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陸地植物的興起和進化從根本上改變了巖石的風化方式，改變了地球的生物地球化學和地貌過程，對今天的植物產(chǎn)生了持續(xù)影響。 植物在地球演化過程中出現(xiàn)得非常晚，但此后對塑造今天的世界做出了巨大貢獻。第一批陸地植物，如苔蘚，大約在4.8億年前到來，給生物地球化學循環(huán)帶來了根本的變化。這些無根植物在接下來的5000萬年左右的時間里迅速進化，導致了具有復雜根系的維管束植物的擴展。根系的發(fā)展增強了沉積體系的穩(wěn)定性和復雜性，改變了水流并完全重塑了景觀。因此，隨著植物的進化，地球發(fā)生了巨大的、根本性的變化。 
巖石、土壤和植物構(gòu)成了地質(zhì)圈和生物圈相互作用的一個關鍵區(qū)域。在土壤變得豐富之前，巖石是陸地上的主要營養(yǎng)來源。巖石直接和間接地為植物提供營養(yǎng)物質(zhì)。為了獲得所需的養(yǎng)分，植物可以分解巖石并產(chǎn)生溶解巖石的酸。巖石成分極大地影響了植物吸收養(yǎng)分的可利用性和豐度，因此在塑造植物生物群落和它們所居住的生態(tài)系統(tǒng)方面可以發(fā)揮主導作用。例如，在全球山區(qū)，主要由具有高保水性和豐富養(yǎng)分的巖石（如粘土巖）覆蓋的地方通常有茂盛的植被和豐富的動物物種多樣性。在早期的地球上，巖石風化——這一推動生物地球化學循環(huán)的過程——發(fā)展的比較緩慢。而后陸地植物的出現(xiàn)，使巖石的硅酸鹽風化速度增加了2-10倍。這種階梯式的變化使大氣中的二氧化碳急劇下降，導致世界從一個溫暖的氣候過渡到一個寒冷的冰期。增進的化學風化作用也加強了有機碳在沉積物中的埋藏，從而使大氣中的氧氣得到積累。證據(jù)表明，大氣中的氧氣在陸地植物出現(xiàn)后不久就達到了現(xiàn)代水平。大約4.3億年前，根系的進化大大改變了植物與巖石的互動方式。根系可以有效地分解巖石，促進風化和沉積物的產(chǎn)生。它們還可以減少沉積物的流動性和可侵蝕性。有根系的植物的傳播導致了河岸的穩(wěn)定和河流系統(tǒng)的沉積物的積累。對現(xiàn)代有植被的河流和無植被的河流進行的地貌學比較表明，植物使河流的蜿蜒遷移速度減慢了約10倍。除了與巖石的物理相互作用外，植物的出現(xiàn)還改變了化學風化，對地球圈的組分產(chǎn)生了影響。陸地植物可能促進了淤泥的大幅增加，再加上穩(wěn)定的沉積系統(tǒng)中淤泥滯留的增加，導致河流更加泥濘。事實上，在第一批陸地植物廣泛殖民地球后，淤泥沉積量猛增了一個數(shù)量級。富含泥漿的沉積物隨后在俯沖帶（subduction zone）被回收，在地殼上留下了印記。本期的一項研究提供了地質(zhì)證據(jù)來拼湊這些過程：早期陸地植物的興起和進化誘發(fā)了一系列生物地球化學和地貌的變化，導致大陸巖石中記錄的成分變化。由于植物改變了地殼巖石的成分，巖石可以影響植物的命運。一項研究發(fā)現(xiàn)，在加利福尼亞最近的干旱期間觀察到的樹木死亡率的變化，大部分可以用基巖成分的差異來解釋；在具有風化和營養(yǎng)豐富的基巖的森林中，死亡的規(guī)模更大。受益于豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和水，擁有更多風化基巖的潮濕環(huán)境中的森林往往長得更密集。然而，茂盛的植被更容易受到干旱的影響，因為有一個更重的系統(tǒng)需要支持。事實證明，在加利福尼亞的情況下，在潮濕條件下繁茂的森林經(jīng)歷了更高比例的樹木死亡。今天，隨著成熟土壤的發(fā)展，巖石與植物的貢獻和互動在地球系統(tǒng)中很容易被忽視。然而，鑒于巖石對水文、土壤肥力和土壤化學物質(zhì)的影響，它們?nèi)匀豢梢灾苯雍烷g接地改變植物的生長和功能。例如，加利福尼亞50%以上的地上碳儲量來自從基巖中吸收水分的木本植物。因此，巖石和植物的共同進化是持續(xù)的。關于它們之間的相互作用，仍有許多東西需要學習。 文章信息 標題：Plants rooted in rocks 期刊：Nature Geoscience 類型：Editorial 時間：2022-09-06 DOI：https:///10.1038/s41561-022-01030-0
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