基于海洋孢粉与植硅体证据的末次冰期以来南海南部的古气候演变研究

There are currently two general views for the vegetation of Sundaland during the Last Glacial Period (LGP). One of the hypothesis outlined the existence of a wide “savanna corridor” in Sundaland, whereas the second hypothesis suggested tropical rain forest. If exposed Sunda shelf was covered by rain forest, much more carbon from the atmosphere could be sequestered as compare to savanna. Therefore, accurate reconstruction of paleovegetation has large significance for the understanding of global carbon cycle and climate change during the LGP. This proposal aims to reconstruct the paleovegetational and climatic evolutions in the region since the LGP, basing on pollen and phytolith analysis for the sediment samples from the deep sea in the southern South China Sea. Moreover, in order to understanding the pollen signal of various vegetation types and mechanisms of pollen transport from the land to the ocean, we will collaborate with researchers from surrounding countries to carry out studies including but not limited to: modern pollen morphology, relationship between surface pollen distribution and vegetation components, marine pollen deposition, river-borne pollen, etc. We will carry out phytolith analysis to resolve the question of low pollen representation in tropical rain forests. Finally, we will infer what vegetation had been prevailed in the exposed Sunda shelf during the last glacial maximum.

迄今为止，冰期时南海南部暴露的巽他大陆架覆盖着何种植被仍存在两种不同的观点，一种认为当时是一个巨大的“稀树草原走廊”，另一种认为是热带森林。假如暴露的巽他大陆架区均被热带雨林覆盖，这会导致空气中更多的碳被固定。因此，正确重建当时的古植被对认识冰期时全球碳循环模式及气候变化机制具有重要意义。本项目拟根据南海南部深海钻孔中的孢粉和植硅体化石，重建末次冰期以来这一区域的古植被与气候演变。此外，本项目拟联合周边国家的科研人员开展现代花粉形态、表土花粉与植被关系、近海花粉沉积与河流搬运花粉等研究，明确不同植被类型的孢粉组合特征，以及花粉从陆地向海洋传播的模式；辅以现代及沉积物植硅体研究，弥补热带雨林花粉表现力低的缺陷。最后,明确末次冰期时南海南部巽他大陆架是何种植被组成。

本项目聚焦于研究东南亚热带地区古植被的精确重建与冰期时的碳循环问题。主要研究内容包括现代花粉和植物硅酸体形态研究，孢粉传播和沉积机制研究以及末次冰期以来东南亚地区的古植被重建。1）为了了解热带花粉形态，我们在马来西亚的几个标本馆收集了超过二百个属的热带植物花粉标本。这些花粉被用于光学显微镜和扫描电镜分析。大量高分辨率的图片揭示了这些花粉形态的属间差异，其中的一些种属花粉形态还没有被发表过，例如，具九孔沟的Dialium procerum（豆科）、具三孔的Vigna marina（豆科）、无萌发孔的Croton Laevifolium（大戟科）等。这些形态学研究极大的提高了古植被重建过程中花粉鉴定的精确度。2）我们在马来西亚Jerai山采集了15个表土样品以及51科73属99种119个热带植物样品用于植硅体形态分析。结果展示了表层土壤中含有丰富的植硅体，其中的一些形态含有比较明确的森林或开放环境（草地）指示意义，例如，来自于棕榈科的刺球型植硅体、来自于木本植物的褶皱球型植硅体以及禾本科短细胞植硅体。我们将表土植硅体与现代植物植硅体以及周边植被组成进行对比，发现了禾本科植硅体对其少量的母本植物有着极为敏感的指示；作为热带雨林主要成分的龙脑香科植物不能产生具有形态诊断意义的植硅体；表土植硅体组合具有区分Jerai山高海拔的石南林和低海拔的龙脑香林的潜力，也可成为指示热带森林开放度的有用指标。3）我们在婆罗洲的Rajang河口及其支流采集了64个表土样品用于孢粉分析，这些样品含有极为丰富的花粉类型。初步的鉴定结果显示了花粉组合主要由低地雨林成分组成，但也包括了一些山地针阔叶林成分，例如Dacrydium 和 Quercus。研究可以证明该地区热带花粉可被河流远距离传播。4）我们对南海南部的SO18288深海钻孔（长度6.75米）进行了孢粉分析，AMS14C分析显示底部5.5米处年龄为距今15289年。得益于现代孢粉形态工作，我们鉴定出丰富的热带木本花粉类型，证明了末次冰期晚期时暴露的巽他大陆架上广泛分布着热带雨林。