中新網(wǎng)北京2月24日電 (記者 孫自法)確定早期植物何時(shí)在陸地開(kāi)始擴(kuò)張，以及如何對(duì)地球系統(tǒng)產(chǎn)生影響，這是地球系統(tǒng)演化研究中的核心問(wèn)題之一。

　　中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜開(kāi)展的一項(xiàng)國(guó)際合作研究，通過(guò)發(fā)現(xiàn)新的地球化學(xué)證據(jù)表明，早期植物在4.55億年至4.45億年前就已在陸地上大規(guī)模擴(kuò)張，開(kāi)始塑造地球表層環(huán)境，這一時(shí)間比傳統(tǒng)認(rèn)知的4.2億年要早約3000萬(wàn)年。

　　這項(xiàng)地球科學(xué)的重要研究進(jìn)展，由中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所(地質(zhì)地球所)趙明宇研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國(guó)耶魯大學(xué)、英國(guó)?？巳卮髮W(xué)和利茲大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的合作者共同完成，相關(guān)論文2月24日在國(guó)際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《自然-生態(tài)與演化》上線發(fā)表。

　　論文通訊作者趙明宇研究員指出，陸地植物與海洋初級(jí)生產(chǎn)者所產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)存在顯著差異：陸地植物形成的有機(jī)質(zhì)具有更高的有機(jī)碳/磷比值。隨著陸地植物在大陸上擴(kuò)張，陸地光合作用不斷增強(qiáng)，陸地有機(jī)質(zhì)的生產(chǎn)相應(yīng)增加。

　　這些陸地來(lái)源的有機(jī)質(zhì)通過(guò)河流被輸送至海洋，并最終進(jìn)入海洋沉積物，提高了海洋沉積物中的有機(jī)碳/磷比值。由于陸源有機(jī)碳的產(chǎn)生與其在海洋中的埋藏過(guò)程緊密耦合，海洋碎屑沉積物中的有機(jī)碳/磷比值，就成為追蹤陸源有機(jī)碳輸入乃至反映陸地凈初級(jí)生產(chǎn)力變化的重要指標(biāo)。

　　在本項(xiàng)研究中，論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)地球所博士后蔡家琛對(duì)不同氧化還原條件下的海相碎屑沉積記錄進(jìn)行了系統(tǒng)分析。他介紹說(shuō)，分析結(jié)果顯示，有機(jī)碳/磷比值自約4.55億年前出現(xiàn)顯著升高。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)多種可能控制因素的評(píng)估表明，這一變化反映的是與早期陸地植物擴(kuò)張相關(guān)的陸地凈初級(jí)生產(chǎn)力顯著增強(qiáng)。

　　混合模型估算結(jié)果進(jìn)一步顯示，自晚奧陶世(約4.55億年前)以來(lái)，陸源有機(jī)碳約占海洋沉積物中總有機(jī)碳埋藏量的42±15%，這一占比已接近現(xiàn)代水平(30%–57%)。古大陸尺度的分析還表明，陸地植物的擴(kuò)張可能最早發(fā)生在勞倫古陸(現(xiàn)今北美洲等主要地點(diǎn))。

　　本項(xiàng)研究還揭示，有機(jī)碳/磷比值在晚奧陶世出現(xiàn)兩次明顯升高，與該時(shí)期發(fā)生的兩次重要碳同位素異常事件相對(duì)應(yīng)。這表明，富碳、貧磷的陸源有機(jī)質(zhì)向海洋沉積物的輸入，促進(jìn)了全球有機(jī)碳的埋藏，從而推動(dòng)大氣氧含量的累積，并降低二氧化碳濃度。此外，陸地植物快速擴(kuò)張所引發(fā)的硅酸鹽和磷風(fēng)化增強(qiáng)，可能進(jìn)一步放大了這些環(huán)境效應(yīng)。

　　趙明宇表示，綜合來(lái)看，早期陸地植物的興起可能在約4.55億年前就顯著推動(dòng)地球表層環(huán)境的氧化進(jìn)程，并可能促成晚奧陶世冰期和大規(guī)模滅絕事件的發(fā)生。(完)