A terra é crucial em quase todos os aspectos da vida humana, para armazenar e filtrar água, regular o clima, prevenir enchentes, reciclar nutrientes e decompor matéria orgânica.
A terra sob nosso pés também é uma grande fonte de biodiversidade: algumas estimativas indicam que pelo menos uma quarto de todas as espécies vive dentro ou sobre o solo.
E ainda estamos descobrindo seus tesouros: em janeiro de 2015, cientistas anunciaram a descoberta do primeiro antibiótico em 30 anos em bactérias do solo.
"A biodiversidade do solo fica escondida, mas ela é crucial para ecossistemas saudáveis, e basicamente por humanos saudáveis", dizem Tandra Fraser and Diana Wall, da Global Soil Biodiversity Initiative.
Mas da onde veio o solo, e por que ele é tão fundamental para a vida na Terra?
Quando o sistema solar nasceu, antes de nosso planeta se formar, os componentes essenciais do solo vagavam insuspeitos na escuridão do espaço. A prova disso são meteoritos conhecidos como condritos carbonáceos, que datam dos primórdios do sistema solar e são ricos em minerais de argila que integravam os primeiros solos terrestres.
Após a formação da Terra, há cerca de 4,6 bilhões de anos, esses solos ricos em argila se desenvolveram em nosso jovem planeta. Mas as condições eram difíceis: grandes e frequentes meteoros teriam derretido e pulverizado grandes volumes desse antigo solo assim que ele se formava.
"Há discussões sobre se toda a superfície da Terra derreteu", diz Gregory Retallack, especialista em solos antigos da Universidade do Oregon em Eugene, nos Estados Unidos.
Ele defende a teoria de que apenas metade da Terra derreteu ao mesmo tempo.
Há cerca de 3,8 bilhões de anos, as condições na Terra começaram a se estabilizar. O constante bombardeamento por meteoros que até então atormentava o planeta começou a se acalmar, e a água líquida pôde condensar, formando lagos e oceanos. Isso marcou um ponto importante na história do solo.
A água desgastou e erodiu a rochosa crosta da Terra, gerando matéria mineral e formando mais solos permanentes.
Formas de vida
A primeira forma de vida na Terra pareceu, provavelmente, um pouco depois, cerca de 3,5 milhões de anos atrás; algumas das evidências mais antigas disso vêm de fósseis que se formaram em litorais rochosos e lembravam tapetes microbianos chamados estromatólitos, que ainda são encontrado na Terra hoje.
Praticamente desde o momento em que surgiu, a vida começou a influenciar o solo - e vice-versa. Por exemplo, esses primeiros tapetes microbianos eram feitos de organismos que faziam fotossíntese, que podia produzir grandes volumes de material orgânico usando energia do sol.
Essa matéria orgânica gradualmente se acumulou na linha costeira, onde se misturou com os minerais liberados pela erosão das rochas para criar o que pode ser considerado o primeiro solo de verdade.
Mas isso não era a terra como conhecemos hoje. Esse solo era fraco na tarefa de acumular água e nutrientes que mantém a vida. A capacidade do solo de acumular água depende de poros que se formam entre os grãos; mas a estrutura simples dos solos primordiais fazia com que eles escoassem rapidamente, levando nutrientes no processo.
Por causa disso, a terra permanecia um habitat inóspito, e a vida estava restrita à costa, onde a água estava disponível de forma imediata.
Nenhum organismo individual tinha as adaptações necessárias para se distanciar da costa e colonizar completamente solos de baixa qualidade. A chave para colonizar a terra foi a cooperação – mais especificamente, o surgimento dos liquens, entre 700 e 550 milhões de anos atrás.
Trocas benéficas
Liquens são organismos impressionantes. Seu tecido é formado por uma interação entre algas e fungos, que às vezes envolve bactérias – organismos representando três reinos diferentes. Os liquens são extremamente resilientes e se adaptam facilmente devido a essa relação simbiótica única.
Algas podem fazer fotossíntese, dando energia ao liquens, enquanto os fungos coletam água, impedindo a desidratação dos liquens. Os fungos têm filamentos longos e finos, que são extremamente bons em recolher água do ambiente, e também conseguem reciclar água durante a respiração. Mais importante do que isso, os liquens contêm bactérias fotossintéticas - chamadas cianobactérias - capazes de capturar nitrogênio do ambiente, liberado quando elas morrem, fertilizando o solo.
Trabalhando juntos, esses organismos diferentes combinaram suas habilidades para colonizar o solo que cobria a Terra há meio bilhão de anos. Até hoje, os liquens estão entre os organismos mais adaptáveis da Terra.
"Liquens podem colonizar pedras", diz Paul Falkowski, da Universidade Rutgers em Nova Jersey, nos EUA. "Eles também produzem ácidos orgânicos que aumentam o intemperismo", diz.
Isso significa que os liquens não apenas se mudaram para os solos primitivos da Terra – eles também o modificaram.
Ao acelerar o efeito de intempérie nas rochas, os liquens liberam ainda mais nutrientes no solo, tornando-o mais fértil e abrindo caminho para que outras formas de vida se mudassem para a terra.
"Os liquens foram decisivos para a colonização da terra pelas plantas", diz Falkowski.
Essa segunda onda de colonização começou há cerca de 440 milhões de anos - e as primeiras plantas terrestres logo começaram a alterar o solo elas mesmas. "Elas criaram uma estrutura de solo mais marcada", explica Retallack, e elas ajudaram a liberar nutrientes como fósforo e potássio no solo. "Isso teve uma efeito de fertilizar tanto a terra quanto o mar", adiciona.
