云南大学植被结构功能与建造全国重点实验室的科研团队,联合国际同行对新疆哈密地区发现的“伊吾侏罗纪森林”化石群展开系统性研究,首次通过量化分析还原了约1.6亿年前森林生态系统的生产力特征。该成果显示,在温室气候主导的中侏罗世,这片裸子植物主导的森林年均净初级生产力达到现代温带针叶林的3倍,为理解地质历史时期碳循环机制提供了关键证据。
森林生态系统作为陆地碳循环的核心载体,其生产力水平长期因缺乏直接化石证据难以精确测定。研究团队基于原位保存的树干化石标本,运用三维激光扫描、显微结构分析及生态模型重建技术,首次对古森林的垂直结构、生物量密度及碳固定能力进行量化评估。结果显示,该森林平均树高近30米,单位面积生物量达276-386吨/公顷,与现代西伯利亚针叶林相当,但碳固定效率显著更高。
量化分析表明,“伊吾侏罗纪森林”年均净初级生产力介于21.11-31.9吨/公顷之间,较现今同纬度温带森林高出200%-300%。研究负责人指出,这种超常生产力源于中侏罗世特殊的气候条件:当时大气二氧化碳浓度是现今的4-5倍,全球年均温较现在高5-10℃,这种温室环境显著提升了植物光合作用效率,促使森林生物量快速积累。
化石证据显示,该森林由苏铁类、银杏类和松柏类等裸子植物构成,其空间分布呈现明显的垂直分层特征。底层灌木层与顶层乔木层形成立体生态结构,这种配置模式与现代针叶林高度相似,但单位面积碳储量更为可观。研究团队通过碳同位素分析证实,这些古森林在生长季持续进行高强度碳固定,成为当时最重要的陆地碳汇。
这项发现修正了学界对中生代森林生态功能的认知。传统观点认为侏罗纪森林生长缓慢,但新研究表明在适宜气候条件下,裸子植物森林能形成高效碳固定系统。该成果为验证古气候模型提供了实证依据,特别是关于高二氧化碳浓度下生态系统响应机制的预测,对理解当前气候变暖背景下的生物圈演化具有参考价值。











