакте со слюной или тканями мозга инфицированного животного. Приводит к параличу и остановке сердца. Ежегодно от бешенства умирает около 60 000 человек по всему миру. Почему так и не научились лечить бешенство? Время укуса имеет существенное значение при бешенстве. Инфекция быстро р...
      1390
      Drozd 29 марта 13:50

      Мифы и факты о гремучих змеях

      «Гремучая змея — это шедевр эволюции, созданный для выживания там, где другие сдаются. Наша задача — не уничтожать, а понять её» — Луис Мендоса. От раскаленных песков Аризоны до болот Флориды и горных хребтов Мексики — гремучие змеи царствуют в самых экстремальных уголках Америки. Эти рептилии, чьи предки появились более 12 м...
      639
      Drozd 29 марта 10:57

      Почему не ржавеет нержавейка?

      Даже по названию «нержавейка» понятно, что она не подвергается коррозии или все же ржавеет, но не так сильно, как обычная сталь. Откуда берется такая особенность у этого материала? Ученые Пьер Бертье и Майкл Фарадей в 1820-х годах заметили, что железо с хромом обладает устойчивостью к кислотной коррозии. Но тогда им было неизвестно, что особенную...
      934
      Drozd 25 марта 20:44

      Почему мы не помним свое детство? Новое открытие меняет представление о памяти младенцев

      Уже давно признано, что дети не имеют четких воспоминаний о своих ранних годах. Это явление, известное как младенческая амнезия, означает неспособность вспомнить события, произошедшие в раннем детстве. Многие считали эту амнезию естественным процессом, обусловленным незавершенным развитием мозга, в частности гиппокампа, области, отвечающей за формирование памяти. ...
      1788
      Drozd 24 марта 10:57

      Можно ли спастись от жажды с помощью кактуса?

      Никогда не знаешь, в какую передрягу можешь угодить, поэтому всегда полезно знать парочку советов по выживанию в экстремальных условиях. Например, первое правило выживания в пустыне: не «пейте» кактус! В фильмах про ковбоев и в документальном кино про экзотические страны можно часто увидеть, что люди и едят, и «пьют» кактусы. Дейст...
      1213
      Drozd 21 марта 13:53

      Самые длинные волны в мире

      Не такая уж прикольная тема, но все же очередное пополнение нашей рубрики САМОЕ САМОЕ Как то я вам рассказывал про Волны-убийцы и что такое Приливная волна, а вот посмотрите какие еще волны бывают. Маленький прибрежный город Пуэрто Чикама в северо-западной части Перу славится самыми длинными океанскими волнами в мире, идеальными для занят...
      859
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика