我们所知的深厚土壤仅存在于地球历史的不到10%之中。
一位生物学家讲述陆生植物的演化过程，从仅有几厘米高到形成广袤的森林。
土壤在使地球适宜居住方面所发挥的作用，凸显了我们今天必须保护土壤的重要性。
在地球存在的最初40亿年里，其大陆是布满尘土、贫瘠而岩石遍布的景观，与火星表面相似。但大约5亿年前，这一切发生了改变。
陆生植物开始从淡水藻类祖先演化而来，并逐渐覆盖了地球的岩石表面。最初的陆生植物仅有几厘米高，但它们很快演化出更为复杂的形态。到3.85亿年前，广袤的森林已覆盖了地球表面。
这种新的植物多样性建立在地下发生的一场转变之上——根系和土壤的形成。如今土壤分布广泛，以至于我们常常将其视为理所当然，或认为它是地球上的恒定特征。但事实并非如此。我们所知的深厚土壤仅存在于地球历史的不到10%之中。
这些土壤的形成极大地改变了地球上的生命。土壤改变了陆地景观、水道、养分和矿物质循环，甚至改变了大气的成分。土壤在使地球适宜居住方面所发挥的作用，凸显了今天保护土壤的重要性。
最早的土壤
关于土壤如何演化，最早的证据来自古代陆生植物化石。苏格兰东北部有一处名为赖尼燧石（Rhynie Chert）的岩层，其中保存了异常完好的4.07亿年前的植物化石。这使科学家得以研究当时生物的多样性，这些生物曾在此繁盛。
赖尼燧石中保存的大多数植物并不具有今天你所熟悉的植物那样庞大而复杂的根系。它们的根系结构则由覆有名为假根毛（rhizoid）的细毛的细茎组成。这些细毛帮助植物固定在地球的岩石表面，并吸收水分和养分。
新生的多毛茎不断生长，并与大量腐烂的老茎相互缠结，逐渐堆积出仅几厘米厚的薄层泥炭质土壤。尽管土层很薄，这层土壤仍能抵抗风吹或冲刷，从而为更多植物的生长提供了立足之地。
早期土壤（如赖尼燧石中保存的土壤）支撑着种类繁多的真菌。其中一些真菌与植物形成了互利关系，帮助植物获取养分，作为回报，植物则为其提供碳；另一些真菌则以腐烂的植物组织为食。
这些土壤还是螨类、线虫（圆虫）和早期蛛形纲动物的猎场。植物、动物和真菌共同构成了一个复杂的食物网。
这层薄土中已然充满了生命。
植物的多样性
时间快进2000万年，地球的大陆已被森林覆盖，森林下的土壤深度超过一米。在地质时间尺度上被视为较短的时期内，土壤深度出现了如此显著的增长，这一变化由植物根系的演化所推动。根系通过向下生长，并将有机物质输送到沉积物更深处，从而增加了土壤深度。
根是特化的器官，使植物能够固定自身并从地下获取水分和养分。它们专门适应地下生活，并能向下穿入地球表面以下的岩石基质中。
从紧贴岩石基质表面的多毛茎，演化为能够向下扎入超过一米深度的根系，这一转变改变了土壤，使植物能够获取深层的水分和养分储备。这场地下革命为生命的多样化发展提供了一个全新的生态系统。
土壤的变化远不止脚下的部分
土壤是地质、大气以及水循环和养分循环之间的关键界面。深厚土壤的出现改变了地球这些组成部分之间的相互作用，并带来了许多令人惊讶的变化。
其中一项变化发生在水循环中。原本布满大量细小交错溪流的景观，转变为带有大型蜿蜒河道的冲积平原。与此同时，土壤开始储存水分，这些水分既能维持更多的植物生命，也能迅速重新循环回大气中。
在土壤深度和范围不断扩展的这一时期，同时伴随着大气二氧化碳（CO₂）浓度的大幅下降以及全球气温的降低。大气成分的这一变化，部分归因于根系和土壤的两项特征。
植物根系通过物理和化学方式分解基岩，从而促进了岩石风化——这一过程的结果是大气中二氧化碳的净汲取。
土壤，尤其是富含有机质的泥炭土，同样是巨大的碳库。植物生长需要二氧化碳，而植物腐烂时，二氧化碳又会释放回大气中。但在许多土壤中，这些植物物质并不会完全腐烂，其中大部分会逐渐被掩埋。
这使碳被锁存于泥炭土中，而这些泥炭土一旦被掩埋，便可能形成煤炭。深厚土壤和森林的形成极大地提高了地球的碳埋藏速率，对地球而言意义重大。
土壤支撑着地球上大量的生命。其在水循环、养分循环中的作用，尤其是作为碳储备的作用，在今天及未来依然至关重要。化石记录提醒我们，必须保护我们的土壤。
