分水岭将地球表面划分成形态各异、大小不一的流域(图1)。分水岭的移动改变河网形态，继而影响地表径流、泥沙运移、及生态系统间的地理连通性。因此，揭示分水岭迁移的过程及动力学有助于理解地貌演化及其对气候与生物多样性的影响。来自德国地学中心、地大武汉、麻省理工的学者在Nature Reviews Earth & Environment发表题为‘Drainage divide migration and implications for climate and biodiversity’的文章。阐述分水岭迁移过程(图2)、驱动力(图3)、稳态位置、时间尺度、速度(图4); 总结迁移方向评估方法(图5)；探索分水岭对气候和生物多样性的影响(图6)。
原文链接: https://doi.org/10.1038/s43017-023-00511-z
分水岭迁移过程
分水岭迁移可分为两种类型：渐进式迁移(图2a)与河流袭夺(图2b, c)。渐进式迁移是一种缓慢且连续的过程，而河流袭夺是偶发的。一个典型的袭夺案例发生在亚马逊流域：一条不属于该流域的河流在洪水期越过分水岭(附录1)。这一袭夺过程至今尚未完成，完成后亚马逊流域面积将增加4万平方千米。除地球外，火星上也观测到渐进式分水岭迁移与水系重组(附录2)。
分水岭迁移驱动力
分水岭迁移的本质是区域海拔的相对变化。构造运动和地表侵蚀共同控制海拔。因此，它们都是分水岭迁移的驱动力(图3)。分水岭倾向于往抬升更快或侵蚀更慢的方向迁移。由于影响侵蚀的因素多样，分水岭迁移的动力往往错综复杂。在分析山脉分水岭迁移时，须综合考虑构造变形、地形、岩性和气候。
山脉对称性
主分水岭位置决定山脉对称性(图1)。抬升与降水的空间分布影响山脉在接近稳定状态时的对称性(图4a-c)。例如，当构造、气候和岩性均一时，主分水岭将稳定在山脉中间位置，形成对称的山脉。如果气候变化导致该山脉两侧降水存在差异，主分水岭将向降水少的一侧迁移，形成不对称的山脉。由于驱动力的多样与时空变化，对称的山脉较罕见。
时间尺度
构造、气候、岩性、地形、山脉尺寸等因素均能影响分水岭达到稳态所需时间。数值模拟显示分水岭需要十万至一亿年才能接近稳态。其时间尺度与降水和抬升速率负相关。
迁移速率
地球上八座山脉的120多处测量结果显示：分水岭迁移速率介于0.001和10 mm/year之间，平均为0.6 mm/year (图4d)。裂谷陡崖-分水岭系统的共同回退是一种特别的分水岭迁移(附录3)。百万年尺度下，裂谷陡崖回退速率与分水岭迁移速率一致。基于十个撞击坑估算的火星分水岭迁移速率为0.01 mm/year。
评估迁移方向
河流袭夺往往能留下引人注目的地貌证据，包括河流转弯、瀑布、倒转的河道、风口等。以上地形特征能帮助重建河流袭夺及分水岭移动历史(图5a, b)。当抬升、气候和岩性的影响可忽略时，多种地形指标可预测分水岭未来的迁移方向(图5c-f)。
展开全文
对气候和生物多样性的启示
山脉主分水岭的位置可塑造区域降水和温度的空间分布，进而对山区物种的多样性和类型产生影响(图6)。河流袭夺可以丰富扩张盆地中的物种。相反，资源(水、矿物、生存空间)的减少会加剧萎缩流域中的竞争，从而可能导致物种灭绝。然而，由于扩张流域中新物种的形成，总体物种丰富度往往会增加。
研究展望
建立耦合地球动力学、地表过程、地形降水、以及物种演化的数值模型, 以便更准确地评估分水岭迁移及其对气候和生物多样性的影响。此外，探索地球和火星的分水岭动力学差异与相似性有助于理解火星地形演化。
图1.不同尺度的分水岭.
图2. 分水岭迁移过程.
图3. 分水岭迁移驱动力.
图4. 山脉对称性及分水岭迁移速率.
图5. 评估分水岭迁移方向.
图6. 分水岭对气候与生物多样性的影响.
附录1. 亚马逊流域正在进行的河流袭夺.
附录2. 火星分水岭迁移.
附录3. 裂谷陡崖回退.
（编者申明：以上图文仅供学习与分享，欢迎交流！)
山林田野
山林是人类心灵的故乡，人类最原始的相望。田野是人类身心灵的治疗师，生命动力的源头。让孩子暂时离开网络，回到山林与田野之间，找回失落已久的灵魂。
山林田野
生态教育|生命教育|生产教育|生活教育
山林田野
生态教育|生命教育|生产教育|生活教育返回搜狐，查看更多