Érdekes, hogy nem nagy árvizekről vagy drámai folyásváltozásokról van szó – többnyire csak a homokdűnék rendszeres kúszásáról a folyófenéken. Valójában csak néhány hónapnyi.

A folyami lerakódásoknak, vagyis a folyóvízi rétegeknek ez a hétköznapisága egy évszázadon keresztül zavarba ejtette a geológusokat. Tekintettel arra, hogy egy folyó történetéből milyen kevés marad meg, a kutatók furcsának találják, hogy a hétköznapok feljegyzései dominálnak, nem pedig a legszélsőségesebb események bizonyítékai. A Geophysical Research Letters folyóiratban megjelent új kutatás feltárja azokat a folyamatokat, amelyek végül megmagyarázhatják ezt a rejtélyt.

A Vamsi Ganti, a UC Santa Barbara geomorfológia adjunktusa által vezetett tanulmány a geológia egyik legrégebben folyó vitáját érinti: a katasztrofizmus kontra uniformitarianizmus. Azaz, hogy a geológiai feljegyzéseket inkább a nagy, ritkán előforduló események vagy a kis, de gyakori események befolyásolják-e.

A folyami lerakódások esetében a katasztrofizmusnak elég intuitív érve van. “Ha annak a valószínűsége, hogy bármilyen esemény megmarad, alacsony, akkor annak, ami megmarad, valahogy különlegesnek kell lennie” – magyarázta Ganti. A tudósok azonban úgy találják, hogy ez egyszerűen nem igaz, még akkor sem, ha az eltelt idő kevesebb mint 0,0001%-a marad meg.

“Ez az oka annak, hogy ezt a folyami rétegek furcsa hétköznapiságának nevezzük” – mondta Ganti – “mert furcsa, hogy a megőrzött események annyira hétköznapiak, még akkor is, ha az időmegőrzés annyira rendkívüli”.”

A folyók morfológiája hajlamos arra, hogy önszerveződően egy szintekből álló hierarchiába rendeződjön, ami Ganti és kollégái szerint a kulcs ennek a furcsa hétköznapiságnak a megértéséhez. A hullámok és dűnék percek és órák nagyságrendjében mozognak a folyók fenekén. A homokbuckák mozgása hónapok és évek alatt történik, míg a folyók évek és évszázadok alatt kanyarognak és ugrálnak a partjukon. A legszélsőségesebb esetben a tengerszint változása évezredek alatt felgyorsíthatja az eróziót vagy elősegítheti az üledékképződést.

Szerencsére a tudósok a modern megfigyelések alapján megértik, hogy e jelenségek mindegyike hogyan jelenik meg a rétegtani feljegyzésekben. Kiderült, hogy ezek a jellemzők a centiméteres hullámoktól a tengerszint okozta erózióig terjednek, amely több száz méternyi üledéket is lemoshat.

Ganti és kollégái egy valószínűségi modellt építettek fel hipotézisük tesztelésére. Azt találták, hogy ha minden folyami folyamat azonos léptékben zajlik, csak a legszélsőségesebb események maradnak meg. Amint azonban bevezettek egy hierarchiát, a közönséges folyamatokból származó üledék elkezdte kitölteni az egy szinttel magasabb jelenségek által okozott eróziót.

A rejtély megoldódott. “Amíg a folyók dinamikájában hierarchikus szerveződés van, addig a rétegek közönségesek lesznek” – mondta Ganti.”

A tudósok már jó ideje tudtak ezekről a különböző hierarchikus szintekről a folyók morfológiájában, de egészen mostanáig senki sem hozta őket közvetlenül összefüggésbe a folyami rétegek közönséges voltával – magyarázta Ganti. Ezen eredmények előtt az üledékkutatók kicsit olyanok voltak, mint a korai biológusok, akik ismerték a rendszertant — fajok, nemzetségek, családok stb. — anélkül, hogy megértették volna az evolúció elméletét, amely megmagyarázza az ezeket összekötő dinamikát.

Az események egy szinten felépíthetik az üledéket — ebben az esetben megmaradnak — vagy erodálhatják az üledéket, amelyet aztán egy szinttel lejjebb hétköznapi események töltenek ki. Így, míg néhány szélsőséges esemény megmarad, a közönséges jelenségek dominálnak a rétegtani feljegyzésekben.

Ganti azt is felismerte, hogy a relatív időkeretek, amelyeken belül a szintek fejlődnek, meghatározzák, hogy mi marad meg. Vegyük például a folyó vándorlásának relatív sebességét a kitöréssel szemben, vagy azt, hogy a folyó milyen gyakran ugrik át a partjain. “Ha a vándorlás gyors, az avulzió pedig ritkán fordul elő, akkor a lerakódásokat folyamatosan átdolgozzuk” – magyarázta Ganti. Ezek a rendszerek általában csak a legszélsőségesebb csatornamagasságokat őrzik meg. “Ha azonban van egy kitörésed, akkor már nem tudod átdolgozni azt a lerakódást, mert új helyre ugrottál.”

Ezzel a megértéssel a tudósok most már a rétegek segítségével össze tudják hasonlítani, hogy az egyes szintek milyen gyorsan fejlődtek, amikor egy folyó ténylegesen aktív volt. Valójában az eredmények megerősítik Ganti korábbi tanulmányának következtetéseit, amelyben kimutatta, hogy a prekambriumi folyók hasonlóak lehettek a ma ismert egycsatornás, kanyargós folyókhoz.

A tudósok sokáig kételkedtek ebben, mivel a rétegtani feljegyzésekben nem maradtak fenn bizonyítékok. Sokan azzal érveltek, hogy az ilyen folyóknak növényekre lett volna szükségük a partjaik biztosításához, a szárazföldi növények pedig még nem fejlődtek ki. De ahelyett, hogy nem volt vándorlás, az igazságban inkább az a valószínű, hogy ezek a folyók olyan gyakran kanyarogtak, hogy a rétegeik folyamatosan törlődtek. Más tudósok ugyanis azt találták, hogy a növényzet nélküli tájakon a folyók tízszer gyorsabban vándorolnak, mint a növényzettel borítottak.

Ganti megállapításai a modern világra is kihatnak, ahol az éghajlatváltozás és a tengerszint emelkedése megváltoztatja a nagy folyórendszerek viselkedését. Jövőnk megértéséhez sok tudós a paleocén-eocén hőmaximum idején keletkezett folyókból származó lerakódásokat vizsgálja, amikor az átlaghőmérséklet hirtelen megugrott 5-8 Celsius-fokkal, ami a mai klímaváltozáshoz hasonló. A bizonyítékok arra utalnak, hogy a folyók akkoriban mozgékonyabbak voltak, és most már megvannak az eszközeink annak meghatározásához, hogy miért.”

“Tudjuk, hogy a folyók üledékellátása az ember okozta változások miatt változik. De azt nem tudjuk, hogy hosszú távon milyen pályára küldjük a folyókat” – mondta Ganti.

“Csak a migrációs rátát növeljük? Gyakoribbá tesszük az avulációkat? Ez a különbség számít, mert ez határozza meg az árvizek történetét és azt, hogy az elkövetkező évtizedekben és évszázadokban hová fejlődünk.”