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化石叶细胞重建显示 PETM 森林冠层先增后降，叶面积指数下跌 61%

顶级刊物论文速递 · 发布 2026-08-14T17:40:00+08:00 · 更新 2026-08-14T17:40:32+08:00

核心结论

Science 8 月 13 日发表的研究利用怀俄明 Hanna Basin 沉积芯中的化石叶细胞形态，重建约 5600 万年前古新世—始新世极热事件的森林冠层。CO₂ 激增初期冠层短暂增加，随后数千年内叶面积指数下降 61%，并在此后数万年维持比事变前低 35% 的水平。研究认为早期 CO₂ 施肥效应被 5–9℃ 全球升温和水文变化压倒，为现代森林风险提供古气候参照；但单一地区化石代理不能直接预测本世纪全球森林。

Science 8 月 13 日发表一项古气候森林研究，Nature 同日作新闻解读。约 5600 万年前的古新世—始新世极热事件（PETM）由大规模碳释放触发，全球平均温度上升约 5–9℃，异常气候持续超过 15 万年。其累计碳释放规模常被用作高排放未来的深时类比，但排放速率、大陆位置和生态组成与今天并不相同。

全球森林冠层褐化趋势的卫星视角配图
Nature 报道配图，用于说明古气候森林衰退与现代冠层风险的联系。（图源：ezypix/Getty，来源页：Nature）

团队分析美国怀俄明 Hanna Basin 沉积芯中的化石叶细胞。植物在阳光与阴影环境中生长时，叶表皮细胞形态会留下差异；研究者据此估算冠层中受光叶和遮阴叶比例，再转换为叶面积指数，重建 PETM 前后森林冠层覆盖变化。这种方法不只判断“有哪些植物”，还试图量化冠层结构和潜在碳储存功能。

结果显示，CO₂ 上升初期冠层覆盖先短暂增加，符合施肥促进生长的预期；随后几千年内，叶面积指数陡降 61%。此后数万年，冠层覆盖一直比 PETM 前低约 35%，直到事件结束。其他化石和地球化学证据也显示，中纬度阔叶林让位于蕨类占优景观，河流搬运更多沉积物，土壤储碳减少。论文将转折解释为升温和水分压力最终压倒 CO₂ 施肥收益。

这项研究为当前“增 CO₂ 是否能持续绿化”争论提供警示：施肥效应可能先出现，却在温度越过植物耐受范围后逆转。卫星记录已显示一些地区由增绿转为褐化，但古代案例不能直接给出现代临界点。Hanna Basin 是单一地点，化石叶代理、物种迁移和局部水文均会影响幅度；今天的变暖速度也更快。后续需要在更多纬度和沉积盆地复现，将叶面积指数与花粉、木炭和土壤碳联合，并用植被模型检验不同升温和降水路径。

信息来源

可信度说明

事实锚点为 Science 同行评议论文，Nature 新闻页提供方法与背景解读；可核验 PETM、怀俄明化石叶细胞代理、叶面积指数下降 61% 和长期低 35%。研究提供深时类比而非现代预测，单地点、代理转换、不同时代排放速率和植物群落差异限制直接外推。

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