研究核心发现 - 研究通过发现新的地球化学证据表明，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，开始塑造地球表层环境，这一时间比传统认知的4.2亿年要早约3000万年 [2] 研究团队与方法 - 该研究由中国科学院地质与地球物理研究所赵明宇研究员团队联合美国耶鲁大学、英国埃克塞特大学和利兹大学、中国科学技术大学、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的合作者共同完成，相关论文在国际专业学术期刊《自然-生态与演化》上线发表 [2] - 论文第一作者、中国科学院地质地球所博士后蔡家琛对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 [3] 关键证据与指标 - 陆地植物形成的有机质具有更高的有机碳/磷比值，随着陆地植物扩张，陆地光合作用增强，有机质生产增加 [2] - 陆源有机质通过河流输送至海洋并进入沉积物，提高了海洋沉积物中的有机碳/磷比值，该比值成为追踪陆源有机碳输入和反映陆地净初级生产力变化的重要指标 [3] - 分析结果显示，有机碳/磷比值自约4.55亿年前出现显著升高，这一变化反映的是与早期陆地植物扩张相关的陆地净初级生产力显著增强 [3] 量化数据与模型结果 - 混合模型估算结果显示，自晚奥陶世（约4.55亿年前）以来，陆源有机碳约占海洋沉积物中总有机碳埋藏量的42±15%，这一占比已接近现代水平（30%–57%） [3] 扩张起源与时间线 - 古大陆尺度分析表明，陆地植物的扩张可能最早发生在劳伦古陆（现今北美洲等主要地点） [3] - 有机碳/磷比值在晚奥陶世出现两次明显升高，与该时期发生的两次重要碳同位素异常事件相对应 [4] 对环境系统的影响 - 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，从而推动大气氧含量的累积，并降低二氧化碳浓度 [4] - 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 [4] - 早期陆地植物的兴起可能在约4.55亿年前就显著推动地球表层环境的氧化进程，并可能促成晚奥陶世冰期和大规模灭绝事件的发生 [4]