匡峰

我們生存的這個地球，如今幾乎處處可見泥土，它是我們最常見、也是最豐富的東西之一。但是，必須指出的是，在地球歷史的大部分時間里，它并不是這樣的——在那些時間里，泥土很罕見、稀有。

荒涼的地球

幾年前，美國地質(zhì)學(xué)家尼爾·戴維斯前往玻利維亞，在成堆的魚類化石中尋找某種答案——他想知道，在4.6億年前，這些魚是怎么死去的，更重要的是，他想了解這些魚所生活的古老海岸線的一些信息。最終，他得出了這樣的結(jié)論：在某場特大的暴風(fēng)雨期間，大量的泥土在短時間內(nèi)被迅速沖入海里，這些魚可能就是被這突如其來的泥給絆住了，結(jié)果窒息而亡。

在世界各地的同一年齡的巖層中，有很多類似這樣的魚的化石。那個時期，地球陸地上還沒有出現(xiàn)植物。我們知道，植物的根、莖可以保持水土。因此，當(dāng)時的海岸沒有留住泥土的能力。

實際上，當(dāng)時整個地球大陸都沒有保持泥土的能力，這不僅對沿海的生命造成了重大及深遠的影響，而且對地球的整個景觀也是如此。在陸地上出現(xiàn)植物之前，河流會將淤泥和黏土——泥土的重要成分——從陸地上不斷剝離，并將它們源源不斷地送往海底。如此一來，地球大陸變得無比貧瘠和荒涼，只剩下被侵蝕的巖石，而海洋這時則出現(xiàn)大量窒息的魚類。

“大陸泥廠”出現(xiàn)

當(dāng)植物在陸地上出現(xiàn)以后，情況開始發(fā)生改變。泥土逐漸粘附在海岸的植被上，而不是直接漂流入海。

英國劍橋大學(xué)的戴維斯教授通過研究發(fā)現(xiàn)，大約3.59億至4.58億年前，陸地植物的擴張與陸地泥土的增加是一致的，而且植物出現(xiàn)以后，河流的形狀也發(fā)生了重大改變。他認為，地球上植物的到來和泥土的出現(xiàn)“從根本上改變了整個世界”。

為了適應(yīng)新的泥土和新的河流形狀，生命也相應(yīng)進化，結(jié)果導(dǎo)致了生物和地球景觀的多樣性。植物是造成這種變化的主要原因，但泥土也通過增加土地的凝聚力起到了作用——與沙子不同，泥土有一定的粘性。

戴維斯現(xiàn)在正在努力弄清楚：是早期植物促使了泥土的生成，還是只是將更多泥土困在原地，又或者兩種作用都有？這項研究能為現(xiàn)代河流工程項目（如大壩的建設(shè)等）提供科學(xué)決策的依據(jù)。了解植被如何控制河流流量、如何積聚泥土，可以幫助世界上的一些重要河流抵御洪水等自然災(zāi)害。

地質(zhì)學(xué)家談?wù)摰哪嗤粒傅氖浅睗駮r會粘在一起的細小顆粒。這些顆粒來自較大的巖石。隨著時間的推移，受風(fēng)、雨、冰和雪的侵蝕，巖石通常會分解出一些顆粒;真菌和微生物也可以分解巖石并形成泥土。

在植物沒有出現(xiàn)之前，雖然地球上泥土到處都有，但它們都只是源源不斷地被河流沖刷并進入海底。而當(dāng)植物出現(xiàn)以后，一方面，它們將泥土困在了原地;另一方面，它們的根對巖石造成破壞，并釋放出化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)反過來又進一步加快了巖石的分解。通過這種方式，植物很快就將地球變成了地質(zhì)學(xué)家口中的“陸地泥廠”。

