长江中游亚高山泥炭地全新世摇蚊记录与古水位及pH定量重建

Understanding the timing, magnitude and rate of Holocene climate change remains a research priority. Knowledge of the response of fragile ecosystems to past climate change can enable us to model the risks to ecosystems of future environmental change. As an important carbon sink, peatlands interact closely with atmospheric changes and their unique habitat makes them extremely sensitive to environmental changes. The most important environmental factors in shaping peatland structures are hydrological state and pH, and reconstructing these parameters can enable us to understand the ecological responses of peatland to global changes. Chironomids are sensitive to environmental change, and have been widely used in the reconstruction of lacustrine paleoenvironments, but are rarely used in peatlands. In this project, two typical subalpine peatlands in the middle reaches of the Yangtze River, Dajiuhu Peatland and Qizimishan Peatland, are selected. Relationships between chironomids and environmental factors will be monitored, and transfer functions of chironomid-water table and chironomid-pH will be established. Subfossil chironomids in peat cores will be extracted and used to quantitatively reconstruct the Holocene palaeo-water table and pH, and to infer environmental changes in these two peatlands which are under the influence of East Asian summer monsoon. This project will provide a new proxy for studying palaeoenvironmental change in peatlands, and reveal the trajectories of Holocene peatland development in the East Asian monsoon region. The research will further enhance our understanding of Chinese subalpine peatland response to global climate change.

全新世气候变幅及变率是全球变化研究热点。了解脆弱生态系统应对气候变化方式能有效预测未来环境变化产生的高风险。作为地球重要碳库，泥炭地与外界大气相互作用密切，独特的生境使其对外界环境变化异常敏感。水文条件和pH是泥炭地景观格局塑造过程中最关键的环境因子，重建泥炭地古水位和pH有助于理解全球变化背景下泥炭地生态响应过程。摇蚊对环境变化响应敏感，已被广泛用于湖泊历史环境重建，但在泥炭地鲜见报道。本项目拟选择长江中游大九湖和七姊妹山两处亚高山泥炭地，通过泥炭表层摇蚊和环境因子现代过程分析，建立摇蚊-水位和摇蚊-pH转换函数，利用岩芯摇蚊亚化石定量重建全新世以来两处泥炭地古水位和pH，探明东亚夏季风控制下泥炭地全新世环境演化历史。本项目将为泥炭地古环境研究提供新的代用指标，揭示东亚季风区亚高山泥炭地全新世环境演化轨迹，推进区域泥炭地关键带应对全球气候变化的响应模式研究。

作为一种独特的湿地生态系统，泥炭地在全球水循环和碳循环平衡中发挥着极为重要的调控作用。了解其应对气候变化方式能有效预测未来环境变化产生的高风险。水文条件和pH是泥炭地生物群落及景观格局的重要塑造因子，重建泥炭地古水位和酸度对了解全球变化背景下泥炭地生态响应过程至关重要。摇蚊能敏感响应于生境变化，但多用于湖泊环境演化研究，其在不同湿地类型尤其泥炭地生境中的种群组成及其生态学属性信息极为匮乏。本项目首先利用现代生态学方法调查了大九湖湿地不同生境中（水深梯度）摇蚊种群组成，分析其与环境因子间的关系，以明确泥炭地生物种群的显著影响因子及泥炭地特定摇蚊属种的生态学属性。项目组在养鹿场和四号湖泥炭区块共采集三根钻孔，建立年代、摇蚊和物理化学等多指标序列，以恢复大九湖泥炭地演化过程。现代生态学研究结果表明：（1）不同生境摇蚊种群及功能特征均存在显著差异，说明生物种群和功能特征均能敏感响应于环境变化；（2）水位埋深是塑造大九湖湿地摇蚊种群及功能特征的显著因子，但多通过其他环境因子（有机质含量、pH等）间接影响生物群落；（3）Psilometriocnemus可视为长江中下游地区泥炭地生境独特的属种类型，指示相对干旱的地表环境。古生态学研究结果表明：（1）近400年来大九湖养鹿场泥炭区地表湿度先后经历了略湿润-湿润-干旱-略干旱的复杂变化过程；（2）温度和降水条件变化使得湿地流域过程改变，从而改变了生物群落结构和生物多样性；（3）泥炭地摇蚊种群对气候变化引起的生境条件改变做出了良好的响应。本研究可以作为泥炭地摇蚊生态学及古生态学研究的范本，为泥炭地摇蚊种群组成、功能特征及特定摇蚊生态学属性提供了重要数据。同时，项目验证了摇蚊作为生物代用指标应用于泥炭地环境演化研究的可行性，这将有利于古气候数据解译的多角度融合分析及区域气候重建资料的整合，为全球气候变化研究提供更多、更全面的基础数据。