随着地球升温，以乔木为主的森林崩溃了。蕨类植物迅速迁入这些受损的地貌，蔓延至现今西北欧的大部分地区，形成了广阔的类似稀树草原的环境。由乌得勒支大学地质学家领导的国际团队进行的一项新研究表明，这些覆盖蕨类植物的区域极易受火灾影响。蕨类植物本身可能提供了维持火焰蔓延的大部分燃料。
这些发现于2026年7月21日发表在《自然-地球科学》（Nature Geoscience）上。
重建古野火
为了调查这一遥远时期的野火活动，研究人员研究了4个钻孔岩芯中保存异常完好的沉积物。其中一个是最近在英国采集的640米长的岩芯。
该团队通过测量化石木炭和野火烟雾中产生的有机化合物——即多环芳烃，重建了古代火灾活动。
当这些结果与化石花粉和孢子的记录相结合时，它们表明在灭绝的主要阶段野火活动急剧增加。这一猛烈燃烧的时期也与蕨类植物的急剧扩张相吻合。
然而，这两种传统指标都有局限性。大块木炭会碎裂成许多小碎片，使得火灾规模看起来比实际情况更大。多环芳烃也可以从产生它们的火灾地点远距离迁移，且部分分子可能无法在地质记录中保存下来。由于这些问题，研究人员开发了另一种追踪深时火灾的方法。
该论文的资深作者、乌得勒支大学的Bas van de Schootbrugge博士解释说：“这项研究的新颖之处在于对有机微体化石颜色变化的分析。我们使用了一种简单且成本极低的技术，量化化石花粉和孢子的‘暗度’，即所谓的孢粉暗度指数。”
化石颜色中的奇异模式
有机微体化石在埋藏后通常会变暗，因为上升的压力和温度会逐渐改变该物质。下沉到地下更深处的沉积物暴露于更多的热量中，导致其内部的有机质受到越来越深的“烘烤”。在大多数情况下，深度越大意味着化石越暗。
“但在这里，我们发现了一种截然不同的模式，”Van de Schootbrugge说。
岩芯中最古老、最深处的花粉和孢子保持了浅色。然而来自灭绝间隔期的化石逐渐变暗，最终达到极深的褐色。一旦灭绝期结束，化石又恢复为淡黄色。
Van de Schootbrugge解释说：“我们对这一现象感到相当困惑，因为它在所有4个岩芯中完全同时出现，因此不可能与沉积物的埋藏有关，因为这四个盆地经历了非常不同的地质历史。”
古代火灾“暗带”
孢粉暗度指数利用RGB光谱测量颜色。连接到光学显微镜的相机记录化石，颜色信息被转换为平均灰度值。这使得科学家能够比较同一岩芯内不同层位的样本，以及取自不同地点岩芯的样本。
研究人员对生活在灭绝前、灭绝期间和灭绝后的植物的花粉和孢子完成了15,000次测量。他们还将树木花粉与蕨类孢子进行了比较，以确定变暗是否由植物类群之间的生物学差异引起。
“所有植物类群都显示出同样的效应，这有力地表明这是外力作用的结果。”
当团队将化石颜色变化与木炭及多环芳烃水平进行比较时，模式变得JianCe起来。这一不寻常的“暗带”似乎记录了蕨类激增期间一段漫长的严重野火活动期。
“变暗现象与蕨类激增、主要灭绝间隔期以及木炭和多环芳烃丰度的升高完全重叠。”
蕨类植物在变暖的世界中蔓延
主要灭绝间隔期蕨类植物的迅速兴起可能由几种相互关联的力量驱动，包括森林砍伐、土壤侵蚀、强烈的温室效应变暖和反复发生的野火。
Van de Schootbrugge说：“蕨类植物是非凡的植物，在整个地球历史中经受住了许多危机，有些物种能适应一些最极端的环境。它们可以被视为真正的灾难物种。”
某些蕨类植物能在受损地面上迅速蔓延，特别是在其他植被被破坏的地方。火灾可以加速这一过程。虽然蕨类植物的可见部分会被烧毁，但这些植物可以从地表下的根系迅速再生。这使它们能比许多竞争植物更快回归，并占据更多领地。
这种能力可能有助于解释为何蕨类激增持续了如此之久。研究人员估计这一间隔期持续了至少4万年，甚至可能长达30万年。
蕨类植物成为反复火灾的燃料
Van de Schootbrugge解释说：“当蕨类植物干枯时，厚厚的垫状层成为了引发大规模野火的理想燃料。”
快速蔓延的先锋蕨类和杂草型蕨类形成了广阔的蕨类稀树草原。某些物种可能充当了“火梯”，帮助火焰在地貌中蔓延，同时也排挤和窒息了其他植被。
“蕨类植物既对火灾做出反应，又提供了助长火焰的燃料，引发了反复的大规模野火。一个真正的地狱般的世界。”
结果可能形成了一个破坏性的反馈循环。气候变暖和森林消失为蕨类植物打开了地貌空间。随后蕨类植物为新火灾提供了大量干燥燃料，之后它们又迅速再生并再次蔓延。
Van de Schootbrugge总结道：“我们可以从中吸取的教训是，气候变化、森林砍伐和机会主义物种蔓延的结合，可能为一场‘完美风暴’提供所有要素。”