地球上的氧气并非与生命起源同步出现，而是在漫长的地质历史中逐渐积累的。大约在 24 亿-20 亿年前，地球经历了“大氧化事件”（Great Oxygenation Event, GOE），光合作用的出现使得大气中的氧气含量显著增加，为真核生物的出现和演化奠定了基础。
然而，早期的海洋环境仍以缺氧为主。科学家们普遍认为，泥盆纪时期（距今约 4.19 亿-3.59 亿年）陆地植物的繁盛对海洋氧化作用（Ocean Oxygenation）产生了重要影响。陆地植物进行光合作用，释放氧气到大气，进而溶解到海洋中，促进了海洋氧化作用。
但与此同时，陆地植物的根系也加速了陆地岩石的风化作用，导致更多的营养物质，例如磷元素，进入海洋。这些营养物质促进了海洋浮游植物的生长，而这些浮游植物死亡后沉入海底，会在分解过程中消耗大量氧气，反而可能导致海底缺氧。因此，泥盆纪陆地植物扩张与海洋氧化之间的关系错综复杂，存在争议。
图1 澳大利亚（A）、爱尔兰（B）和加拿大（C）研究区域位置（红点）图
图3 寒武纪至密西西比纪的铈异常图
本研究揭示了泥盆纪晚期陆地植物扩张与海洋氧化作用之间的密切联系。大型维管植物和森林的出现是推动泥盆纪-密西西比纪海洋氧化事件的关键因素，这为理解陆地生命演化对地球系统的影响提供了新的证据。晚期泥盆纪海洋氧含量的波动与同期发生的几次重大生物灭绝事件在时间上相吻合，表明海洋缺氧可能是导致古生代生物灭绝的重要原因。晚期泥盆纪-密西西比纪时期陆地植物的扩张不仅推动了海洋氧化作用，还可能促进了现代海洋-大气系统的形成，对地球表层环境演化产生了深远影响。
参考文献：Jack Stacey, Malcolm W. Wallace, Ashleigh v.S. Hood, Alice M. Shuster, Hilary Corlett, Christopher P. Reed, Conor Moynihan; Ocean oxygenation and ecological restructuring caused by the late Paleozoic evolution of land plants. Geology 2024; doi: https://doi.org/10.1130/G52502.1
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