早期侏罗纪极端高温事件引发的强烈野火反应，对植物群更替产生了影响

《Global and Planetary Change》：Intense wildfire response to Early Jurassic hyperthermal events with impact on floral turnover

火山活动与早侏罗世 wildfire 活动演变对柴达木盆地生物危机的影响分析。通过化石木炭、惰质体、镜质体反射率和 PAHs 高分辨率研究，揭示 wildfire 活动从早侏罗世低强度到中期高强度再到晚期高频低强度的演化规律，证实 hyperthermal 环境与 Karoo-Ferrar 火山活动驱动的高温 wildfire 是导致东特提斯陆相生物群更替的关键因素，并发现 T-OAE 后植被生态系统恢复滞后。

　　
该研究聚焦于早侏罗世至晚侏罗世早期的构造-环境演化对陆地生态系统的影响。研究团队选择了中国西北部柴达木盆地达里岗剖面作为核心样本区，该区域保存了东特提斯内陆盆地最完整的早侏罗世地层序列。研究通过跨学科方法整合了植物化石记录、有机地球化学指标和火山活动数据，揭示了超热事件期间陆地生态系统的动态响应机制。

在地质背景方面，柴达木盆地位于青藏高原东北缘，早侏罗世时期处于东特提斯造山带的后陆区。构造活动引发的沉积环境变化与同期火山活动产生的气候效应形成叠加影响。研究重点关注的T-OAE事件（约183百万年前）是侏罗纪最显著的海洋缺氧事件，其前缘的Pliensbachian晚期至Toarcian早期（约183-181百万年前）形成了独特的地质记录窗口。

化石木炭分析显示，研究区在早侏罗世经历了三阶段式火活动演化：基尔尼希阶（Pliensbachian）以低温低频火灾为主，木炭含量普遍低于10%，镜质体反射率（Ro）介于0.98-1.55之间，显示木质化程度中等；托阿尔阶早期（Early Toarcian）进入高强度火灾阶段，木炭含量峰值达53.5%，Ro值快速攀升至2.5以上，表明燃烧温度显著提高；托阿尔阶晚期（Late Toarcian）则表现为火灾频率上升但强度受限，木炭含量维持在5-15%区间，Ro值回落至2.0-2.3之间。

有机地球化学分析揭示PAHs浓度与火灾强度呈正相关关系。研究区发现高浓度多环芳烃（尤其是5-7环PAHs），其分布特征与化石木炭形态的时空变化高度吻合。值得注意的是，在T-OAE事件后出现的斑岩岩（variegated rocks）普遍显示有机质输入锐减，镜质体反射率持续高于2.3，表明生态系统恢复受阻。

植被演替记录显示，早侏罗世植物群落经历了显著重构。Pliensbachian晚期木炭含量突增，可能与火山活动诱发的干旱气候有关。进入Early Toarcian阶段，高温火灾导致高海拔针叶林（如Cheirolepidiaceae）繁盛，而中下层植被（如蕨类和种子蕨）发生大规模衰退。这种垂直植被带重构与火灾温度阈值变化形成空间对应关系。

气候模拟数据表明，东特提斯后陆区在T-OAE期间经历了年均温升高5-8℃、年降水量减少30-40%的极端环境。这种气候反差与西特提斯海盆的缺氧事件形成呼应，共同构成全球性超热事件。研究特别指出，卡罗-费拉拉岩浆带的持续喷发可能通过火山气溶胶增强温室效应，同时释放的CO2与地壳有机物反应生成碳酸盐，进一步加剧大气CO2浓度波动。

该研究创新性地建立了"火山-气候-火灾-生态"四重耦合模型：早期火山喷发通过释放火山灰和硫化物影响大气透明度和辐射平衡；气候变化导致地表植被易燃性增强；火灾活动破坏生态系统并释放温室气体；而有机质输入减少又制约了植被恢复。这种正反馈机制解释了早侏罗世生态系统在短时间内的剧烈波动。

研究在方法论上实现了多项突破：首次在东特提斯内陆盆地建立高分辨率（2-3米/层）的火灾活动时间序列；开发出适用于含火山灰地层的PAHs定量化分析模型；创新性地将镜质体反射率与植物群垂直结构进行空间匹配分析。这些方法学进步为研究古火灾活动提供了新的技术范式。

在生态效应方面，研究证实了火灾对植被分层的驱动作用。早期高强度火灾导致中下层植被（高度<5米）消失，而耐高温针叶林（高度>10米）得以存活。这种垂直植被带重构在镜质体反射率数据中得到量化支持：Ro值每升高0.1%对应植被高度增加2米。研究还发现，火灾活动在托阿尔阶晚期出现明显衰减，但镜质体反射率仍维持在2.2-2.4区间，表明生态系统存在长期创伤效应。

研究对当前气候变化的启示包括：极端火活动与全球变暖存在非线性响应关系，当温度升高至特定阈值（本研究中Ro=2.0对应约400℃燃烧温度）时，火灾频率和强度呈现指数级增长；火山活动产生的酸性物质可提高植被易燃性，形成"火-气溶胶"协同效应；生态系统恢复存在滞后效应，即使在火灾强度降低后，植被群落仍需较长时间（本研究显示约50万年）才能重建原有结构。

该成果填补了东特提斯内陆盆地早侏罗世火灾活动记录空白，与西特提斯（欧洲盘古盆地）和北特提斯（美国怀俄明盆地）的对比研究显示，不同构造单元对火山-气候事件的响应存在显著差异。这种空间异质性为理解古环境演化的区域差异提供了关键证据，同时证实了东特提斯在侏罗纪生态系统演化中的关键地位。

研究建议后续工作应重点关注：1）火山灰输入量与火灾频率的定量关系；2）不同植被类型抗火能力的古生态学研究；3）PAHs同位素分馏对火灾源解析的应用。这些方向将有助于完善古火灾活动研究体系，并为现代生态系统的火灾管理提供历史借鉴。