中国东部始新世植被演替与气候变化的研究

The Eocene epoch is an important period for the global changes, which contains two significant global warming events. During that time, the plants are extreme prosperous, and even expand to the Polar Regions. Since that time, the East Asian monsoon appeared due to the uplift of the Tibetan Plateau after the collision of the Indian and Eurasian Plate. With the environment changes in East Asia, the characters of the vegetation in this area become different with those in Europe and North America. The discovery of a large number of mammalian fossils in East Asia also indicates a special ecological condition of this region. The plant fossil which found in the Eocene sediments of Luanchuan, Henan and Wutu, Shandong provide us a chance to explore the vegetation succession and climate changes in East China and give a view on that time. The aims of this project are 1) to reconstruct the Eocene vegetation succession by the plant mega- and micro- fossil assemblages; 2) to quantitatively reconstruct the Eocene climate changes in East China by the Coexistence Approach, Overlapping distribution analysis and leaf physiognomy analysis; 3) to compare the vegetation and climate of East China with the other parts of China as well as with Europe and North America in the same period.The results are expected to reveal the characters of vegetation succession and the pattern of climate changes in this area. It will also help us understand the unique Eocene ecosystem of East Asia in the context of global warming and its impacts on the evolution of animals and plants.

始新世是全球气候和生态系统发生改变的重要时期，其间发生了两次显著升温过程，全球植被极度繁盛，甚至扩展至两极地区。由于印度板块的北移，青藏高原地区开始抬升，逐步造就了我国特殊的季风气候特征。因此始新世时期也是东亚与欧美地区植被与某些重要植物类群逐步分异的时期；同时大量的哺乳类化石在中国东部地区的发现，也预示着该地区特殊的生态环境条件。基于以上认识，本项目拟以我国东部河南栾川地区和山东五图地区始新统地层中的化石植物为研究对象，建立该地区植被演替序列,通过多种古气候定量分析方法，即共存分析、植物分布区叠加分析以及叶相分析方法，开展对该地区古气候的定量研究工作，进而,与中国其它地区以及欧美同时期的植被与气候开展对比研究，探讨该时期植被演替与气候变化的规律与特点，揭示在全球变暖的大背景下，东亚东部地区特有的生态环境，及其对动、植物演化过程的影响。

始新世全球气候发生了显著升温过程，对动、植物的演化产生了深远影响。该时期多数现代植物科属的分类确立，同时东亚与欧美地区植被逐步分异。基于以上研究背景，我们开展和完成了中国东部植被演替序列和气候变化过程的研究工作，并将其结果与世界相关区域对比，勾勒出了中国东部植被演替过程和气候变化的宏观背景。主要成果包括：1）建立了中国东部地区新生代气温变化曲线。早始新世时期东亚的气温较同时期的欧洲中部地区低；4500万年以来，中国东部气温变冷的趋势是与欧洲中部一致，但东亚地区的年均温下降了6.9°C，较欧洲中部地区年均温下降13°C的幅度小。2）拓展了古气候研究方法，揭示了木本双子叶植物的叶片形态特征是一个综合性的特征，叶片各个形态特征之间存在密切关联。探讨了多维空间上叶片形态特征与气候因素相关关系，并将此应用于重建地质历史时期全球气候和环境变化的研究中。3）通过对比研究中国华南地区始新世叶化石植物群与现代不同气候区的叶片形态学特征，表明始新世时期亚洲南部地区已存在印度尼西亚-澳大利亚季风系统，但没有典型的化石信息能够反映现代东亚季风系统的出现，表明在中国东部和南部地区东亚季风应在始新世以后才出现。4）重建喜马拉雅造山带晚古新世以来的温度和降水变化曲线，以及相关的隆升历史。喜马拉雅从晚古新世时的约1000米缓慢生长至早中新世时的约2300米高度，此后约5-7百万年后快速隆升，直至达到现今高度。上述研究成果为深入理解中国东部植被演替与气候变化的规律与特点提供了重要依据；同时也有助于探讨全球变暖背景下植物演化过程和趋势。