Появление первых растений на суше стало поворотным моментом в истории планеты, запустившим трансформацию глобальных биогеохимических циклов. В отличие от морских водорослей, наземная флора производит органическое вещество с очень высоким содержанием углерода по отношению к фосфору.
Наземные растения начали преобразовывать Землю 455 миллионов лет назад
Ученые из Института геологии и геофизики Китайской академии наук установили, что экспансия наземной флоры началась на десятки миллионов лет раньше, чем считалось. Исследование морских отложений показало, что древние растения радикально изменили глобальный цикл углерода и климат уже в позднем ордовике 455 миллионов лет назад.
Первые наземные растения, изменившие поверхность Земли в позднем ордовике. Cai Jiachen
Углерод и фосфор. Ключом к открытию стало изучение соотношения углерода к фосфору (C/P). Наземные растения «строят» свои тела из жестких полимеров, таких как лигнин, где очень много углерода и почти нет фосфора. Морской планктон, напротив, богат фосфором, необходимым для быстрого деления клеток. Обнаружение «бедных фосфором» отложений в древнем океане однозначно указывает на массовое присутствие органики именно с суши.
Группа исследователей под руководством профессора Чжао Минюя обнаружила резкий скачок этого показателя в морских осадочных породах возрастом около 455 миллионов лет. Это свидетельствует о том, что уже в ту эпоху огромные объемы растительной органики смывались в океан, меняя химический состав донных отложений.
Художественное представление ранних наземных растений в ордовикском периоде.
Масштабы этого процесса оказались сопоставимы с современными значениями: наземный углерод составлял около 42% от всего объема, захороненного в океане. Такая активность фотосинтеза на континентах привела к тому, что растения начали активно поглощать углекислый газ из атмосферы, замещая его кислородом. Работа опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution.
Глобальные последствия экспансии растений на сушу
Процесс колонизации суши не ограничился простым озеленением берегов, а спровоцировал цепную реакцию климатических изменений. Усиленное выветривание горных пород под воздействием корней и выделяемых растениями кислот высвобождало минералы, которые питали океан, но одновременно ускоряло связывание атмосферного CO2.
Печеночники — это небольшие зеленые растения, у которых нет корней, стеблей, листьев и цветов. Они относятся к группе растений, называемой бриофитами, в которую также входят мхи и роголистники. Бриофиты отделились от других линий растений на раннем этапе эволюции растений и, как полагают, схожи с некоторыми из самых ранних линий наземных растений. Печеночники встречаются по всему миру и часто растут как сорняки в трещинах тротуаров или почве горшечных растений.
Рост концентрации кислорода в сочетании с резким похолоданием из-за снижения парникового эффекта создал условия для масштабного оледенения. Как отмечает ведущий автор работы Чжао Минюи: «Наши результаты показывают, что раннее распространение наземных растений сыграло ключевую роль в насыщении поверхности Земли кислородом и изменении климата».
Эти трансформации были настолько мощными, что, по мнению ученых, косвенно способствовали одному из величайших массовых вымираний в истории Земли. Таким образом, скромные первые мхи и лишайники оказались мощнейшей геологической силой, сформировавшей современный облик биосферы.