Uma das chaves para o poder fertilizador das plantas foram os fungos em suas raízes. Essas micorrizas evoluíram há cerca de 500 milhões de anos, antes mesmo de as plantas desenvolverem raízes.
Assim como os fungos nos liquens, micorrizas absorvem energia ao cooperarem com plantas que fazem fotossíntese - e também aqui os benefícios são mútuos: as micorrizas têm filamentos que aumentam o alcance das plantas e faz com que elas fiquem mais estáveis, e permitem que elas absorvam nitrogênio e outros nutrientes do solo.
Filamentos de micorrizas também penetram as rochas, liberando nutrientes como fósforo, cálcio e ferro e aumentando o volume de solo.
Os cientistas acreditam que essa relação de mutualismo foi essencial para a evolução das plantas terrestres.
"Essa relação benéfica para os dois ajudou as plantas a colonizar a terra antes de elas terem raízes e antes de o solo ser como conhecemos hoje", explica Katie Field, da Universidade de Leeds, no Reino Unidos.
"Com o passar do tempo, as plantas evoluíram e viraram estruturas mais complexas, desenvolvendo plantas e sistemas de raízes", completa. Isso trouxe mais matéria orgânica para o solo e ajudou a estabilizá-lo contra a erosão.
Depósito de água
Hoje, relações de mutualismo como essas formam a base do ciclo de nutrientes, sem o qual nós passaríamos fome. Mais de 80% das plantas constroem relações entre suas micorrizas e filamentos de fungos, e isso é crucial para liberar nitrogênio no solo.
Micorrizas também formam grandes redes, que estabilizam a estrutura do solo e permitem que as plantas se comuniquem, dando a elas o apelido de "internet da Terra".
À medida que as plantas colonizaram a terra e começaram a liberar grandes quantidade de matéria orgânica no solo sua capacidade de estocar água aumentou. O acúmulo e filtragem de água é uma das funções mais importantes do solo até hoje: dependemos disso para água potável e agricultura. Essa capacidade também é importante para reduzir o risco de enchentes, além de ser um proteção contra a seca.
A água subterrânea forma cerca de 20% do água potável do mundo, embora represente menos de 1% da água da Terra. É um importante reservatório de água potável e de irrigação, com 125 trilhões de litros apenas nos solos dos Estados Unidos.
Há um capítulo final da evolução do solo moderno. Em algum momento entre 490 e 430 milhões, os primeiros animais começaram a sair dos oceanos e colonizar a terra. Há cerca de 420 milhões de anos, os invertebrados terrestres estavam em ascensão - e, mais uma vez, o solo mudou como consequência disso.
Esses animais era herbívoros, que devoravam os tapetes de algas e líquen que povoavam a terra e devolviam nutrientes para o solo. Eles também começaram a colonizar o solo e a misturar matéria orgânica morta e outros mineiras nas pedras. Essa ação mudou a estrutura do solo e ajudou as plantas a continuarem seu desenvolvimento.
A variedade de organismos vivendo no solo aumentou rapidamente. Novos invertebrados apareceram, incluindo embuás, ácaros e ancestrais de aranhas. Há cerca de 360 milhões de anos, os solos já eram muito parecidos com os de hoje, com a mesma variedade que encontramos sob nossos pés atualmente.
Futuro
E a história do solo continua a se desenvolver como consequência de nossas ações nos últimos séculos.
Desde a década de 1960, o uso de fertilizantes de nitrogênio aumentou cerca de 800%. E o excesso de nitrogênio é carregado pelas águas das chuvas para rios e correntes de água, onde pode causar fenômenos como "marés vermelhas", levando à liberação de óxido de nitrogênio, uma gás de efeito estufa perigoso para a saúde humana.
Alterações no solo provocadas pela ação humana preocupam porque ele responde lentamente a mudanças - danos podem levar décadas e até séculos para serem consertados.
Alterações no solo provocadas pela ação humana preocupam porque ele responde lentamente a mudanças - danos podem levar décadas e até séculos para serem consertados.
O solo também pode ser uma fonte de gases de efeito estufa. Ao acumular matéria orgânica, ele se torna um grande depósito de carbono, impedindo que este se transforme em CO2 na atmosfera.
Mas quando, por exemplo, turfa é queimada, o carbono consegue sair para a atmosfera, como ocorreu no incêndio ocorrido na Indonésia no ano passado, que liberou diariamente mais gases de efeito estufa que os EUA e passou a ser chamado de "o grande desastre ambiental do século 21".
Práticas modernas de agricultura também são prejudiciais para as micorrizas, reduzindo a capacidade das plantações de obter nutrientes vitais e degradando o solo no processo.
Na verdade, nossa agricultura está revertendo bilhões de anos de evolução do solo e tornando solos mais vulneráveis à erosão. Metade da camada superior do solo, sua parte mais ativa e importante, se perdeu nos últimos 150 anos.
Solos erodidos seguram menos água e nutrientes, tornando difícil plantar nestes locais e deixando a terra mais vulnerável a enchentes e secas. Os sedimentos do solo têm que ir para outros locais, então a erosão também entope nossos rios, matando os organismos que vivem ali.
O problema pode ficar pior. A intensificação da agricultura está destruindo solos em todo o mundo, e com a previsão de que a população chegue a 9 bilhões em 2050, a segurança alimentar do futuro está em jogo.
A boa notícia é que se começarmos a tomar conta da terra podemos aproveitar sua capacidade de estocar carbono, entre outras coisas, e usar isso para combater a mudança climática.
BBC Brasil
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