Nowe badanie Stanforda kwestionuje dziesięcioletnie pogląd, że wzrost roślin lądowych o pół miliarda lat temu dramatycznie zmienił kształty rzek.
Rzeki zazwyczaj występują w dwóch stylach: plecione, w których wiele kanałów przepływa wokół piaszczystych prętów i meandrując, gdzie pojedynczy kanał przecina S-Curves w krajobrazie. Geolodzy od dawna myślą, że przed roślinnością rzeki biegły głównie w plecionych wzorach, tworząc meandrujące kształty po tym, jak życie roślin zakorzeniły się i ustabilizowały banki rzek.
Nowe badanie, które zostało opublikowane online przez czasopismo Nauka 21 sierpnia 2025 r. Sugeruje teorię, że plecione rzeki zdominowały pierwsze 4 miliardy lat historii Ziemi, opiera się na błędnej interpretacji zapisu geologicznego. Badania pokazują, że odsłonięte meandrujące rzeki mogą pozostawić złogi osadowe, które wyglądają zwodniczo podobne do oplatanych rzek. To rozróżnienie ma kluczowe znaczenie dla naszego zrozumienia wczesnej ekologii i klimatu Ziemi, ponieważ typ rzeki określa, jak długo osad, węgiel i składniki odżywcze są przechowywane na równinach zalewowych.
„Dzięki naszym badaniu odwracamy powszechnie akceptowaną historię o tym, jak wyglądały krajobrazy, gdy Plant Life po raz pierwszy ewoluowało na lądzie” – powiedział główny autor Michael Hasson, doktorant w laboratorium Mathieu Lapôtre w Stanford Doerr School of Sustainability. „Przepisujemy historię splecionego związku między roślinami i rzekami, co stanowi znaczącą zmianę naszego zrozumienia historii Ziemi”.
Młotne równiny zalewowe meandrujących rzek – dynamiczne ekosystemy tworzone przez tysiące lat przez przepełnienie rzeki – należą do najliczniejszych nie -marinowych rezerwuarów węgla. Poziomy węgla w atmosferze, w postaci dwutlenku węgla, działają jako termostat Ziemi, regulując temperaturę w rozległych skalach czasowych. Dokładne budżetowanie na pamięci podręczników wytworzonych przez meandrujące rzeki może pomóc naukowcom w budowaniu bardziej kompleksowych modeli starożytnego i przyszłego klimatu Ziemi.
„Rodzinny zalewowe odgrywają ważną rolę w określaniu, w jaki sposób, kiedy i czy węgiel zostaje pochowany lub zwolniony z powrotem do atmosfery” – powiedział Hasson. „W oparciu o tę pracę argumentujemy, że magazynowanie węgla w równinach zalewowych byłoby powszechne przez znacznie dłużej niż klasyczny paradygmat, który zakłada, że meandrujące rzeki miały miejsce dopiero w ciągu ostatnich kilkuset milionów lat”.
Gdzie płynie rzeka
Aby ocenić wpływ roślinności na wzorce kanałów rzecznych, naukowcy zbadali obrazy satelitarne około 4500 zakrętów w 49 obrysowych rzekach. Około połowa rzek została usunięta, a połowa była gęsto lub częściowo wegetacji.
Naukowcy wpisali się na bary punktowe – piaszczyste formy terenu, które rozwijają się na zakrętach wewnętrznych meandrujących rzek, gdy osady przepływu wody. W przeciwieństwie do piaszczystych barów, które tworzą się w środku plecionych rzek, pręty punktowe mają tendencję do migracji bocznej z dala od centrów rzek. Z czasem migracja ta przyczynia się do charakterystycznych kształtów kanałów meandrujących rzek.
Uznając, że te piaszczyste bary tworzą się w różnych miejscach opartych na stylu rzeki, geolodzy przez dziesięciolecia mierzyli trajektorię barów w zapisie skalnym, aby odsłonić starożytne ścieżki rzeczne. Skały, zazwyczaj z piaskowców i kamieni błotnych, dostarczają dowodów na rozbieżne style rzeki, ponieważ każda osadza różne rodzaje i ilości osadów w kształcie skal, dając geologom wskazówki dotyczące rekonstrukcji geometrii rzek o długim poziomie. Jeśli piaskowce wykazywały niewielkie zmienność kąta migracji prętów, geolodzy interpretowali pręty jako poruszające się w dół, a tym samym pleciona rzeka stworzyła depozyty.
Korzystając z tej techniki, geolodzy zauważyli, że rzeki zmieniły sposób, w jaki zachowały się w czasie, gdy rośliny po raz pierwszy ewoluowały na Ziemi. Ta obserwacja doprowadziła do wniosku, że rośliny lądowe umożliwiły meandry rzeczne, na przykład poprzez uwięzienie osadów i stabilizując brzeg rzek.
„W naszym artykule pokazujemy, że ten wniosek – który uczy się we wszystkich programach nauczania geologii do dziś – jest najprawdopodobniej nieprawidłowy” – powiedział Lapôtre, starszy autor i asystent profesora nauk o Ziemi i Planetarnej w Doerr School of Sustainability.
Patrząc na współczesne rzeki z szerokim zakresem pokrycia roślinności, naukowcy wykazali, że rośliny konsekwentnie zmieniają kierunek migracji prętów punktowych. W szczególności, przy braku roślinności, pręty punktowe mają tendencję do migracji w dół rzeki – tak jak pręty w połowie kanałów w plecionych rzekach.
„Innymi słowy, pokazujemy, że gdyby użyć tych samych kryteriów, których geolodzy używają w starożytnych skałach na nowoczesnych rzekach, meandrujące rzeki byłyby błędne jako plecione rzeki” – powiedział Lapôtre.
Rzeki z czasem
Odkrycia oferują prowokujące nowe okno w przeszłe eony Ziemi, podnosząc konwencjonalny obraz tego, jak rzeki rzeźbiły kontynenty. Jeśli rzeczywiście obciążone przez węgiel teren zalewowy zostały znacznie szersze nad historią, naukowcy mogą z czasem zrewidować modele głównych naturalnych huśtawek klimatu, z implikacjami dla naszego zrozumienia ciągłych zmian klimatu.
„Zrozumienie, w jaki sposób nasza planeta będzie reagować na indukowane przez człowieka zmiany klimatu, zależy od dokładnego poziomu odniesienia na to, jak zareagowała na wcześniejsze zaburzenia”-powiedział Hasson. „Rock Record zapewnia tę podstawę, ale jest przydatna tylko wtedy, gdy dokładnie ją zinterpretujemy”.
„Sugerujemy, że ważna kontrola cyklu węglowego – gdzie jest przechowywany węgiel i jak długo, ze względu na rodzaj rzeki i tworzenie równiny zalewowej – nie została w pełni zrozumiana” – powiedział. „Nasze badanie wskazuje teraz drogę do lepszych ocen”.
Dodatkowi współautorzy pochodzą z University of Padova i University of British Columbia.
