陸地植物在維持全球氣候環(huán)境和陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定方面發(fā)揮著關鍵作用。海洋沉積物的有機碳總磷比值（Corg/Ptotal）可以作為追蹤陸源有機碳向海洋輸入情況、進而反映陸地凈初級生產力變化的重要指標。

　　為了探究陸生植物何時開始擴張并對地球系統(tǒng)產生顯著影響，中國科學院地質與地球物理研究所等通過整合新元古代至今海相碎屑巖的Corg/Ptotal數(shù)據(jù)，分析了過去10億年來Corg/Ptotal演化趨勢。分析結果表明，在4.55至4.45億年前，海相碎屑沉積物中的Corg/Ptotal出現(xiàn)顯著升高，并且這一變化在不同氧化還原環(huán)境下均一致存在。455Ma之后的Corg/Ptotal均值幾乎為此前的三倍。

　　研究發(fā)現(xiàn)，在4.60到4.45億年前，海洋沉積物中陸源有機碳的占比可能由接近0%增至42±15%，已達到現(xiàn)代大陸邊緣沉積物的水平（30%—57%）。這一結果表明，若當時陸地植物有機質的輸送和埋藏效率與現(xiàn)代相近，則陸地凈初級生產力可能在約4.45億年前已達到現(xiàn)代水平。相較于華南、岡瓦納和波羅的海古陸，勞倫古陸的Corg/Ptotal升高更早，其上升發(fā)生在約4.6億年前。這一差異反映早期陸地植物的擴張可能起始于勞倫古陸。

　　研究進一步發(fā)現(xiàn)，在4.7至4.3億年前Corg/Ptotal出現(xiàn)了兩次明顯升高，分別與古登堡碳同位素偏移和赫南特碳同位素偏移事件相吻合。這表明，富碳、貧磷的陸源有機質向海洋沉積物的輸入促進了全球有機碳的埋藏，從而推動了大氣氧含量的累積，并降低了二氧化碳濃度。陸地植物快速擴張所引發(fā)的硅酸鹽和磷風化的增強，可能進一步放大了這些環(huán)境效應。早期陸地植物的興起可能在驅動地球表層環(huán)境的氧化進程和氣候變化中發(fā)揮了關鍵作用，可能促成了晚奧陶世冰期和大規(guī)模滅絕事件的發(fā)生。

　　相關研究成果發(fā)表在《自然-生態(tài)與進化》（Nature Ecology & Evolution）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項的支持。

不同古陸的海相碎屑沉積物Corg/Ptotal演化趨勢