维管植物在早期志留纪广泛定居土地

陆地上植物的殖民化和扩张代表了地球上生命之路的决定性里程碑。陆地定植归因于植物身体计划、解剖学和生物化学方面的一系列重大创新，这些创新改变了全球生物地球化学循环和气候。

确定这些最早的陆地植物的发病并跟踪其扩张至关重要。然而，由于早期陆地植物巨型化石稀疏，地层控制不力，以及分子钟计算的不确定性，维管植物陆地定植的确切时间仍然存在争议。

最近，由中国科学院地质与地球物理研究所的陈代钊教授和中国科学院地球化学研究所的冯新斌教授领导的科学家利用汞同位素证明，到志留纪早期(~444 Ma)，维管植物已经广泛殖民了陆地。

这项工作于28月<>日发表在《科学进展》上。

来自中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院南京地质古生物研究所、中国地质调查局、英国开放大学和查尔斯顿学院的研究人员也参与了这项研究。

汞(Hg)是唯一在自然条件下呈液态的重金属元素。它也以气态元素形式(Hg0)通过大气环流。近几十年来，现代森林汞循环最重要的认识是，植被中的汞来自大气中的汞0通过树叶同化，而不是通过降水汞或地质汞运输。

陆地植被优先转移大气汞0，显示明显的负奇数质量数独立分馏(奇数MIF，报告为Δ199Hg)和偶数MIF(报告为Δ200汞)特征，进入陆地生态系统。随着陆地植物的扩张和陆地环境中的风化，含有这些独特的负Δ199汞和δ200汞值将被输送到近岸海洋环境，这些环境主要表现出显著的正特征。因此，这些同位素系统的地质记录可能为追踪陆地上植物的定植和扩张提供一种新的示踪剂。

在这项研究中，研究人员使用了从中国南方收集的不同沉积相的横跨寒武纪至二叠纪海洋沉积物的汞稳定同位素数据，以突出志留纪和石炭纪阶段水平奇数和偶数MIF值的两次明显负偏移事件。

他们建立了一个数值模型来量化陆生生物对古生代贡献的长期变化。他们发现，这些结果及时将早期维管植物的广泛传播推迟到志留纪早期的~444 Ma，至少在华南等低纬度地区 - 这一时期明显早于第一个已知的维管植物大型化石。

该研究将陆地生物，特别是维管植物的古生代扩张与一系列地球系统的共同进化联系起来，特别是大气，海洋，风化过程和地球化学特征。