4.55 亿年前的植物崛起

这事儿得先从中国科学院地质与地球物理研究所赵明宇研究员的团队说起。他们最近搞出了个新发现:大约4亿多年前,早期植物其实已经在陆地上大规模扩张了。这事儿到底有多重要?因为搞清楚植物啥时候上岸并开始改变地球环境,那是地球演化研究里的头等大事。他们通过分析一些地球化学证据,发现植物塑造地球表层环境的时间,比大家以前想的要早多了。这项研究成果就在2月24日那天,登上了国际顶级期刊《自然·生态与演化》。 为什么说这个发现靠谱?因为咱们得先看看陆地植物和海里的藻类有啥不一样。大家都知道,海洋里的藻类和陆地上的植物都是生产有机质的,但它们生产出来的东西差别可大了。陆地上的植物形成的有机质里,有机碳跟磷的比值特别高。随着植物在大地上越铺越广,光合作用越来越强,陆地上生产的有机质也就越来越多。这些有机质会顺着河流冲进海里,最后沉到海底变成沉积物。这样一来,海洋沉积物里的有机碳/磷比值自然就高了。 关键是这两者之间联系得太紧密了。陆源有机碳到底能有多少被埋进了沉积物里?这跟陆地上的生产力变化息息相关。研究团队把不同氧化还原环境下的海洋沉积记录翻了个底朝天。结果发现:大约4.55亿年前,有机碳/磷比值突然蹿高了一大截。经过排除各种干扰因素的评估后得出结论:这可不是别的原因,就是早期陆地植物扩张、生产力激增惹的祸。 再用混合模型估算一下数据吧:从晚奥陶世开始(也就是约4.55亿年前),陆源有机碳在海洋沉积物里的总埋藏量中就占了大约42±15%。这个比例其实已经跟现在差不多了——现在也就占30%到57%之间。既然占比这么高,那就说明当时的植物扩张速度肯定不慢。 咱们再把地图铺开看看更大的尺度。周倜编辑也提到了这件事:古大陆的分析显示,最早开始扩张的地方很可能是在劳伦古陆(现在的北美洲那一带)。 最有意思的是还有两件事对得上号:晚奥陶世发生了两次明显的碳同位素异常事件。这两次事件正好对应着有机碳/磷比值的两次大飙升。这就说明:大量富碳、缺磷的陆源有机质涌进了海洋沉积物里。 这样做有啥好处?最大的好处就是促进了全球有机碳的埋藏。原本大气里的氧气含量变多了,二氧化碳浓度自然就降下来了。再加上植物扩张加快了硅酸盐和磷的风化速度——这就像给地球系统加了一把火——进一步放大了这些环境效应。 总而言之吧:大约4.55亿年前的那次植物崛起事件,肯定是推动地球表层环境氧化进程的一把好手;甚至有可能就是那场冰期和大灭绝事件的导火索之一。