在地球的大部分历史中，陆地上几乎不存在任何带有泥土的东西。大约4.58亿年前，泥土终于开始堆积起来，永久改变了地球上的生命。

在植物生长于土地上之前，许多河流就像今天阿拉斯加的库珀河一样，呈辫状在荒芜的大地上穿过，并将大量的沉积物倾泻入海

数年前，地质学家尼尔 · 戴维斯（Neil Davies）前往玻利维亚，在成堆的鱼类化石中寻找答案。他想进一步了解当地那条古老海岸线的信息，这些鱼类在大约4.6亿年前曾沿着那条海岸线畅游，他想了解这些鱼是如何死亡的。他发现，或许是在暴风雨期间，这些鱼被快速冲入大海的泥沙中窒息而亡。

在世界各地其他年龄相仿的岩石中，也出现了大量类似的窒息而亡的鱼。这是在植物生长于各个大陆之前的情况，河岸没有根或茎可以将含泥沉积物封固在陆地上。

如果这种效应在全球范围内扩大，影响将是巨大的，不仅影响沿海生命，而且影响整个地球的地形。在植物出现之前，河流会冲走大陆上的淤泥和黏土——泥土的主要成分，并将这些沉积物送入海底。这样会使陆地上充满光秃秃的岩石，海洋里充满窒息死亡的鱼类。

植物出现在陆地上之后，情况开始发生变化。泥土附着在河流沿岸的植被上，卡在植被周围，而不是直接流入海底。目前供职于英国剑桥大学的戴维斯及其同事发现：大约在4.58亿年前至3.59亿年前期间，陆地植物扩张的同时，陆地上的泥土量增加了十倍多，而且河流的流淌方式发生了重大转变。戴维斯说：“第一批植物的出现以及随后泥土的出现，从根本上改变了世界的运行方式。”

生命演化出了应对手段，以适应新的泥土环境和新的河流形状，形成了生命和地形的多样化，这种多样化一直持续到今天。这种变化大部分是由植物造成的，但泥土也起到了增加黏合性的作用。泥土跟沙子不同，潮湿的泥土容易黏合在一起。

目前，戴维斯正在研究早期植物是否能使泥土有所增加，是否将更多的泥土固定在原地，或者是否同时起到了这两种作用。帕萨迪纳市加州理工学院的地球生物学家伍德沃德 · 费舍尔（Woodward Fischer）说：“这是一个值得了解的情况。在人们能够想到的东西中，泥土是最常见、最丰富的东西之一。认识到在地球历史的大部分时期中情况并非如此，这是件了不起的事情。这项研究还可能为当今河流工程项目（如大坝建设）的决策提供依据。了解植被如何控制河流的流量和沉积物的堆积，可能会有助于防止发生一些灾难，如造成密西西比河流域和世界其他主要江河流域发生洪灾的灾难。哪怕一件小事，只要我们能够做得更好，都会产生巨大的影响。”

泥土与河岸

地质学家谈论泥土时，他们把泥土说成是潮湿时会黏合在一起的细小颗粒。随着时间的推移，由于风、雨、冰和雪的作用，这些颗粒通常会从较大的岩石中分解出来。真菌和微生物也可以分解岩石，然后形成泥土。

在植物出现在陆地上之前，泥土就存在，只是绝大部分被河流冲到海底。植物出现之后，它们不仅将沉积物固定在原位，而且它们的根部也自然地分解了岩石，并释放出化学物质使岩石进一步破碎。通过这种方式，植物加速了地质学家所说的“大陆泥土工厂”的形成。

自从20世纪60年代以来，地质学家注意到：在地质记录中，植物出现在陆地之前的河流通常看起来与大陆变绿之后形成的河流有所不同。麻省理工学院的地球科学家泰勒 · 佩伦（Taylor Perron）说，最早的河流类似于当今沿着阿拉斯加的砾石海岸流淌的河流。2017年，佩伦在《地球与行星科学年度评论》杂志中撰写了论文，论述了控制地貌形成的因素。

