幾年前，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關(guān)于泥土的答案。他想知道這些魚在大約4.6億年前游過的古老海岸線的更多信息，也許還想知道它們是如何死亡的。他發(fā)現(xiàn)，這些魚可能是在暴風(fēng)雨期間，被河水迅速?zèng)_進(jìn)海里的泥沙噎住了。

在世界其他地方的巖石中也有類似的被窒息的魚。這是在植物“殖民”大陸之前，所以河岸沒有根或莖來捕捉陸地上的泥質(zhì)沉積物。

如果將這種影響在全球范圍內(nèi)放大，其影響將是巨大的，不僅是對(duì)沿海生物，而且對(duì)整個(gè)地球的景觀。在植物出現(xiàn)之前，河流會(huì)將大陸上的淤泥和黏土（淤泥的關(guān)鍵成分）剝離，并將這些沉積物帶到海底。這樣一來，大陸上就會(huì)布滿貧瘠的巖石，海洋里就會(huì)出現(xiàn)窒息的魚類。

一旦植物到達(dá)陸地，情況就開始發(fā)生變化。泥漿附著在河岸的植被上，滯留在那里，而不是直接流到海底。戴維斯現(xiàn)在在英國(guó)劍橋大學(xué)工作，他和他的同事們發(fā)現(xiàn)，在大約4.58億年前到3.59億年前，陸地植物的擴(kuò)張與陸地上10倍多的泥土的增加是同時(shí)發(fā)生的，而且河流的流動(dòng)方式也發(fā)生了顯著的改變。第一批植物和泥土的出現(xiàn)“從根本上改變了世界的運(yùn)轉(zhuǎn)方式”。

生命進(jìn)化出了適應(yīng)新的淤泥和新的河流形狀的“工具”，導(dǎo)致了生命和景觀的多樣化，并延續(xù)至今。植物對(duì)這種變化起著關(guān)鍵性作用，但泥土也起到了一定的作用，因?yàn)樗黾恿舜箨懙哪哿Γㄅc沙子不同，濕泥土?xí)吃谝黄穑?/p>

戴維斯現(xiàn)在正在研究早期植物是增加了泥土的生成，還是將更多泥土困在原地，還是兩者都起了作用。泥巴是你能想到的最常見、最豐富的東西之一。這項(xiàng)研究還可以為現(xiàn)代有關(guān)河流工程項(xiàng)目（如水壩建設(shè)）的決策提供信息。了解植被控制河流流量和沉積物堆積的方式，有助于防止造成密西西比河沿岸和世界其他主要水道洪水的一些災(zāi)害。

淤泥和河岸

當(dāng)?shù)刭|(zhì)學(xué)家說到泥漿時(shí)，他們指的是潮濕時(shí)粘在一起的微小顆粒。隨著時(shí)間的推移，由于風(fēng)、雨、冰和雪的作用，這些顆粒經(jīng)常從較大的巖石上分解下來。真菌和微生物也能分解巖石并形成泥漿。

在植物到達(dá)陸地之前，泥土大部分都是通過河流送到海底的。一旦植物出現(xiàn)，它們不僅把沉積物固定在原地，而且它們的根還會(huì)物理地分解巖石，釋放出化學(xué)物質(zhì)，使巖石進(jìn)一步粉碎。通過這些方式，植物加速了地質(zhì)學(xué)家所說的“大陸泥工廠”。

自20世紀(jì)60年代以來，地質(zhì)學(xué)家們已經(jīng)注意到，在地質(zhì)記錄中，在植物到達(dá)陸地之前流過的河流，往往與形成大陸變綠后的河流看起來不同。劍橋麻省理工學(xué)院的地球科學(xué)家泰勒·佩倫在《2017年地球和行星科學(xué)評(píng)論》上發(fā)表了關(guān)于控制地貌形成的因素的文章，他說，最早的河流與今天沿著阿拉斯加礫石海岸翻滾的河流相似。

