在地球系統演化研究領域，早期植物何時在陸地大規模擴張并深刻影響地球環境，一直是備受關注的核心議題。近期，一項重要研究成果為這一謎題提供了新的線索。相關研究通過探尋地球化學證據，發現陸地植物開始重塑地球表層環境的時間比此前認知更早，相關成果發表于國際學術期刊《自然·生態與演化》。

陸地植物與海洋初級生產者所形成的有機質存在明顯差異，其中陸地植物產生的有機質具有更高的有機碳/磷比值。隨著陸地植物在大陸上不斷擴張，陸地光合作用持續增強，陸地有機質的生產量也相應增加。這些來自陸地的有機質通過河流輸送到海洋，最終進入海洋沉積物，使得海洋沉積物中的有機碳/磷比值升高。由于陸源有機碳的產生和在海洋中的埋藏過程緊密相連，海洋碎屑沉積物中的有機碳/磷比值就成為追蹤陸源有機碳輸入、反映陸地凈初級生產力變化的關鍵指標。

研究團隊對不同氧化還原條件下的海相碎屑沉積記錄展開了系統分析。結果發現，大約4.55億年前，有機碳/磷比值出現顯著升高。經過對多種可能控制因素的評估，研究人員認為這一變化反映出與早期陸地植物擴張相關的陸地凈初級生產力大幅增強。通過混合模型估算，自晚奧陶世（約4.55億年前）起，陸源有機碳在海洋沉積物總有機碳埋藏量中的占比約為42±15%，這一比例已接近現代水平（30%–57%）。古大陸尺度的分析顯示，陸地植物的擴張可能最早起源于勞倫古陸，也就是現今北美洲等主要地區。

該研究還發現，晚奧陶世有機碳/磷比值出現了兩次明顯升高，這與當時發生的兩次重要碳同位素異常事件相呼應。這表明，富碳、貧磷的陸源有機質進入海洋沉積物，促進了全球有機碳的埋藏，進而推動大氣氧含量增加，同時降低了二氧化碳濃度。而且，陸地植物快速擴張引發的硅酸鹽和磷風化增強，可能進一步放大了這些環境效應。綜合來看，早期陸地植物的興起可能在約4.55億年前就顯著推動了地球表層環境的氧化進程，甚至可能促成了晚奧陶世冰期和大規模滅絕事件的發生。