N(2)-fixing tropical legume evolution: a contributor to enhanced weathering through the Cenozoic?
N(2)-fixing tropical legume evolution: a contributor to enhanced weathering through the Cenozoic?
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N(2)固定热带豆科植物的进化：新生代风化增强的一个贡献者？
DOI：
10.1098/rspb.2017.0370
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发表时间：
2017-08-16
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Beerling DJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Epihov DZ;Batterman SA;Hedin LO;Leake JR;Smith LM;Beerling DJ
化石和系统发育证据表明，在新生代早期（58-42 Ma），富含豆类的现代热带森林取代了四大洲的晚白垩世棕榈为主的热带森林。热带豆科植物可以通过其固定二氮（N2）的能力改变生态系统，与非豆科植物相比（35-65%）更高的叶片氮，但目前尚不清楚它们的进化如何促进硅酸盐风化，大气二氧化碳（CO2）的长期汇。在这里，我们假设，在热带森林中增加丰富的N2固定豆类放大硅酸盐风化率通过增加输入的固定氮（N）的陆地生态系统通过相互关联的机制，包括增加微生物呼吸和土壤酸化，并刺激森林净初级生产力。我们认为，高CO2早新生代大气进一步放大豆类风化。豆科植物的高风化率的演变可能是由于它们对固氮和结核形成所需的磷和微量营养素的高需求。
Fossil and phylogenetic evidence indicates legume-rich modern tropical forests replaced Late Cretaceous palm-dominated tropical forests across four continents during the early Cenozoic (58–42 Ma). Tropical legume trees can transform ecosystems via their ability to fix dinitrogen (N2) and higher leaf N compared with non-legumes (35–65%), but it is unclear how their evolutionary rise contributed to silicate weathering, the long-term sink for atmospheric carbon dioxide (CO2). Here we hypothesize that the increasing abundance of N2-fixing legumes in tropical forests amplified silicate weathering rates by increased input of fixed nitrogen (N) to terrestrial ecosystems via interrelated mechanisms including increasing microbial respiration and soil acidification, and stimulating forest net primary productivity. We suggest the high CO2 early Cenozoic atmosphere further amplified legume weathering. Evolution of legumes with high weathering rates was probably driven by their high demand for phosphorus and micronutrients required for N2-fixation and nodule formation.
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