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本研究针对塞拉多(Cerrado)生态系统火历史认知空白，通过分析12个湖泊沉积物宏炭记录，揭示了过去3万年火制度与太阳辐射最大值、高CO2浓度的关联机制，首次证实该地区火 regime 从自然驱动向人为驱动的根本性转变，为预测未来气候变化下的火灾动态提供关键古生态学证据。
在广袤的巴西高原上，塞拉多（Cerrado）作为南美洲最大的热带稀树草原，其独特的火适应生态系统可追溯至中新世时期。这片被誉为"生物王国"的区域，如今却成为全球燃烧最频繁的生态系统之一——每年过火面积相当于一个葡萄牙国土规模。然而令人诧异的是，尽管火已成为塞拉多生态演化的关键驱动力，科学界对其长达3000万年的火历史认知仍存在巨大空白：从中新世起源期到人类世，这片土地究竟经历过怎样的火制度变迁？自然驱动与人为因素如何交替主导火灾模式？这些谜题如同灰烬下的种子，等待着古生态学研究的唤醒。
为解开这些世纪谜题，研究团队在《Scientific Reports》发表了一项突破性研究，通过整合塞拉多北部、中部和东南部12个湖泊沼泽沉积物的宏炭屑（macro-charcoal）记录，首次重建了该地区过去3万年的火历史序列。这项研究如同安装了一台穿越时空的"地质摄像机"，通过分析炭屑丰度、燃料来源和火返回间隔等指标，系统揭示了植被结构（以禾本科植物频率为指标）、人类活动和气候变化之间的动态耦合关系。
关键技术方法包括：采集覆盖塞拉多全境的湖泊沉积物岩芯样本，通过放射性碳定年建立年代框架；运用显微图像分析系统量化不同沉积层的宏炭屑浓度；采用花粉化石分析重建古植被组成；结合太阳辐射周期数据和大气CO2浓度记录，使用广义加性模型进行多变量回归分析。
火制度演变的时空图谱
通过对比不同地理单元的炭屑沉积通量，研究发现塞拉多的火制度呈现明显的三阶段演化：末次盛冰期期间（约3-2万年前），相对较低的炭屑积累量指示着零星的自然火；全新世中期（约9-5千年前），炭屑峰值与太阳辐射最大值期高度吻合，证实轨道尺度气候变化的主导作用；而最近3000年来的炭屑富集层则与考古记录中人类活动增强期对应，揭示出人为用火的逐渐强化。
自然驱动机制的解码
在太阳辐射最大值期，研究人员观察到炭屑浓度与大气CO2水平呈显著正相关（p<0.01）。当CO2浓度超过280 ppm时，禾本科植物频率增加35%，导致细燃料负载量上升，使得生态系统进入"高可燃性状态"。这一发现首次从地质记录证实，塞拉多自然火制度受控于天文轨道参数调节的植被-气候正反馈机制。
人类活动的火印记
最引人注目的发现来自最近千年尺度的记录：炭屑积累速率在公元1500年后出现异常峰值，较自然背景值高出4.7倍。这种"超自然"的火活动增强与殖民者到达巴西的时间节点吻合，且炭屑粒径分布显示人为火更具连续性特征，明显区别于自然火的脉冲式模式。
生态韧性的新证据
尽管火制度发生根本性转变，花粉组合分析显示塞拉多的稀树草原结构始终保持着生态韧性。在自然驱动阶段，木本植物与禾本科植物的比例随火频率自动调节；而在人为干扰阶段，虽然局部出现植被退化，但区域尺度的Savanna（稀树草原）生态型仍维持稳定，证明该生态系统具有惊人的火适应弹性。
这项研究最终构建出塞拉多火制度转型的关键结论：过去3万年间，该地区的火驱动机制经历了从"气候主导型"到"气候-人类混合型"，最终发展为"人类主导型"的根本性转变。特别值得注意的是，研究发现当前人为火活动强度已超出自然变率范围，这种"人类世火制度"可能正在突破生态系统的自适应阈值。这些发现不仅为理解热带稀树草原的长期演化提供了新范式，更对预测未来气候变化下的火灾风险、评估碳循环反馈机制具有深远意义。随着亚马逊与塞拉多两大生物群落交界带的火活动加剧，这项古火生态研究恰似一盏穿越迷雾的明灯，指引着全球变化背景下生态系统管理的方向。