植物影響河流

自20世紀60年代以來，地質(zhì)學(xué)家注意到，在植物出現(xiàn)前形成的河流和在植物出現(xiàn)后形成的河流往往是不同的。

美國麻省理工學(xué)院的地質(zhì)學(xué)家泰勒·佩倫曾撰文闡述影響地貌形成的因素。他認為，最早的河流都是在沙洲上隨意分叉，沿岸都是礫石翻滾，沒有任何東西固定它們的河岸，只是任由它們不斷下陷，然后形成更多新的河道。這類河流也被稱為“辮狀河流”，看上去跟海灘邊緣的小溪流也很相似。

但是植物的出現(xiàn)，使河流兩岸避免了遭受類似的侵蝕，同時泥土也增加了河岸的凝聚力。因此，植物出現(xiàn)之后的河流形成了單一的河道——像“密西西比河”和“亞馬孫河”的部分河道一樣，以優(yōu)美的“S”形蜿蜒穿過大片土地，形成獨特的自然景觀。

4億年前，大量的泥土改變了河流的形狀，同時也讓地球的生物變得多樣起來。

佩倫認為，從某種意義上講，植物的出現(xiàn)，“是地球上進行過的最好的自然景觀實驗之一”。

河流影響生命

河流的形狀看似微不足道，但實際上它對河流本身及其周圍的生命有著深遠的影響。河流的彎曲部分會改變水的溫度和化學(xué)性質(zhì)，使其跟較直的部分不一樣，從而形成了新的生存微環(huán)境。

美國斯坦福大學(xué)的古生物學(xué)家凱文·博伊斯曾在《2017年地球與行星科學(xué)年鑒》中發(fā)表了有關(guān)植物進化的文章。他認為，即使是與苔蘚類似的最早的植物，也可能從一開始就在改變河岸泥土的積累方式。博伊斯說：“它們不像大樹那么大，但它們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^減緩水流而影響水的流動。”大約3.9億年前，這些植物進化成了樹木，從而具備了減緩風(fēng)速的能力。當(dāng)一陣陣風(fēng)被樹枝阻擋時，裹在風(fēng)中的細小顆粒會掉到地上，并陷在樹干和莖之間，從而形成越來越多的泥土。

當(dāng)植物占領(lǐng)陸地地球開始繁榮起來

這些泥土給早期的千足蟲和蠕蟲一樣的生物帶來了新的挑戰(zhàn)。這些蟲子此前是在沙子中穿行的，而泥土對它們來說是一種完全不同的環(huán)境。為了在泥土中穿行，蠕蟲之類的動物會通過身體不斷的扭動來制造裂縫，從而向前移動，這個過程會擠出泥土中的水分。因此，早期的陸生蠕蟲和一些昆蟲必須進化出身體的某些部位，以應(yīng)對在泥土中的生存。

生命影響泥土

這些生物在泥土中的運動反過來又塑造了泥土本身。生物挖掘洞穴等行為會移動周圍的泥土，從而改變其分布，甚至還會改變泥土的化學(xué)性質(zhì)。例如，一些無脊椎動物會攝入泥土以提取營養(yǎng)，這些泥土在其腸道中經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)后會形成細微顆粒，然后會被它們以糞便的形式排出。這些糞便與泥土混合在一起，“新的”泥土就此產(chǎn)生了。

早期穴居動物對泥土的更大影響，可能是使泥土變得松散，并且使它們散布在河流中。隨著單線河流的出現(xiàn)，泥土將有更多機會擴散到平原上，使平原更加肥沃。

了解河流中植物和泥土的相互作用，可以幫助我們挽救正在受侵蝕的河流，使其恢復(fù)到更穩(wěn)定的狀態(tài)?，F(xiàn)代河流的發(fā)展表明，沒有植被，河岸的穩(wěn)定性就會降低，就容易遭到破壞。當(dāng)今有許許多多的生命都與河流息息相關(guān)，所以拯救受侵蝕的河流很重要。

美國加利福尼亞州的薩克拉曼多河是一個很好的例子。在該河沿岸，那些開墾為農(nóng)田的河段就比植被覆蓋的河段更容易受到侵蝕。為了保護該河，人們在兩岸種植了超過百萬棵樹苗。

試想一下，如果我們的地球沒有那么多的泥土，它會是什么樣的呢？