Ранние растения изменили климат Земли 455 миллионов лет назад

История жизни на Земле традиционно описывается как грандиозная сага, где ключевые события сменяли друг друга в строгой хронологической последовательности. Считалось, что долгое время единственными хозяевами планеты были микроорганизмы и водоросли, пока примерно 470 миллионов лет назад первые скромные растения не начали осваивать пустынные континенты. Однако новое исследование, проведенное группой ученых под руководством профессора Чжао Минъюй из Института геологии и геофизики Китайской академии наук, предлагает радикально пересмотреть эту картину.

Оказывается, растения не просто вышли на сушу, а сделали это гораздо раньше и начали кардинально менять облик планеты уже около 455 миллионов лет назад, что ставит под сомнение прежние представления о временных рамках этого процесса. Работа, опубликованная в журнале Nature Ecology & Evolution, не только отодвигает сроки «зеленой революции» на Земле, но и показывает, как тесно ранние растения были связаны с глобальными изменениями климата, уровня кислорода и даже массовыми вымираниями.

Главный ключ к разгадке этой тайны ученые нашли не в окаменелых остатках древних почв или корней, а в морских отложениях. Исследователи сосредоточились на анализе соотношения органического углерода к общему фосфору (C_org /P_total) в силикокластических осадочных породах, сформировавшихся на морском дне. Логика здесь следующая: наземные растения кардинально отличаются от своих морских предков химическим составом. Они производят органическое вещество с гораздо более высоким содержанием углерода по отношению к фосфору. Когда эти растения начали заселять континенты, усиление фотосинтеза привело к резкому росту производства богатой углеродом органики на суше. Эта органика затем вымывалась реками и переносилась в океаны, где и захоранивалась в донных отложениях. Таким образом, увеличение доли углерода относительно фосфора в древних морских породах становится своего рода «химическим отпечатком», маркером присутствия и активности наземной жизни.

Проведя анализ образцов, охватывающих широкий спектр геологических эпох и окислительно-восстановительных условий, группа профессора Чжао обнаружила поразительную закономерность. Начиная с периода около 455 миллионов лет назад, соотношение C_org /P_total в морских отложениях демонстрирует неуклонный и заметный рост. Исследователи скрупулезно рассмотрели возможные альтернативные объяснения этого феномена, но наиболее убедительным и правдоподобным оказалось именно резкое увеличение чистой первичной продуктивности наземных экосистем, вызванное ранним и быстрым распространением растений по поверхности планеты.

Моделирование показало, что уже в позднем ордовике вклад наземного органического углерода в морские отложения составлял около 42±15 процентов, что удивительно близко к современным показателям (30–57 процентов). Интересно, что палеогеографический анализ указывает на то, что пионерами этого процесса, вероятно, стали растения на древнем континенте Лаврентия, что говорит о возможной региональной неоднородности процесса озеленения.

Последствия этого открытия выходят далеко за рамки простой корректировки дат в учебниках. Исследование выявило два мощных пика в увеличении соотношения C_org /P_total , которые точно совпадают по времени с крупными изотопными аномалиями углерода в позднем ордовике. Эта корреляция позволяет выстроить следующую цепочку событий: бурное развитие наземных растений привело к выносу в океан огромного количества бедного фосфором, но богатого углеродом органического вещества. Это, в свою очередь, стимулировало глобальное захоронение органического углерода в морских осадках. Удаление углерода из активного круговорота имело два важнейших последствия: во-первых, в атмосфере начинал накапливаться кислород, а во-вторых, уровень углекислого газа, мощнейшего парникового газа, неуклонно снижался.

Ученые полагают, что этот эффект дополнительно усиливался процессами выветривания горных пород, которые активизировались благодаря закрепляющей деятельности растений. Совокупность этих факторов создала предпосылки для драматических климатических сдвигов. Работа предполагает, что именно ранняя экспансия растений и вызванное ею падение уровня CO₂ могли стать спусковым крючком для грандиозного позднеордовикского оледенения.

А резкое похолодание и связанные с ним изменения среды обитания, в свою очередь, могли сыграть роковую роль в одном из крупнейших массовых вымираний в истории фауны. Таким образом, исследование рисует картину мира, где первые робкие растения оказались не просто пассивными наблюдателями, а настоящими инженерами планетарного масштаба, чье влияние на климат, атмосферу и биосферу проявилось на сотни миллионов лет раньше, чем мы могли себе представить.