地球系統演化研究中，一個關鍵問題在于明確早期植物何時在陸地大規模擴張并開始影響地球環境。近日，科研人員通過深入研究，發現了新的地球化學證據，將陸地植物塑造地球表層環境的時間大幅提前。

陸地植物與海洋初級生產者產生的有機質有明顯不同。陸地植物形成的有機質，其有機碳與磷的比值更高。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隨之增加。這些來自陸地的有機質經河流輸送到海洋，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其在海洋中的埋藏過程緊密相連，海洋碎屑沉積物里的有機碳/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重要依據。

科研團隊對不同氧化還原條件下的海相碎屑沉積記錄展開系統分析后發現，大約4.55億年前，有機碳/磷比值出現顯著上升。經過對多種可能控制因素的評估，確定這一變化是早期陸地植物擴張導致陸地凈初級生產力顯著增強所引起的。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%）。對古大陸尺度的分析還顯示，陸地植物的擴張或許最早始于勞倫古陸，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、貧磷的陸源有機質輸入海洋沉積物，促進了全球有機碳的埋藏，進而推動大氣氧含量增加，同時降低二氧化碳濃度。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。綜合多方面情況，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，還可能促成了晚奧陶世冰期和大規模滅絕事件的發生。