【期刊】陆地植物的起源、早期演化及地球环境效应

陆地植物的起源、辐射演化与陆地生态系统的建立是地球生命史中的重大事件，深刻改变了地球表层系统，可谓是继生命起源、寒武纪海洋生物大爆发之后的生物演化第三大事件。研究陆地植物在古生代的起源和早期演化（简称“植物登陆”）及它们对地球表层环境的塑造作用，对于理解地球系统的演化规律具有重要意义。化石记录作为植物登陆演化的重要实证资料，揭示了隐孢子植物、维管植物、种子植物等不同植物支系以及根系、大型叶、次生木质部、种子等关键性状的演化过程。古生代植物对陆地沉积体系、生物化学风化及陆地有机碳埋藏等具有重要作用。展望了未来在植物登陆过程、机制及对地球环境的影响等方面的研究方向。

图1 古生代陆地植物与地球环境(a) 四个植被阶段及若干典型植物的形态；(b) 陆地植物主要支系的谱系关系、延限及关键演化事件；(c) 华南及世界其他地区维管植物多样性；(d) 模型估算的大气CO2浓度（据Berner and Kothavala, 2001）、中国代表性含煤地层、北美陆地有机沉积物累计量（据Nelsen et al., 2016）、低纬度地区成煤森林面积（仅包括宾夕法尼亚亚纪之后的数据；据Cleal and Thomas, 2005）以及古生代冰期延限。除注明外，数据来自各种资料的综合。地质年代缩写：Ll，兰多维列世；W，温洛克世；Lu，罗德洛世；P，普里道利世；Miss，密西西比亚纪；Penn，宾夕法尼亚亚纪；Gu，瓜德鲁普世；Lo，乐平世。

图2 研究植物登陆的层次和空间尺度示意图

(a) 陆地生态系统、植物群落、物种及其组织结构、发育基因等多个层次；植物登陆促进陆地有机碳积累，改变了陆地向海洋输入的矿物质和有机碳的通量；(b) 早泥盆世全球古地理图（据Boucot et al., 2013）；全球尺度的研究有利于揭示早期植被的古地理格局；(c) 云南曲靖下泥盆统徐家冲组古土壤剖面，示原位的植物根系；(d) 美国纽约中泥盆世剖面，虚线标示原位埋藏的Eospermatopteris树干（地球上最古老的原位森林产地；William E. Stein提供图片）；生境（剖面）尺度的研究有利于揭示植物的个体特征与群落生态、以及植物如何影响沉积过程和成土作用。

文章刊登在《地球科学》第47卷第10期

薛进庄, 王嘉树, 李炳鑫, 黄璞, 刘乐. 2022. 陆地植物的起源、早期演化及地球环境效应. 地球科学, 47(10): 3648-3664. https://doi.org/10.3799/dqkx.2022.332

Xue Jinzhuang, Wang Jiashu, Li Bingxing, Huang Pu, Liu Le. 2022. Origin and early evolution of land plants and the effects on Earth’s environments (in Chinese). Earth Science, 47(10): 3648-3664. https://doi.org/10.3799/dqkx.2022.332

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