阿拉斯加的河流沙砾累累，在沙洲上形成了许多辫状的河道，随着周期性的泛滥，会不断下沉形成更多的河道。在没有任何植物将这些河岸固定的情况下，河岸不断坍塌形成新的河道。然而，植物的出现阻止了这种侵蚀，泥土也增加了河岸的黏合性，因此河流不太可能塌陷成多条辫状河道。相反，这些河流只开辟一条河道，以连贯的“S”形蜿蜒穿过整个区域。地质记录表明，植物出现在陆地上之后，这种蜿蜒的河流在地球上变得更加普遍了。佩伦说：“从这种意义上看，植物的出现是地球上曾经发生过的最佳的自然景观实验之一。”

河流的形状看似微不足道，但会对河流内及周围的生命产生深远的影响。例如，弯曲河道中的弯曲部分会改变水的温度或化学性质，使其与直线流水的河段不同，并且会产生动植物需要的新型微环境。

2017年，斯坦福大学的古生物学家凯文 · 博伊斯（Kevin Boyce）在《地球与行星科学年度评论》杂志上与他人共同撰写了关于植物进化的文章。他说，即使是类似苔藓的最早期的植物，也有可能已经开始改变沉积物在河岸上的沉积方式了。那些并不是大树，但它们仍然会通过减缓水流来影响水的流动。大约3.86亿年前，随着植物向树木的进化，它们开始拥有减缓风速的力量。当风在树枝间停止下来时，被捕获的细小颗粒就会掉落到地上，从而使更多的沉积物落入树干和茎之间。

泥土中的生命

对于像早期千足虫和类似蠕虫的动物来说，这种环境向它们提出了新的挑战。英国牛津大学地质学家安东尼 · 西利托（Anthony Shillito）说：“泥土为生活于其中的动物提供了一种完全不同的媒介。”

植被可以帮助固定河岸，产生单一河道，以“S”形在陆地上蜿蜒穿过，就像这里显示的当今亚马逊河的部分河段一样

为了穿过泥土，蠕虫之类的动物会创造狭窄的缝隙，通过收缩身体、伸展身体、挤开水分、向前爬动，艰难地穿越泥土。从力学上来讲，这不同于穿越沙地，穿越沙地需要动物将障碍物挖出去。因此，为了应对更加艰难的运动，早期的陆生蠕虫和昆虫不得不进化出相应的身体部位。

耶鲁大学古生物学家利迪亚 · 塔尔汗（Lidya Tarhan）说：“反过来，这些运动也可能有助于塑造泥土本身。挖掘出通道并使其畅通无阻，这种行为可能会将沉积物转移至周围，改变沉积物的分布，也会影响沉积物的化学性质。”例如，一些无脊椎动物摄入沉积物以获取营养，肠道中的化学反应会形成细小颗粒，这些颗粒以粪便的形式排出，形成泥土。

但是，塔尔汗说，早期穴居动物对泥土环境的最大影响可能是使泥土松散开来，并将其散布在河流内以及整个地表上。随着单道河流的增多，泥土将有更多机会扩散到平原上。明尼苏达大学沉积学家克里斯 · 保拉（Chris Paola）说：“这样的平原在辫状河流沿岸就不会那么容易形成，因为随着水位的上升，辫状河流的河岸容易塌陷。”

遭到人类滥砍滥伐的现代江河流域表明：植被的缺失破坏了河岸的稳固性，使河岸的黏结力有所降低。例如，在加州的萨克拉曼多河沿岸，那些被开垦为农田的地区比仍然有森林的地区更容易受到侵蚀。自然环境保护主义者曾经努力使这条河流保持稳定，在沿岸种植了一百多万棵树苗。

了解植物和泥土在河流中的相互作用，有助于将受到侵蚀的河流恢复到更加稳定的状态。2011年，保拉在《海洋科学年度评论》杂志上跟他人共同撰写了一篇有关恢复河流的论文。他说：“如果你不了解是什么因素导致河流进入一种状态或进入其他状态，那就很难把研究做好。”当今，许多生命是围绕着河流生存的，因此做好这项研究很重要。

然而，这一点始终是事实：自从动植物最初出现在陆地上，生命一直聚集在河流周围。这就是早期的泥土积聚在河边的原因，泥土也影响了水的流动方式。

戴维斯说：“一旦把泥土从这一平衡系统中剔除，想象世界的陆地上没有那么多泥土，那么地球就会变成一颗完全不同的星球。”

资料来源 Knowable Magazine

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本文作者劳拉·波皮克（Laura Poppick）是美国缅因州的一位自由科学记者，拥有地球史领域的背景。