早期植物在陆地的扩张模拟图

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，通过分析海洋沉积物中地球化学指标，中国科学院地质与地球物理研究所研究员赵明宇团队发现，陆地早期植物在4.55亿年至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。

随着陆地植物在大陆上扩张，陆地光合作用不断增强，陆地有机质的生产相应增加。这些陆地来源的有机质通过河流被输送至海洋，并最终进入海洋沉积物，提高了海洋沉积物中的有机碳/磷比值。由于陆源有机碳的产生与其在海洋中的埋藏过程紧密耦合，海洋碎屑沉积物中的有机碳/磷比值就成为了追踪陆源有机碳输入、乃至反映陆地净初级生产力变化的重要指标。

研究团队对全球多个地区不同氧化还原条件下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%，与现代水平（30%–57%）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。

该研究还揭示，有机碳/磷比值在晚奥陶世出现了两次明显升高，与此时期发生的两次重要碳同位素异常事件相对应。这表明，富碳、贫磷的陆源有机质向海洋沉积物的输入，促进了全球有机碳的埋藏，从而推动了大气氧含量的累积，并降低了二氧化碳浓度。

此外，陆地植物快速扩张所引发的硅酸盐和磷风化增强，可能进一步放大了这些环境效应。综合来看，早期陆地植物的兴起可能在约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。

责任编辑：刘红丹