Observatorioirsb – Observasi Alam dan Lingkungan

Asal Muasal Lumpur

Untuk sebagian besar sejarah Bumi, hampir tidak ada benda kotor yang ada di darat. Ini akhirnya mulai menumpuk sekitar 458 juta tahun yang lalu, mengubah kehidupan di planet ini selamanya.

Bertahun-tahun lalu, ahli geologi Neil Davies melakukan perjalanan ke Bolivia untuk mengambil tumpukan ikan yang telah menjadi fosil. Dia ingin tahu lebih banyak tentang garis pantai purba tempat ikan ini berenang sekitar 460 juta tahun yang lalu. Dan mungkin mempelajari bagaimana mereka mati. Ikan itu, dia temukan, tampaknya tersedak oleh pasir berlumpur yang tersapu sungai dengan cepat ke laut, mungkin saat badai.

Tumpukan serupa ikan yang dibekap muncul di tempat lain di seluruh dunia di bebatuan dengan usia yang sama. Ini terjadi sebelum tumbuhan menjajah benua. Jadi tepi sungai tidak memiliki akar atau batang yang dapat memerangkap sedimen berlumpur di darat.

Perbesar efek ini secara global, dan dampaknya akan sangat besar. Tidak hanya pada kehidupan pesisir tetapi juga pada lanskap seluruh planet. Sebelum tumbuh-tumbuhan, sungai akan melucuti benua dari lumpur dan tanah liat. Penyusun utama lumpur dan mengirimkan sedimen ini ke dasar laut. Ini akan membuat benua penuh dengan bebatuan yang tandus, dan lautan dengan ikan yang terkekang.

Begitu tanaman tiba di darat, banyak hal mulai berubah. Lumpur menempel di vegetasi di sepanjang tepi sungai dan menempel di sekitar, bukannya mengalir langsung ke dasar laut. Davies, sekarang di Universitas Cambridge Inggris. Dan rekan-rekannya telah menemukan bahwa perluasan tanaman darat antara sekitar 458 juta dan 359 juta tahun yang lalu. Bertepatan dengan peningkatan lebih dari sepuluh kali lipat dalam lumpur di darat dan perubahan signifikan dalam cara-cara itu. sungai mengalir. Munculnya pabrik pertama dan kemudian lumpur “secara fundamental mengubah cara dunia beroperasi,” katanya.

Evolusi Kehidupan

Kehidupan berevolusi alat untuk mengatasi lendir baru dan bentuk sungai baru. Menghasilkan diversifikasi kehidupan dan lanskap yang bertahan hingga hari ini. Tumbuhan bertanggung jawab atas sebagian besar perubahan ini, tetapi lumpur juga berkontribusi. Dengan menambahkan kekompakan pada benua tidak seperti pasir, lumpur basah saling menempel.

Davies sekarang bekerja untuk mencari tahu apakah tanaman awal meningkatkan pembentukan lumpur. Lebih banyak menjebaknya di tempatnya, atau memainkan kedua peran tersebut. Ini adalah kisah yang layak untuk diluruskan, kata Woodward Fischer, ahli geobiologi di Institut Teknologi California di Pasadena. “Lumpur adalah salah satu hal paling umum dan melimpah yang dapat Anda pikirkan,” katanya. “Pengakuan bahwa untuk sebagian besar sejarah Bumi tidak seperti itu adalah masalah besar”. Penelitian ini juga dapat membantu menginformasikan keputusan zaman modern seputar proyek rekayasa sungai. Seperti pembangunan bendungan, kata Fischer. Memahami cara vegetasi memanipulasi aliran sungai dan penumpukan sedimen dapat membantu mencegah beberapa kegagalan. Yang menyebabkan banjir di sepanjang Sungai Mississippi dan saluran air utama lainnya di seluruh dunia. “Setiap hal kecil yang bisa kami lakukan dengan lebih baik di sana memiliki dampak yang besar,” katanya.

Dari Lumpur dan Tepi Sungai

Ketika ahli geologi berbicara tentang lumpur, yang mereka maksud adalah partikel kecil yang saling menempel saat basah. Partikel-partikel tersebut seringkali terurai dari batuan yang lebih besar seiring waktu karena kekuatan angin, hujan, es, dan salju. Jamur dan mikroba dapat memecah batuan dan membentuk lumpur juga.

Sebelum tanaman tiba di darat, lumpur ada di sekitar sebagian besar dikirim ke dasar laut melalui sungai. Begitu tanaman muncul, mereka tidak hanya menahan sedimen di tempatnya tetapi akarnya juga secara fisik menghancurkan batu. Dan melepaskan bahan kimia yang selanjutnya menghancurkannya. Dengan cara ini, tumbuhan mempercepat apa yang oleh para ahli geologi disebut sebagai “pabrik lumpur kontinental”.

Sejak 1960-an, ahli geologi telah memperhatikan bahwa sungai yang mengalir sebelum tumbuhan tiba di darat. Sering terlihat berbeda dalam catatan geologis dibandingkan sungai yang terbentuk setelah benua menghijau. Sungai-sungai paling awal menyerupai sungai yang mengalir di sepanjang pantai berkerikil Alaska saat ini, kata Taylor Perron. Seorang ilmuwan bumi di Institut Teknologi Massachusetts di Cambridge yang menulis tentang faktor-faktor yang mengontrol pembentukan lanskap. Dalam Tinjauan Tahunan Ilmu Bumi dan Planet 2017.

