Определение того, когда ранние наземные растения колонизировали земную среду обитания и начали влиять на земные системы, является ключевым вопросом в эволюции земной системы.

Исследовательская группа под руководством профессора Дж. Чжао Минью из Института геологии и геофизики Академии наук Китая (CAS) обнаружил свидетельства, указывающие на то, что наземные растения, возможно, начали изменять окружающую среду на поверхности Земли гораздо раньше, чем считалось ранее. Их результаты опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.

Как наземные растения изменили поток углерода

Наземные растения принципиально отличаются от морских первичных продуцентов тем, что они вырабатывают органическое вещество со значительно более высоким соотношением органического углерода и фосфора. По мере распространения наземных растений по континентам активизировался наземный фотосинтез, что привело к увеличению производства органического вещества на суше.

Впоследствии это органическое вещество было перенесено в океаны, что привело к повышению соотношения органического углерода к общему содержанию фосфора (Corg/Ptotal), сохраняющегося в морских отложениях.

Учитывая тесную связь между производством органического углерода на суше и захоронением углерода в море, соотношение Corg/Ptotal в морских кремнекластических отложениях служит ценным показателем для отслеживания поступления органического углерода с суши и чистой первичной продуктивности суши.

Данные из древних морских отложений

В этом исследовании команда проанализировала данные о морских кремнекластических отложениях, охватывающих ряд окислительно-восстановительных условий. Они обнаружили заметное увеличение общего соотношения Corg/Pt, начавшееся примерно 455 миллионов лет назад.

Оценка потенциальных контролирующих факторов показывает, что наиболее правдоподобным объяснением этого сдвига является резкое увеличение чистой первичной продуктивности суши, обусловленное ранним распространением наземных растений.

Результаты моделирования смешивания также показывают, что с конца ордовика на долю органического углерода суши приходилось около 42 ± 15% от общего количества органического углерода, содержащегося в морских отложениях, — цифра, сопоставимая с современными значениями (30-57%). Палеоконтинентальный анализ показывает, что распространение наземных растений на Лаврентийском континенте, возможно, произошло раньше.

Воздействие на кислород, климат и вымирание

Кроме того, исследование показало, что колебания общего соотношения Corg/Pt демонстрируют два отчетливых увеличения, которые совпадают с основными изменениями изотопов углерода в позднем ордовике. Эта корреляция подразумевает, что увеличение поступления в морские отложения бедного фосфором и богатого углеродом наземного органического вещества способствовало глобальному захоронению органического углерода.

Повышенное содержание органического углерода способствовало бы накоплению кислорода в атмосфере при одновременном снижении уровня углекислого газа в атмосфере. Эти эффекты могли быть усилены усиленным выветриванием силикатов и фосфора, связанным с быстрым заселением суши растениями.

В совокупности эти процессы демонстрируют, что раннее появление и распространение наземных растений, вероятно, сыграло ключевую роль в насыщении поверхности Земли кислородом и изменении климата. Их распространение, возможно, способствовало позднему ордовикскому оледенению и косвенно повлияло на массовые вымирания в этот период.

Это исследование было проведено в сотрудничестве с учеными из Йельского университета, Университета Эксетера, Университета Лидса, Университета науки и технологии Китая и Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии CAS.

Аномальные новости со всего мира