科技日报记者 陆成宽
陆地上最早什么时候大规模出现植物？中国科学院地质与地球物理研究所等单位的一项最新研究给出了新的答案：约4.45亿年前，早期植物就已在陆地大规模扩张，这一时间比传统认知提前了2000多万年。相关研究成果24日发表于《自然·生态与演化》杂志。
陆地植物的出现和扩张，深刻改变了地球表层环境。植物通过光合作用吸收二氧化碳、释放氧气，其遗骸埋藏后还会进一步影响大气氧含量和气候。因此，确定早期植物何时开始在陆地扩张，是地球系统演化研究的关键问题。
传统观点认为，陆地植物在4.2亿年前后才开始大规模繁盛。然而，中国科学院地质与地球物理研究所研究员赵明宇团队通过分析海洋沉积物中地球化学指标发现，陆地早期植物在4.55至4.45亿年前就已在陆地上大规模扩张。
“陆地植物产生的有机质，与海洋藻类等产生的有机质有一个显著区别：前者有机碳与总磷的比值更高。”论文第一作者蔡家琛博士介绍，这种陆地来源的有机质通过河流输送至海洋并埋藏，会提高海洋沉积物中的有机碳/磷比值，这一比值因此成为追踪陆地植物扩张的重要指标。
研究团队对全球多个地区的海相碎屑沉积记录进行了系统分析，发现有机碳/磷比值自约4.55亿年前开始显著升高。综合评估表明，这反映的是与早期陆地植物扩张相关的陆地生产力显著增强。
混合模型估算显示，自约4.55亿年前的晚奥陶世以来，陆地来源的有机碳约占海洋沉积物中总有机碳埋藏量的42%左右，与现代水平已相当接近。古大陆尺度的分析还表明，陆地植物的扩张可能最早发生在劳伦古陆，即今天的北美等地。
研究还揭示，有机碳/磷比值在晚奥陶世出现了两次明显升高，与同期发生的两次重要碳同位素异常事件相呼应。这表明，富含碳、贫含磷的陆源有机质输入海洋，促进了全球有机碳埋藏，进而推动大气氧含量上升、二氧化碳浓度下降。这可能在约4.55亿年前就显著推动了地球表层环境的氧化进程，并可能促成了晚奥陶世冰期和大规模灭绝事件的发生。
赵明宇表示，这项研究为理解早期植物如何塑造地球环境提供了新视角，也揭示了生命与环境之间相互影响、协同演化的深刻关联。
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