始新世-中新世柴达木盆地气候变化与C4植物的出现和演变

Presently, global climate change has posed serious effect on the vegetation of our ecosystem. The similar events occurred in the past may provide valuable information for our understanding and preparation to the possible vegetation response due to the global climate change. This project is designed to be a complementary part to our previous study which has been conducted for several years, targeting on key transitions of climate and vegetation evolution in the Cenozoic northeastern Tibetan Plateau. Based on the proposed project and previous work on ancient lacustrine sediments preserved in Dahonggou section, Qaidam Basin, vegetation visage (C4 plants) through Eocene to Miocene of this region will be reconstructed by using data of pollen and calculations involving both compound-specific carbon isotopes of higher plant lipids and pollen analysis. The appearance of C4 plants will also be supported by the evidence of compound-specific carbon isotopes of C35 from higher plant alkanes. The paleoenvironmental and paleoclimatic evolution will be also reconstructed by analyzing pollen assemblage, carbonate oxygen stable isotopes and compound-specific hydrogen isotopes of leaf lipids. Thus, the relationship between climatic change and vegetation replacement through the Eocene-Miocene of the Qaidam Basin may be revealed, which may thus provide us clues to the current vegetation response to the climate change.

目前的全球气候变化已对植被生态系统产生巨大的影响，而地质历史时期中发生的类似事件将为我们更好的了解和预测目前植被对全球气候变化可能的响应提供参考。本项目拟基于前期在新生代柴达木盆地大红沟剖面已完成的野外和室内研究工作，进一步深入研究始新世-中新世河湖相沉积物中生物标志物。通过陆生高等植物叶蜡中的长链正构烷烃的单体碳同位素和孢粉的研究恢复当时的植被面貌，了解C4植物是否已在当时生态系统中占有一定比例，并通过测试其C35的碳同位素进一步验证C4植物的出现；通过孢粉各组分含量、碳酸盐岩氧同位素以及陆生高等植物叶蜡中的单体氢同位素的研究重建柴达木盆地古环境和古气候的演变。本项目最终目的在于调查青藏高原柴达木盆地始新世-中新世气候变化对植被的影响，为目前由人类活动导致的全球变化对植被和生态系统的影响提供可能的借鉴。

气候变化问题受全球瞩目，它对植被系统的影响也备受关注，研究地质时期气候环境及生态系统响应之间的关系可以为预测未来提供参考，因此而显得尤为重要。本项目在柴达木盆地大红沟剖面前期研究基础上开展了碳酸盐氧、碳同位素研究、高等植物叶蜡单体碳、氢同位素研究和孢粉学研究，重建了柴达木盆地始新世-中新世长尺度的气候、植被演化历史。大红沟剖面碳酸盐氧同位素(δ18Ocarb)长尺度记录显示出很大的变化范围(分布在-13‰至-6‰之间)，整体呈明显的长期正偏趋势，但相对正偏主要出现在30-24 Ma、24-17 Ma和~13 Ma之后，代表了三个阶段的干旱气候条件。高等植物叶蜡单体氢同位素值(δDalkane)的变化(分布在-200.4‰至-124.2‰之间)所反映的气候条件也显示出相似的特征。这种长期趋势以及各时间段的波动与深海底栖有孔虫的δ18O值相对比显示出很好的一致性，可见新生代全球气候变化对中亚地区气候干旱化发挥了重要的作用。本剖面获得的高等植物长链烷烃的单体碳同位素(δ13Calkane)在-30‰至-26‰之间的范围内波动。排除挺水植物以及成岩作用潜在的影响后，相对正偏的 δ13Calkane 值也出现在 30-24 Ma，20-17 Ma 和13-7 Ma区间。最值得注意的是在渐新世30-24 Ma时期，δ13Calkane正偏幅度大，重建的C4植物含量在此时也相对最高(~20%-~50%)。与δDalkane和δ18Ocarb的气候变化记录相比，重建的长尺度C4植物含量变化与之有一定相关性，显示出干旱对C4植物的影响。针对相应样品开展的孢粉学研究表明，在这个干旱时期柴达木盆地的植被面貌以草原为主，藜科和菊科这些近代C4植物常见科的属种(含量最高可达85%)可能是渐新世早期C4植物的主要组成部分。