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重建東亞地區(qū)兩百萬(wàn)年以來(lái)的火活動(dòng)歷史（神秘的地球配圖）
（神秘的地球uux.cn）據(jù)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所：火是地球生態(tài)系統(tǒng)演化的重要影響因子，廣泛參與到全球氣候、東亞地區(qū)的火植被環(huán)境與人類活動(dòng)的兩百歷史相互作用之中。生物量的活動(dòng)燃燒促進(jìn)了溫室氣體排放，加速了生物圈物質(zhì)循環(huán)。重建火的東亞地區(qū)的火控制與使用拓寬了人類食譜，推動(dòng)了人類行為演進(jìn)。兩百歷史因此，活動(dòng)全球火的重建系統(tǒng)演化及其與植被生態(tài)、氣候環(huán)境的東亞地區(qū)的火相互關(guān)系，一直是兩百歷史全球變化的重要研究?jī)?nèi)容。目前，活動(dòng)?xùn)|亞地區(qū)長(zhǎng)尺度火活動(dòng)記錄相對(duì)匱乏，重建主要集中于中國(guó)南海海域與黃土高原地區(qū)。東亞地區(qū)的火基于黑炭濃度/沉積通量的兩百歷史測(cè)定，不同研究的重建結(jié)果存在一定的分歧，對(duì)于冰期-間冰期旋回中火災(zāi)頻率的變化，自然野火的驅(qū)動(dòng)機(jī)制等方面還存有許多疑問(wèn)。
近日，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所李小強(qiáng)團(tuán)隊(duì)與中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心等單位進(jìn)行合作，對(duì)華北平原地區(qū)G3鉆孔開展了綜合研究。基于炭屑統(tǒng)計(jì)、孢粉分析、磁性地層年代和有機(jī)碳同位素等多種指標(biāo)分析，重建了東亞地區(qū)兩百萬(wàn)年以來(lái)的火活動(dòng)歷史。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于國(guó)際期刊《Quaternary Science Reviews》，論文第一作者為我所沈慧副研究員，通訊作者為李小強(qiáng)研究員。
該項(xiàng)研究結(jié)果表明華北平原地區(qū)第四紀(jì)以來(lái)火活動(dòng)存在顯著波動(dòng)，受到太陽(yáng)輻射、植被環(huán)境、生物量、人類活動(dòng)等多種因素的綜合作用。2.1–0.3 Ma時(shí)期炭屑濃度相對(duì)較低，指示了這一時(shí)期火活動(dòng)相對(duì)較弱，自然野火發(fā)生的頻率不高。其中，中更新世氣候轉(zhuǎn)型時(shí)期炭屑濃度波動(dòng)較大，表明在氣候轉(zhuǎn)型期間自然野火極為不穩(wěn)定。距今30萬(wàn)年以來(lái)，炭屑濃度顯著增加，顯示華北地區(qū)火活動(dòng)較為活躍，自然野火頻發(fā)。同時(shí)，炭屑濃度與深海氧同位素、黃土-古土壤粒度呈現(xiàn)出對(duì)應(yīng)關(guān)系，冰期時(shí)炭屑濃度相對(duì)偏高，表明氣候干冷時(shí)期野火發(fā)生的頻率更高。炭屑濃度峰值則多出現(xiàn)于冰期-間冰期間隙，指示氣候轉(zhuǎn)型時(shí)期多出現(xiàn)區(qū)域性大火。
與孢粉分析結(jié)果相對(duì)比，火的頻率與植被類型存在顯著聯(lián)系，且不同生態(tài)背景下火的受控因子也存在差異。草原植被環(huán)境下，炭屑濃度主要與蒿屬、蒿/藜比正相關(guān)，這可能是由于蒿屬草原所產(chǎn)生的生物量相對(duì)高于以藜科為代表的植被。森林植被時(shí)期，炭屑濃度與喬木/非喬木比以及針葉材含量正相關(guān)，表明森林環(huán)境產(chǎn)生的豐富生物量以及針葉樹木的易燃性同時(shí)影響著自然火的發(fā)生頻率。此外，炭屑濃度與有機(jī)碳同位素呈現(xiàn)出反相關(guān)，如2.1–1.65 Ma時(shí)期，有機(jī)碳同位素明顯偏正，達(dá)到了整個(gè)研究時(shí)段的峰值，而炭屑濃度則極低，指示了C4植物豐富時(shí)期火活動(dòng)并不活躍。
功率譜分析結(jié)果顯示，炭屑濃度存在明顯的40 kyr周期，指示太陽(yáng)輻射量控制下的氣候變化是東亞地區(qū)火活動(dòng)的重要影響因素之一。值得注意的是，中更新世以來(lái)人類控制性用火的大量出現(xiàn)，對(duì)全球火活動(dòng)產(chǎn)生了顯著的影響。G3鉆孔炭屑濃度在距今2.1–0.3 Ma時(shí)期相對(duì)較低，與中國(guó)北方地區(qū)考古遺址數(shù)量并無(wú)明顯的聯(lián)系，表明這一時(shí)期的火為天然野火。距今30萬(wàn)年以來(lái)，干冷的氣候條件可能促使了火的頻繁發(fā)生，為古人類學(xué)習(xí)如何控制性使用和管理火提供了更多機(jī)會(huì)。另一方面，人類對(duì)火的廣泛使用，可能也促使了火活動(dòng)的頻率增加，如0.3 Ma與0.05 Ma時(shí)期炭屑濃度的迅速上升均對(duì)應(yīng)著考古遺址數(shù)量的快速增加，表明人類在火的演化過(guò)程中開始發(fā)揮著重要作用。
該項(xiàng)研究通過(guò)多種分析指標(biāo)的綜合運(yùn)用，系統(tǒng)梳理了華北平原兩百萬(wàn)年以來(lái)火活動(dòng)歷史、冰期-間冰期旋回過(guò)程中自然火的響應(yīng)過(guò)程、不同植被環(huán)境背景下火的發(fā)生頻率、早更新世以來(lái)火與人類活動(dòng)的相互影響，為認(rèn)識(shí)東亞地區(qū)長(zhǎng)尺度火的演化過(guò)程及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制提供了重要依據(jù)。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類），以及中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379122003961