第一种进化出穿透性根系的陆地植物,大约4亿年前,很可能引发了海洋中的一系列大规模灭绝。
植物向陆地的扩张是,彻底重组陆地生物圈。美国印第安纳大学-普渡大学印第安纳波利斯分校 (IUPUI) 和英国南安普顿大学的研究人员表示,这对我们的海洋的影响可能同样深远。
期间泥盆纪从3.6亿年前到4.2亿年前,海洋环境经历了多次大规模灭绝事件。这一时期末发生的一场极具破坏性的事件导致海洋中近 60% 的物种灭绝。
一些科学家认为树木是造成这些损失的根本原因。
随着植物生命远离水源,它们更加深入地挖掘新的营养来源。在某个时候,它们的根会开始从地下的矿物质中提取磷。
一旦树木腐烂,其生物量中的营养物质更容易溶解到地下水中,最终流入大海。
在泥盆纪,随着根系变得更加复杂并进一步向内陆移动,越来越多的磷被倾倒到海洋环境中。
这些营养脉冲的新时间表说明了它们的破坏。该数据基于对格陵兰岛和苏格兰古代湖床和海岸线石头的化学分析。
“我们的分析表明,树根的进化可能会带着过量的营养物质淹没海洋,导致大量藻类生长,”解释IUPUI 地球科学家加布里埃尔·菲利佩利。
“这些快速且具有破坏性的藻类繁殖会耗尽大部分海洋的氧气,引发灾难性的大规模灭绝事件。”
虽然科学家之前怀疑树根在泥盆纪大规模灭绝中发挥了作用,但这项研究是第一个计算磷从陆地到水中输送的量级和时间的研究之一。
研究人员发现,不同地点的湖泊环境中磷含量存在差异,但总体而言,大多数情况表明泥盆纪期间发生了巨大而快速的变化。
事实上,海洋中磷含量的上升在很大程度上与这一时期的重大灭绝事件有关,这表明营养物质的升高在这场危机中发挥了作用。
在每个研究地点,磷输出的峰值不一定在时间或幅度上一致,但作者表示这是可以预料的。植物在土地上的殖民并不是一个“单一的间断事件”,它们解释,“但可能在地理上交错,在欧美的不同地区和泥盆纪地球的其他地区的不同时间达到顶峰。”
陆地上的磷根据地点的不同以不同的速度消耗,导致了持续数百万年的海洋灭绝事件。尽管养分吸收、植物生长和腐烂背后的精确过程很可能各不相同,但总体趋势似乎很明显。在干旱时期,研究人员发现向湖泊输送的磷量猛增,这表明如果没有足够的水,树根可能会腐烂,从而导致营养物质的释放。
如今,树木对海洋生物的破坏力已经不像它们刚出现时那么严重了。陆地上的土壤现在更深了,使得与矿物质结合的磷隐藏在根部无法触及的地方,从而使含磷的有机分子更容易在生态系统中循环。
也就是说,今天发生的事情与数亿年前发生的事情有着令人担忧的模式。
在泥盆纪期间,大气中的二氧化碳和氧气达到了与近年来相似的水平,但当时的变化在很大程度上是由于植物生命的缓慢发展,而不是人类活动引起的快速变化。
化肥和有机废物造成的污染不需要树根就能进入大海。它是由我们泵送到那里的,并且许多重要的海洋和湖泊环境中的低氧。
“这些对古代世界自然事件灾难性后果的新见解可以作为对当今人类活动引起的类似情况后果的警告,”说菲利佩利。
该研究发表于总务管理局公告。