在地球系统演化研究领域，早期植物何时在陆地大规模扩张并深刻影响地球环境，一直是备受关注的核心议题。近期，一项重要研究成果为这一谜题提供了新的线索。相关研究通过探寻地球化学证据，发现陆地植物开始重塑地球表层环境的时间比此前认知更早，相关成果发表于国际学术期刊《自然·生态与演化》。
陆地植物与海洋初级生产者所形成的有机质存在明显差异，其中陆地植物产生的有机质具有更高的有机碳/磷比值。随着陆地植物在大陆上不断扩张，陆地光合作用持续增强，陆地有机质的生产量也相应增加。这些来自陆地的有机质通过河流输送到海洋，最终进入海洋沉积物，使得海洋沉积物中的有机碳/磷比值升高。由于陆源有机碳的产生和在海洋中的埋藏过程紧密相连，海洋碎屑沉积物中的有机碳/磷比值就成为追踪陆源有机碳输入、反映陆地净初级生产力变化的关键指标。
研究团队对不同氧化还原条件下的海相碎屑沉积记录展开了系统分析。结果发现，大约4.55亿年前，有机碳/磷比值出现显著升高。经过对多种可能控制因素的评估，研究人员认为这一变化反映出与早期陆地植物扩张相关的陆地净初级生产力大幅增强。通过混合模型估算，自晚奥陶世（约4.55亿年前）起，陆源有机碳在海洋沉积物总有机碳埋藏量中的占比约为42±15%，这一比例已接近现代水平（30%–57%）。古大陆尺度的分析显示，陆地植物的扩张可能最早起源于劳伦古陆，也就是现今北美洲等主要地区。
该研究还发现，晚奥陶世有机碳/磷比值出现了两次明显升高，这与当时发生的两次重要碳同位素异常事件相呼应。这表明，富碳、贫磷的陆源有机质进入海洋沉积物，促进了全球有机碳的埋藏，进而推动大气氧含量增加，同时降低了二氧化碳浓度。而且，陆地植物快速扩张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。综合来看，早期陆地植物的兴起可能在约4.55亿年前就显著推动了地球表层环境的氧化进程，甚至可能促成了晚奥陶世冰期和大规模灭绝事件的发生。
