晚新生代冰室气候与碳循环的相互作用深刻地塑造了全球变化趋势，并对人类的出现与发展产生了重要影响。系统理解冰室气候与碳循环之间的耦合过程及其机制，已成为地球科学领域的一项前沿课题。晚古生代冰期是显生宙中规模最大、持续时间最长的冰室，该时期陆地上广泛分布着复杂的生态系统，两极冰盖呈现出不对称演化，为研究当前全球变化提供了重要的深时参照。然而，晚古生代冰期气候与碳循环目前仍缺乏高分辨率的地质重建。

针对上述科学问题，我校海洋学院吴怀春教授及其团队成员房强教授，联合中国科学院院士南京大学沈树忠教授及其团队的王向东教授、美国科学院院士加州大学戴维斯分校Isabel P. Montan？ez教授、德国明斯特大学David De Vleeschouwer教授、德国莱布尼茨应用地球物理研究所Christian J. Zeeden研究员以及我校张世红教授等国内外同行，对华南石炭系深水沉积序列开展10万年分辨率综合地层学研究（图1），系统探讨晚古生代冰期从开始（约3.35亿年前）到顶峰期（约3.01亿年前）气候与碳循环的耦合规律，并与3400万年以来的晚新生代冰期的相关记录进行对比，取得了下述主要成果和认识：

1、建立了石炭纪3.37亿年至3.01亿年期间10万年尺度的天文年代格架，恢复了低纬度地区持续时间约为3600万年的冰川型海平面变化和碳循环演化的历史（图2）。

2、证实了气候变化与碳循环在轨道偏心率时间尺度上协同演变；伴随着低纬度乔木状石松植物（一种重要的成煤植物）在欧美大陆上消失，陆地碳埋藏的中心从低纬度向高纬度地区转移（图3），导致该耦合模式在约3.07亿年前发生了根本性变化（图2）。

3、发现了即使边界条件（如古地理与地形、海道的位置和水深等）存在根本性差异，晚古生代冰期和新生代冰期气候变化的长期趋势、韵律性波动以及突发事件依然遵循着相似的发展轨迹，且均在不同程度上受到地球外部的天文轨道驱动。

本研究基于“以古鉴今、以古鉴未来”的研究思想，通过“穿越时间的高分辨率对比”为当下全球变化趋势提供了预测。研究成果从侧面证实，即使没有人为影响，人类赖以生存的晚新生代冰期也可能已经到达甚至跨越了其自然寿命的巅峰，开始逐步走向消亡。

图1 地质背景与数据

图2 晚古生代冰期的天文轨道旋回与地质记录

图3 晚泥盆世至今全球煤层（或泥炭）的经向分布

图4 晚古生代冰期和新生代冰期对比

该研究得到了国家自然科学基金（42293280，41925010，42072039）、中央高校基本科研业务费（3-7-8-2023-02，2-9-2022-201，2652023001）以及高等学校学科创新引智计划（B20011）等项目的资助。

上述研究成果发表于《Nature Communications》：Qiang Fang (房强), Huaichun Wu (吴怀春)*, Isabel P. Montan？ez, Shu-zhong Shen (沈树忠), Christian Zeeden, Xiangdong Wang (王向东), Shihong Zhang (张世红), David De Vleeschouwer. Nat. Commun., 16: 9196.

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-64238-9