În mod curios, nu a fost vorba de inundații mari sau de schimbări dramatice de curs – în cea mai mare parte doar de târârea regulată a dunelor de nisip pe fundul râului. De fapt, doar câteva luni.

Acest caracter ordinar al depozitelor fluviale, sau stratele fluviale, i-a lăsat perplecși pe geologi pentru cea mai mare parte a unui secol. Având în vedere cât de puțin din istoria unui râu se conservă, cercetătorii găsesc ciudat faptul că predomină înregistrările banalității, mai degrabă decât dovezile celor mai extreme evenimente. O nouă cercetare publicată în revista Geophysical Research Letters, dezvăluie procesele care ar putea explica în cele din urmă această enigmă.

Studiul condus de Vamsi Ganti, profesor asistent de geomorfologie la UC Santa Barbara, atinge una dintre cele mai vechi dezbateri din domeniul geologiei: catastrofismul versus uniformitarianismul. Adică, dacă înregistrarea geologică tinde să fie influențată mai mult de evenimente mari și rare sau de evenimente mici, dar frecvente.

Când vine vorba de depozitele fluviale, catastrofismul are un argument destul de intuitiv. „Dacă probabilitatea ca orice eveniment să fie păstrat este scăzută, atunci ceea ce este păstrat ar trebui să fie cumva special”, a explicat Ganti. Cu toate acestea, oamenii de știință au descoperit că acest lucru pur și simplu nu este adevărat, chiar dacă se păstrează mai puțin de 0,0001% din timpul scurs.

„Acesta este motivul pentru care numim acest lucru strania ordinaritate a stratelor fluviale”, a spus Ganti, „pentru că este ciudat că evenimentele păstrate sunt atât de obișnuite, chiar dacă conservarea timpului este atât de extraordinară.”

Morfologia fluvială tinde să se auto-organizeze într-o ierarhie de niveluri, despre care Ganti și colegii săi credeau că este cheia pentru a înțelege această stranie ordinaritate. Ondulațiile și dunele se deplasează pe fundul râurilor la nivel de minute și ore. Mișcarea barelor de nisip are loc peste luni și ani, în timp ce râurile șerpuiesc și își saltă malurile peste ani și secole. La capătul cel mai extrem, schimbările nivelului mării pot accelera eroziunea sau favoriza sedimentarea pe parcursul mileniilor.

Din fericire, oamenii de știință înțeleg modul în care fiecare dintre aceste fenomene apare în înregistrarea stratigrafică pe baza observațiilor moderne. Se pare că aceste caracteristici variază în mărime, de la ondulații înalte de câțiva centimetri până la eroziunea indusă de nivelul mării, care poate freca sute de metri de sedimente.

Ganti și colegii săi au construit un model probabilistic pentru a-și testa ipoteza. Ei au descoperit că, dacă toate procesele fluviale au loc la aceleași scări, doar cele mai extreme evenimente se păstrează. Cu toate acestea, de îndată ce au introdus o ierarhie, sedimentele provenite din procesele obișnuite au început să umple eroziunea cauzată de fenomene cu un nivel superior.

Misterul a fost rezolvat. „Atâta timp cât aveți o organizare ierarhică în dinamica râurilor, stratele vor fi obișnuite”, a spus Ganti.

Științii știau de ceva timp despre aceste niveluri ierarhice diferite în morfologia râurilor, dar nimeni nu le-a legat direct de caracterul ordinar al stratelor râurilor până acum, a explicat Ganti. Înainte de aceste rezultate, sedimentologii erau un pic ca primii biologi care știau despre taxonomie – specii, genuri, familii etc. — fără să înțeleagă teoria evoluției care explică dinamica care le conectează.

Evenimentele de la un nivel pot acumula sedimente – caz în care sunt conservate – sau pot eroda sedimentele, care vor fi apoi umplute de evenimente ordinare la un nivel inferior. Astfel, în timp ce unele evenimente extreme sunt păstrate, fenomenele obișnuite domină înregistrarea stratigrafică.

Ganti și-a dat seama, de asemenea, că intervalele de timp relative în care evoluează nivelurile determină ceea ce se păstrează. De exemplu, să luăm ratele relative de migrație a râurilor față de avulsie, sau cât de des râul își saltă malurile. „Dacă migrația este rapidă, iar avulsiunea este puțin frecventă, atunci continui să îți refaci depozitele”, a explicat Ganti. Aceste sisteme au tendința de a păstra doar cele mai extreme înălțimi ale canalului. „Cu toate acestea, atunci când ai o avulsie, nu mai poți reelabora acel depozit pentru că ai sărit într-o nouă locație.”

Cu această înțelegere, oamenii de știință pot folosi acum straturile pentru a compara cât de repede evolua fiecare nivel atunci când un râu era de fapt activ. De fapt, rezultatele întăresc concluziile studiului anterior al lui Ganti, în care acesta demonstrase că râurile precambriene ar fi putut fi similare cu râurile cu un singur canal și meandre pe care le cunoaștem astăzi.

Științii s-au îndoit mult timp de acest lucru, deoarece nu existau dovezi păstrate în registrul stratigrafic. Mulți au argumentat că astfel de râuri ar fi avut nevoie de plante pentru a-și asigura malurile, iar plantele terestre nu evoluaseră încă. Dar, mai degrabă decât să nu fi existat migrație, în realitate este probabil ca aceste râuri să fi fost atât de deseori în serpentine încât straturile lor să se tot șteargă. Într-adevăr, alți oameni de știință au descoperit că râurile din peisajele lipsite de vegetație migrează de 10 ori mai repede decât cele cu vegetație.

Constatările lui Ganti au, de asemenea, ramificații pentru lumea modernă, unde schimbările climatice și creșterea nivelului mării modifică comportamentul principalelor sisteme fluviale. Pentru a înțelege viitorul nostru, mulți oameni de știință se uită la depozitele din râurile din timpul maximului termic din Paleocen-Eocen, când temperaturile medii au făcut un salt brusc de 5 până la 8 grade Celsius, comparabil cu schimbările climatice moderne. Dovezile sugerează că râurile erau mai mobile atunci, iar acum avem instrumentele necesare pentru a determina de ce.

„Știm că aprovizionarea cu sedimente a râurilor se schimbă din cauza schimbărilor induse de om. Dar ceea ce nu știm este pe ce traiectorie trimitem râurile pe termen lung”, a spus Ganti.

„Vom crește doar ratele de migrație? Vom face ca avulsiile să fie mai frecvente? Această diferență contează, pentru că determină istoricul inundațiilor și unde vă dezvoltați în deceniile și secolele următoare.”

.