阿拉斯加的河流沙礫累累，在沙洲上形成了許多辮狀的河道，當(dāng)它們周期性地溢出時(shí)，不斷地下沉并形成更多的河道，就像海灘邊緣的小溪一樣。沒有任何東西固定這些河岸，它們持續(xù)崩塌形成新的河道。但是，植物的到來阻止了海灣的侵蝕，泥土增加了河岸的凝聚力，所以河流不太可能崩塌成編織狀。相反，他們開發(fā)了一條單一的通道，以連貫的“S”形蜿蜒穿過景觀，就像今天密西西比河和亞馬遜河的部分河段一樣。從這個(gè)意義上說，植物的出現(xiàn)“是地球上發(fā)生過的最好的自然景觀實(shí)驗(yàn)之一。

• 河岸上的植被有助于穩(wěn)定這些河岸，并形成一個(gè)單一的通道，以“S”形蜿蜒穿過景觀，就像圖中所示的亞馬遜河今天的部分。地質(zhì)記錄表明，當(dāng)植物在陸地上生長(zhǎng)后，這種蜿蜒的河流在地球上變得更加普遍。

河流的形狀可能看起來微不足道，但它對(duì)河流內(nèi)部和周圍的生活有著深遠(yuǎn)的影響。例如，蜿蜒河道的彎曲可以改變水的溫度或化學(xué)性質(zhì)，使其與直線運(yùn)行的部分不同，并創(chuàng)造出植物和動(dòng)物需要適應(yīng)的新的微環(huán)境。

斯坦福大學(xué)古生物學(xué)家凱文·博伊斯在《2017年地球和行星科學(xué)年度評(píng)論》上與人合作撰寫了有關(guān)植物進(jìn)化的文章，他表示，即使是與苔蘚類似的最早的植物，也可能已經(jīng)開始改變河岸沉積物的積累方式。大約3.86億年前，當(dāng)植物進(jìn)化到樹的大小時(shí)，它們獲得了減緩風(fēng)力的能力。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)在樹枝上削減時(shí)，被風(fēng)吹到的細(xì)顆粒會(huì)掉落到地上，留下更多的沉積物在樹干和莖之間。

生活在泥沼中

這對(duì)早期的千足蟲和蠕蟲類動(dòng)物提出了新的挑戰(zhàn)。為了穿過泥地，像蠕蟲這樣的動(dòng)物會(huì)通過收縮身體、伸展身體、擠出路上的水并向前移動(dòng)來制造裂縫。這與在沙地上行走不同，后者需要?jiǎng)游锿诰驌趼返奈矬w。所以早期的蚯蚓和昆蟲必須進(jìn)化出身體的某些部位，以適應(yīng)更泥濘的運(yùn)動(dòng)。

反過來，這些運(yùn)動(dòng)也可能幫助塑造了泥土本身。例如，一些無脊椎動(dòng)物通過吸收沉淀物來獲取營(yíng)養(yǎng)，在它們的內(nèi)臟中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可以形成細(xì)小的顆粒，這些顆粒在它們的糞便中以泥的形式出現(xiàn)。

• 以下是動(dòng)物運(yùn)動(dòng)在化石記錄中留下的三個(gè)痕跡。要弄清楚究竟是什么動(dòng)物留下了什么痕跡通常是不可能的，因?yàn)椴煌N類的動(dòng)物會(huì)留下相似的痕跡。但是研究不同的模式可以提供關(guān)于動(dòng)物是如何穿越古代景觀的信息。當(dāng)早期的動(dòng)物開始在陸地上殖民時(shí)，一些在沉積物中蠕動(dòng)或前進(jìn)（A和C），而另一些則在沉積物中爬行（B）。

早期穴居動(dòng)物對(duì)其泥濘環(huán)境的最大影響可能是使泥土松散，并使其在河流和景觀中分散。隨著單股河流的興起，淤泥有更多的機(jī)會(huì)擴(kuò)散到洪泛平原。這樣的平原沿著編織狀的河流發(fā)展就不那么容易了，河流的堤岸很容易隨著水位的上升而崩塌。

人類砍伐了森林的現(xiàn)代河流表明，沒有植被會(huì)破壞河岸的穩(wěn)定，使河岸變得不牢固。了解河流中植物和泥土的相互作用，可以幫助人們努力使受侵蝕的河流恢復(fù)到更穩(wěn)定的狀態(tài)。從植物和動(dòng)物第一次出現(xiàn)在陸地上開始，生命總是聚集在河流周圍。