Toprak, Dünya'yı yaşanabilir hale getirmenin anahtarıydı.
Dünya'nın varlığının ilk 4 milyar yılı boyunca kıtaları, Mars'ın yüzeyine benzeyen tozlu, kıraç ve kayalık arazilerdi. Ancak, yaklaşık 500 milyon yıl önce, bunların hepsi değişti.
Kara bitkileri, tatlı su alg atalarından evrimleşmeye başladı ve yavaş yavaş gezegenin kayalık yüzeyini kapladı. Başlangıçta sadece birkaç santimetre boyunda olan ilk kara bitkileri, hızla daha karmaşık biçimlere dönüştü. 385 milyon yıl önce, geniş ormanlar gezegenin yüzeyini kaplıyordu.
Bu yeni bitki çeşitliliği, yerin altında meydana gelen bir geçişle, köklerin ve toprağın oluşumuyla desteklendi. Topraklar bugün o kadar bol ki, onları genellikle hafife alıyoruz veya gezegenimizin değişmez bir özelliği olduklarını varsayıyoruz. Ancak durum böyle değil. Bildiğimiz şekliyle derin topraklar, gezegenimizin tarihinin %10'undan daha az bir süredir var olmuştur.
İlk topraklar
Toprakların nasıl evrimleştiğine dair en eski kanıtlar, eski kara bitki fosillerinden gelmektedir. İskoçya'nın kuzeydoğusundaki Rhynie Chert adlı bir kaya oluşumu , son derece iyi korunmuş 407 milyon yıllık bitki fosilleri içerir. Bu, bilim adamlarının burada gelişen yaşam çeşitliliğini incelemelerine olanak tanır.
Rhynie çörtünde korunan bitkilerin çoğu, bugün aşina olabileceğiniz bitkilere özgü büyük karmaşık köklerden yoksundur. Bunun yerine kök sistemleri , rizoitler adı verilen tüylerle kaplı ince gövdelerden oluşuyordu . Bu kıllar, bitkilerin gezegenin kayalık yüzeyine sabitlenmesine ve su ile besin maddelerini emmesine yardımcı oldu.
Yeni tüylü gövdeler büyüdü ve çürüyen eski gövdelerin kütlesiyle iç içe geçerek yavaş yavaş sadece birkaç santimetre kalınlığında ince, turbamsı bir toprak oluşturdu. İnceliğine rağmen, bu toprak savrulmaya veya yıkanmaya karşı koyabildi, böylece daha fazla bitkinin büyümesi için bir dayanak sağladı.
Rhynie çörtünde korunanlar gibi erken dönem toprakları, çok çeşitli mantarları destekledi. Bazıları bitkilerle faydalı ilişkiler kurarak, bitkiler tarafından sağlanan karbon karşılığında besin bulmalarına yardımcı oldu - diğerleri çürüyen bitki dokusuyla beslendi.
Bu topraklar ayrıca akarlar , nematodlar (yuvarlak solucanlar) ve erken dönem araknidler için bir avlanma alanı oluşturdu . Bitkiler, hayvanlar ve mantarlar birlikte karmaşık bir besin ağı oluşturdular.
Bu ince toprak zaten hayatla takım halindeydi.
Bitki çeşitliliği
sahip ormanlarla kaplıdır . Kısa bir jeolojik zaman aralığı olarak kabul edilen toprak derinliğindeki bu dikkate değer artış, bitki köklerinin evrimi tarafından körüklendi. Kökler, aşağı doğru büyüyerek ve tortuya daha derin organik madde ekleyerek toprak derinliğini arttırır.
Kökler, bitkilerin su ve besin maddeleri için demir atmasını ve maden çıkarmasını sağlayan özelleşmiş organlardır. Yerin altındaki yaşam için ve Dünya yüzeyinin altındaki kayalık alt tabakaya doğru ilerlemek için özel olarak uyarlanmışlardır.
Kayalık alt tabakanın tepesine yapışan tüylü gövdelerden, bir metreden daha derine inen köklere geçiş, toprakları dönüştürdü ve bitkilerin derin su ve besin rezervlerine erişmesine izin verdi. Bu yer altı devrimi, yaşamın çeşitlenmesi için tamamen yeni bir ekosistem sağladı.
Topraklar ayaklarımızın altından daha çok değişti
Topraklar, jeoloji, atmosfer ve su ve besin döngüleri arasındaki anahtar arayüzdür. Derin toprakların ortaya çıkışı, Dünya'nın bu kısımları arasındaki etkileşimi dönüştürdü ve bir dizi şaşırtıcı değişikliğe yol açtı.
Bir değişiklik su döngüsündeydi. Bir zamanlar çok sayıda küçük çapraz akarsularla kaplı bir manzara, büyük kıvrımlı nehir kanalları olan taşkın yataklarına dönüştü . Aynı zamanda topraklar, daha fazla bitki yaşamını sürdürebilecek ve hızla atmosfere geri dönebilecek suyu depoluyordu.
Toprakların derinlik ve genişlik olarak genişlediği döneme, ve küresel sıcaklıklarda soğuma eşlik etti. Atmosferin bileşimindeki bu değişiklik, kısmen köklerin ve toprağın iki özelliğinden kaynaklanıyordu.
Topraklar, özellikle organik açıdan zengin turba toprakları da büyük karbon rezervuarlarıdır. Bitkiler büyümek için CO₂'ye ihtiyaç duyar ve bitkiler çürüdüğünde CO₂ atmosfere geri salınır. Ancak bu bitki materyali birçok toprakta tamamen çürümez ve çoğu yavaş yavaş gömülür.
Bu, gömülürse kömür oluşturabilen turbalı topraklarda karbonu kilitler. Derin toprakların ve ormanların kökeni, Dünya'daki karbon gömme oranlarını büyük ölçüde artırdı .
Toprak, Dünya'daki büyük miktarda yaşamın temelini oluşturur. Su döngüsündeki rolü, besin döngüsü ve kritik olarak bir karbon rezervi olarak bugün ve gelecekte anahtar olmaya devam ediyor. Fosil kayıtları, topraklarımızı korumamız gerektiğini hatırlatır .
Plant Evolutionary Biologist, The University of Edinburgh
