随着地球变暖，以乔木为主导的森林崩溃了。蕨类植物迅速迁入受损的地貌，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一个国际团队开展的新研究表明，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势蔓延的大部分燃料。
这些发现于2026年7月21日发表在《自然-地球科学》上。
重建远古野火
为了调查这一遥远时期的野火活动，研究人员研究了来自4个钻孔岩心的保存异常完好的沉积物。其中一个是最近从英国采集的640米长的岩心。
该团队通过测量化石木炭以及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记录相结合时，它们表明在灭绝事件的主要阶段，野火活动急剧增加。这一烈火肆虐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。大块木炭可能会碎裂成许多较小的碎片，使得火灾规模看起来比实际情况更大。多环芳烃也可能从产生它们的火源处扩散到很远的地方，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。
“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，”该论文的资深作者、乌得勒支大学的Bas van de Schootbrugge博士解释道。“我们使用了一种简单且极低成本的技术，量化化石花粉和孢子的‘暗度’，即所谓的孢粉暗度指数。”
化石颜色中的奇怪模式
有机微体化石在埋藏后通常会变暗，因为不断升高的压力和温度会逐渐改变其物质结构。沉入地下更深处的沉积物受到的热作用更强，导致其中的有机质受热程度越来越高。在大多数情况下，深度越大意味着化石颜色越深。
“但在这里，我们发现了一种截然不同的模式，”Van de Schootbrugge说道。
岩心中最古老且埋藏最深的花粉和孢子保持了较浅的颜色。然而，来自灭绝期的化石颜色逐渐变深，最终达到极深的褐色。一旦灭绝期结束，化石又恢复到了淡黄色。
Van de Schootbrugge解释道：“我们对这一现象感到相当困惑，因为它在所有4个岩心中出现的时间完全一致，因此这不可能与沉积物的埋藏有关，因为这四个盆地经历了截然不同的地质历史。”
远古火灾“暗区”
孢粉暗度指数利用RGB光谱测量颜色。一台连接至光学显微镜的相机记录下化石影像，颜色信息随后被转换为平均灰度值。这使得科学家能够比较同一岩心内不同层位的样本，以及取自不同地点岩心的样本。
研究人员对生活在灭绝事件前、中、后时期的植物花粉和孢子完成了15,000次测量。他们还将乔木花粉与蕨类孢子进行了对比，以确定变暗现象是否由不同植物类群间的生物学差异所引起。
“所有植物类群都显示出同样的效应，这有力地表明这是某种外力作用的结果。”
当研究团队将化石颜色变化与木炭及多环芳烃水平进行对比时，规律变得JianCe起来。这个不寻常的“暗区”似乎记录了蕨类植物激增期间一段漫长的严重野火活动期。
“变暗现象与蕨类植物激增期、主要灭绝期以及木炭和多环芳烃丰度升高的时期完全重合。”
蕨类植物在变暖的世界中蔓延
在主要灭绝期，蕨类植物的迅速兴起可能由多种相互关联的因素驱动，包括森林消失、土壤侵蚀、强烈的温室效应变暖以及反复发生的野火。
Van de Schootbrugge表示：“蕨类植物确实是非凡的植物，它们在整个地球历史中经受住了许多危机，某些物种能够适应一些最极端的环境。它们可以被视为真正的灾难物种。”
某些蕨类植物能够在受损土地上迅速蔓延，尤其是在其他植被被摧毁的地方。火灾可以加速这一过程。尽管蕨类植物的地上部分会被烧毁，但它们能从地下的根系迅速再生。这使它们能比许多竞争植物更快地恢复，并占据更多的领地。
这种能力可能有助于解释为何蕨类植物激增期持续了如此之久。研究人员估计，这一时期持续了至少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解释道：“当蕨类植物干枯后，其形成的厚厚垫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类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”，助长火势蔓延穿过地貌，同时也排挤并抑制了其他植被的生长。
“蕨类植物既对火灾做出响应，又提供了助长火势的燃料，引发了反复发生的大规模野火。那真是一个地狱般的世界。”
其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提供了生存空间；随后，蕨类植物为新的火灾提供了大量干燥燃料，火灾过后它们又迅速再生并进一步蔓延。
Van de Schootbrugge总结道：“我们可以从中吸取的教训是，气候变化、森林消失以及机会主义物种的传播结合在一起，可能为一场‘完美风暴’提供所有的必要条件。”