El aumento de la vida vegetal cambió la forma en que se mueven los ríos

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Un nuevo estudio de Stanford desafía la opinión de décadas de que el aumento de las plantas terrestres hace medio billón de años cambió drásticamente las formas de los ríos.

Vista del caudal estacional del arroyo Shoshone, un arroyo serpenteante sin vegetación en Nevada. (Crédito de la imagen: M. Hasson y M. Lapôtre)

Vista del caudal estacional del arroyo Shoshone, un arroyo serpenteante sin vegetación en Nevada, Estados Unidos. (Crédito de la imagen: M. Hasson y M. Lapôtre)

Los ríos generalmente se dan en dos estilos: trenzados, donde múltiples canales fluyen alrededor de las barras arenosas y serpenteantes, o donde un solo canal corta las curvas S en un paisaje. Los geólogos han pensado durante mucho tiempo que antes de la vegetación, los ríos corrían predominantemente en patrones trenzados, solo formando formas serpenteantes después de que la vida vegetal arraigaba y estabilizaba las orillas del río.

El nuevo estudio que fue publicado en la revista Science, sugiere que la teoría previa de que los ríos trenzados dominaron los primeros 4 mil millones de años de la historia de la Tierra se basa en una mala interpretación del registro geológico. La investigación demuestra que los ríos serpenteantes pueden dejar depósitos sedimentarios que parecen engañosamente similares a los de los ríos trenzados. Esta distinción es crucial para nuestra comprensión de la ecología y el clima antiguo de la Tierra, ya que el tipo de río determina por cuánto tiempo se almacenaron sedimentos, carbono y nutrientes en las llanuras aluviales.

“Con nuestro estudio, refutamos la idea, generalmente aceptada, de cómo eran los paisajes cuando la vida vegetal evolucionó por primera vez en la tierra”, afirmó el autor principal, Michael Hasson, estudiante de doctorado en el laboratorio de Mathieu Lapôtre en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford. “Estamos reescribiendo la historia de la estrecha relación entre plantas y ríos, lo cual supone una revisión significativa de nuestra comprensión de la historia de la Tierra”.

Las llanuras aluviales fangosas de los ríos serpenteantes —ecosistemas dinámicos creados a lo largo de miles de años por el desbordamiento de los ríos— se encuentran entre las reservas de carbono no marino más abundantes del planeta. Los niveles de carbono en la atmósfera, en forma de dióxido de carbono, actúan como el termostato de la Tierra, regulando la temperatura a lo largo de vastas escalas de tiempo. Calcular con precisión las reservas de carbono creadas por los ríos serpenteantes podría ayudar a los científicos a construir modelos más completos del clima antiguo y futuro de la Tierra.

“Las llanuras aluviales desempeñan un papel importante a la hora de determinar cómo, cuándo y si el carbono se entierra o se libera de nuevo a la atmósfera”, afirmó Hasson. “Basándonos en este trabajo, argumentamos que el almacenamiento de carbono en las llanuras aluviales habría sido común durante mucho más tiempo que el paradigma clásico que supone que los ríos serpenteantes solo se produjeron durante los últimos cientos de millones de años”.

Donde el río fluye
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Para evaluar el impacto de la vegetación en los patrones de los cauces fluviales, los investigadores examinaron imágenes satelitales de aproximadamente 4.500 curvas en 49 ríos con meandros actuales. Aproximadamente la mitad de los ríos carecían de vegetación y la otra mitad era densa o parcial.

Los investigadores se centraron en las barras de punta, las formaciones arenosas que se forman en las curvas interiores de los ríos serpenteantes a medida que el flujo de agua deposita sedimentos. A diferencia de las barras arenosas que se forman en el centro de los ríos serpenteantes, las barras de punta tienden a migrar lateralmente, alejándose del centro de los ríos. Con el tiempo, esta migración contribuye a las formas sinuosas características de los canales de los ríos serpenteantes.

Reconociendo que estas barras arenosas se forman en diferentes lugares según el estilo del río, los geólogos durante décadas han medido la trayectoria de las barras en el registro rocoso para revelar antiguos caminos fluviales. Las rocas, típicamente de areniscas y lutitas, proporcionan evidencia de estilos fluviales divergentes porque cada una deposita diferentes tipos y cantidades de sedimentos formadores de roca, dando a los geólogos pistas para reconstruir geometrías fluviales de antaño. Si las areniscas mostraron poca variación en el ángulo de migración de las barras, los geólogos interpretaron que las barras se movían río abajo y, por lo tanto, que un río trenzado creó los depósitos.

Utilizando esta técnica, los geólogos habían observado que los ríos cambiaron su comportamiento aproximadamente en la época en que las plantas evolucionaron por primera vez en la Tierra. Esta observación condujo a la conclusión de que las plantas terrestres posibilitaban la formación de meandros en los ríos, por ejemplo, al atrapar sedimentos y estabilizar las riberas.

“En nuestro artículo, demostramos que esta conclusión, que se enseña en todos los programas de geología hasta el día de hoy, es muy probablemente incorrecta”, dijo Lapôtre, autor principal del artículo y profesor adjunto de ciencias de la tierra y planetarias en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford.

Al observar ríos modernos con una amplia cobertura vegetal, los investigadores demostraron que las plantas cambian constantemente la dirección de la migración de las barras de punta. En concreto, en ausencia de vegetación, las barras de punta tienden a migrar río abajo, como lo hacen las barras de canal medio en los ríos trenzados.

Vista aérea del cauce activo y la llanura aluvial del arroyo Shoshone en Nevada, Estados Unidos. El cauce activo del río se desplaza a través de sedimentos previamente depositados. Los antiguos límites del cauce, visibles en la superficie, registran la migración general aguas abajo de las curvas del río, como lo demostraron Hasson et al., que suele ocurrir en ríos serpenteantes con orillas desnudas y sin vegetación. (Crédito de la imagen: M. Hasson y M. Lapôtre)

“En otras palabras, demostramos que, si se utilizara el mismo criterio que emplean los geólogos en rocas antiguas en los ríos modernos, los ríos serpenteantes se clasificarían erróneamente como ríos trenzados”, dijo Lapôtre.

Los ríos a lo largo del tiempo
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Los hallazgos científicos ofrecen una perspectiva nueva y provocadora sobre los eones pasados de la Tierra, cambiando radicalmente la visión convencional de cómo los ríos han modelado los continentes. Si, en efecto, las llanuras aluviales cargadas de carbono se formaron de manera mucho más extendida a lo largo de la historia, los científicos podrían necesitar revisar los modelos de las principales fluctuaciones climáticas naturales a lo largo del tiempo, con implicaciones para nuestra comprensión del cambio climático actual.

“Comprender cómo responderá nuestro planeta al cambio climático antropogénico depende de contar con una referencia precisa de cómo ha respondido a perturbaciones pasadas”, afirmó Hasson. “El registro en las rocas proporciona esa referencia, pero solo es útil si la interpretamos con precisión”.

“Sugerimos que un importante mecanismo de control del ciclo del carbono —dónde se almacena y por cuánto tiempo, debido al tipo de río y la formación de llanuras aluviales— no se ha comprendido completamente”, afirmó. “Nuestro estudio ahora señala el camino hacia mejores evaluaciones”, concluyó.

Cita
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El artículo Vegetation changes the trajectory of river bends (La vegetación cambia la trayectoria de las curvas de los ríos) fue publicado en la revista Science. Autores: Michael Hasson, Alvise Finotello, Alessandro Ielpi & Mathieu G. A. Lapôtre. Otros coautores son de la Universidad de Padua y la Universidad de Columbia Británica.