Saluran-saluran

Sungai-sungai Alaska yang berkerikil memiliki banyak saluran yang melintasi tepian pasir. Terus-menerus merosot dan membentuk lebih banyak saluran saat meluap secara berkala seperti anak sungai di tepi pantai. Tanpa ada yang menahan tepian sungai ini, mereka terus menerus runtuh untuk membentuk saluran baru. Tapi kedatangan tanaman mencegah erosi itu di teluk dan lumpur ditambahkan ke kohesi tepi sungai. Sehingga sungai kecil kemungkinannya untuk merosot ke dalam bentuk jalinan ini. Sebaliknya, mereka mengembangkan saluran tunggal yang berkelok-kelok melalui lanskap dalam bentuk “S” yang kohesif. Seperti yang dilakukan sebagian sungai Mississippi dan Amazon saat ini. Dalam pengertian ini, kedatangan tanaman “adalah salah satu eksperimen alam terbaik di lanskap yang pernah terjadi di Bumi”. Kata Perron.

Bentuk sungai mungkin tampak sepele, tetapi memiliki pengaruh yang luas terhadap kehidupan di dalam dan sekitarnya. Pembengkokan di saluran yang berliku, misalnya, dapat mengubah suhu atau kimia air. Membuatnya berbeda dari bagian yang mengalir dalam garis lurus. Dan menciptakan lingkungan mikro baru yang perlu diadaptasi oleh tumbuhan dan hewan, kata Davies.

Bahkan tanaman paling awal, yang menyerupai lumut, bisa mulai mengubah bagaimana sedimen terakumulasi di tepi sungai. Kata Kevin Boyce, ahli paleontologi di Universitas Stanford. Yang ikut menulis tentang evolusi tanaman dalam Tinjauan Tahunan 2017 tentang Ilmu Bumi dan Planet. “Itu bukan pohon besar,” kata Boyce, “tapi mereka tetap akan mempengaruhi pergerakan air” dengan memperlambat alirannya. Saat tanaman berevolusi menjadi seukuran pohon sekitar 386 juta tahun yang lalu, mereka memperoleh kekuatan untuk memperlambat angin. Partikel halus yang terperangkap dalam angin akan jatuh ke tanah saat hembusan angin mati di cabang. Meninggalkan lebih banyak sedimen yang terperangkap di antara batang dan batang.

Hidup dalam Kotoran

Hal ini menimbulkan tantangan baru bagi hewan seperti kaki seribu awal dan makhluk mirip cacing. “Lumpur menyediakan media yang sama sekali berbeda untuk tempat tinggal,” kata Anthony Shillito, ahli geologi dari Universitas Oxford, Inggris.

Untuk melewati lumpur, hewan seperti cacing membuat retakan untuk menembus dengan mengontrak tubuhnya, memanjangkannya, memeras air keluar dan bergerak maju. Ini secara mekanis berbeda dari perjalanan melalui pasir, yang membutuhkan hewan untuk menggali material, kata Shillito. Jadi, cacing dan serangga darat awal harus mengembangkan bagian tubuh yang dilengkapi untuk menangani gerakan muckier.

Dan gerakan-gerakan itu, pada gilirannya, bisa membantu membentuk lumpur itu sendiri, kata Lidya Tarhan, ahli paleobiologi di Universitas Yale. “Tindakan menggali dan menggali lubang-lubang itu dan menjaganya tetap bersih dapat bergerak di sekitar sedimen. Dan mengubah distribusi sedimen dan juga mempengaruhi kimianya,” katanya. Misalnya, beberapa invertebrata menelan sedimen untuk mengekstraksi nutrisi. Dan reaksi kimia dalam ususnya dapat membentuk partikel halus yang keluar dari kotorannya sebagai lumpur.

Tetapi pengaruh terkuat yang mungkin dimiliki hewan penggali awal pada lingkungan berlumpur mereka, kata Tarhan. Akan melonggarkan lumpur dan memungkinkannya menyebar di dalam sungai dan melintasi lanskap. Dengan munculnya sungai-sungai berulir tunggal, lumpur memiliki lebih banyak peluang untuk menyebar ke dataran banjir. Dataran seperti itu tidak berkembang dengan mudah di sepanjang sungai yang terjalin, yang tepiannya mudah runtuh saat air naik. Kata Chris Paola, ahli sedimentologi di University of Minnesota di Minneapolis.

Rentan Erosi

Sungai-sungai modern yang telah ditebangi oleh orang-orang menunjukkan bagaimana ketiadaan vegetasi dapat mengguncang tepi sungai dan menyebabkannya menjadi kurang kohesif. Di sepanjang Sungai Sacramento California, misalnya, area yang dibuka petani. Untuk dijadikan lahan pertanian jauh lebih rentan terhadap erosi daripada area yang tetap berhutan. Para konservasionis telah bekerja untuk menstabilkan sungai dengan menanam lebih dari satu juta bibit di sepanjang tepiannya.

Memahami interaksi tanaman dan lumpur dalam aliran sungai dapat menginformasikan upaya. Untuk mengembalikan sungai yang tererosi ke kondisi yang lebih stabil. “Jika Anda tidak memahami apa yang mendorong sungai ke satu negara bagian atau lainnya. Sulit untuk melakukannya dengan baik,” kata Paola. Yang ikut menulis artikel tentang memulihkan delta sungai dalam Ulasan Tahunan Ilmu Kelautan 2011. Dan karena banyak kehidupan berputar di sekitar sungai saat ini, penting untuk melakukannya dengan baik.

Tapi ini selalu benar. Kehidupan selalu terkumpul di sekitar sungai, dari kemunculan pertama tumbuhan dan hewan ke darat. Itulah mengapa akumulasi awal lumpur di sepanjang sungai dan bagaimana lumpur memengaruhi alirannya tidak berarti apa-apa untuk membuang kotoran.

“Setelah Anda mengeluarkannya dari persamaan dan membayangkan dunia tanpa banyak lumpur di tanah,” kata Davies. “Maka itu menjadi jenis planet yang sangat berbeda.”