RIVER SCENE

3.1 重建地貌歷史 測量地貌過程的問題在於，雖然它確定了當前運行的過程及其速率，但並不能可靠地指導一百萬年前、一萬年前，甚至一百年前發生的過程。在試圖研究地貌和景觀的長期演化時，地貌學家有三種選擇---地層和環境重建、時間序列研究和數值模擬。 3.1.1 地層和環境重建 對於研究過去景觀的研究人員來說，幸運的是，存在著過去環境條件的多個檔案：樹木年輪、湖泊沉積物、極地冰芯、中緯度冰芯、珊瑚沉積物、黃土、海洋沉積物、花粉、古土壤、沉積岩和歷史記錄。沉積物沉積物是關於過去地貌的資訊的特別有價值的來源。在某些情況下，地貌學家可以將地層學原理應用於沉積物，以建立事件的相對順序。例如，堆積在山坡底部的坡積土通常是週期性沉積的。結果是在截面中可以看到明顯的層次，上層比下層年輕。如果可以使用放射性碳定年或樹木年輪學等技術來確定這些沉積物的年代，那麼它們可能會為山坡上的過去活動提供一個絕對時間尺度。還可以可能識別出沉積物的起源---冰川、冰後、坡積或其他。此外，有時地貌學家使用環境重建技術來確定沉積物沉積時的氣候和其他環境條件。 為了說明地層和環境重建的過程，以地中海沿岸國家的許多山谷中充滿的河流淤積物和坡積物為例。Claudio Vita-Finzi 開創性地研究了山谷填充物的起源，得出幾乎所有河流淤積物和坡積物是在兩次增加堆積作用的時期積累的（即沉積物沉積速度超過侵蝕速度的時期）。圖3.1是對利比亞西部的Tripolitania山谷地貌歷史的一種總結重建。解鎖該地區山谷歷史的關鍵是在沉積物中可日期的考古材料。Vita-Finzi發現了三個不同年代的主要沉積物。最古老的包含舊石器時代的工具，似乎在更新世時期積累。河流在大約9000年到3000年前之間侵蝕了它。第二個沉積物是在羅馬人建造水庫存儲水和保留沉積物時積累的。在帝國晚期，洪水衝破了或找到了繞過大壩的方法，切入了羅馬沖積層。河流建立了第三個沉積物，其中包含了羅馬和更早的材料，以及陶器和木炭，放置在了中世紀時期（西元1200年--1500年），位於下切的河谷中。年輕沉積物的沉積後來被減少的淤積和切割所取代。 對地中海山谷中的所有淤積物的廣泛研究使Vita-Finzi認識到，更新世有一個較舊的淤積層，西元500年至1500年之間有一個較新的淤積層。更新世淤積層是在最後的冰川階段的"冰後"制度下沉...

  在石炭紀（約3億5900萬年前至2億9900萬年前）的熱帶低地，空氣中的氧氣濃度曾經長期維持在30%～35%，遠高於今日的21%。這股「氧氣過剩」的時代，讓地球的陸地、溪流與天空，都出現了前所未有的巨型生物，而台灣所在的古大陸位置，當時正處於赤道附近的濕熱煤林之中，幾乎就是這場「巨型化實驗」的最佳觀察窗。 水域中的巨獸 在石炭紀的河口三角洲與潟湖裡，氧氣溶解度也跟著大氣同步上升，水中溶氧量比現代高出許多。這讓魚類與兩棲類能夠長得極大。最著名的例子是超過7公尺長的根齒魚（Rhizodus），這種巨型肉食性葉鱗魚在蘇格蘭與北美發現的化石，顯示牠們在含氧豐富的淡水湖泊中稱霸食物鏈。同時，像Dendrerpeton這樣的早期兩棲類，體長也輕鬆超過1公尺，遠大於今日大多數蝾螈與蠑螈。對牠們來說，高溶氧意味著即使擁有笨重的鱗甲與粗壯骨骼，鰓或原始肺部仍能吸到足夠氧氣，支撐巨大身軀。 陸地上昆蟲的黃金時代 陸地上最誇張的巨型化，毫無疑問發生在昆蟲與節肢動物身上。蜻蜓目的Meganisoptera（原蜻蜓類）出現了翼展達75公分的Meganeura，台灣雖然尚未發現完整化石，但在中國與東南亞同期地層中，已發現近似種類的翅膀碎片。另一個傳奇是節肢動物中的節尾蟲（Arthropleura），這種像坦克一樣的巨型千足蟲，身長可達2.5公尺，寬達50公分，化石足跡在東亞煤層中偶爾可見。牠們之所以能長這麼大，關鍵就在於昆蟲靠氣管直接把氧氣送進身體組織，當大氣氧氣濃度高達35%時，氧氣擴散效率大幅提升，連沒有真正肺部的昆蟲都能長成「怪獸」。 植物為何也變成巨人 植物同樣瘋狂生長。石炭紀的煤林由巨大的石松類（Lepidodendron）與封印木（Sigillaria）組成，這些「鱗木」主幹直徑可達2公尺、高度輕鬆超過40公尺，樹皮上布滿菱形葉痕，像巨型菠蘿。因為光合作用釋放的氧氣沒有被立即消耗，累積在大氣中，形成正向回饋：氧氣越多，植物火災越難發生（濕生植物含水量高），枯倒木就能大量堆積，最終變成今日東南亞與中國南部賴以發電的巨厚煤層。 為什麼不是所有動物都變大 有趣的是，脊椎動物在石炭紀其實還不算特別巨大。最大的四足動物如Eryops也才2公尺左右，因為牠們已經演化出肺部呼吸，過高的氧氣反而可能造成氧化壓力；真正完全依賴被動擴散氧氣的節肢動物，才是高氧時代的最大贏家...