陕西临渭-蓝田晚始新世植物化石及古环境重建

The Late Eocene floras from Shaanxi Province are significant to understand the Neogene evolution of vegetation and paleoenvironment changes in North Qinling Mountain. While the related fossil floras there have been rarely investigated. This project will carry out a detailed study of paleophytotaxonomy and quantitative reconstruction of paleoclimate and paleoatmospheric CO2 concentration based on the plant fossils from the Upper Eocene in the North Qinling Mountains, Linwei-Lantian Counties, Shaanxi Province. On the Basis of the morphological and anatomical analysis, the fossil leaves and fruits will be identified accurately, and therefore the vegetational composition and plant diversity will be discussed by the methods of Biome Reconstruction and Integrated Plant Record. The paleoclimate will be quantitative reconstructed with two methods, i.e., the coexistence approach (CA) and the climate leaf analysis multivariate program (CLAMP). The data of paleoatmospheric CO2 concentration can be obtained on the basis of stomatal frequency analysis of certain fossil and living species. Combining with previous research findings, this project will explore the paleoenvironment change trends in the Late Eocene, and probe deeply into the relationship among the plant evolution, paleoclimate changes and paleoatmospheric CO2-levels. The relationship analysis could provide certain theoretical basis for predicting the future climate change and maintenance of plant and environment sustainable development.

陕西晚始新世植物群对于认识北秦岭地区新生代植被演变和古环境变化具有重要意义，但是目前关于该地区新生代相关化石植物群的报道和深入研究较少。本项目以陕南秦岭北缘临渭-蓝田地区晚始新世植物化石为研究对象，拟开展精细的古植物系统分类及古气候和古大气CO2浓度的定量化重建研究。项目将通过实验和现代技术手段，结合化石植物的形态学和解剖学特征，对化石进行准确鉴定，认识植物群的区系组成，进而利用生物群区化法和整合植物记录分析法分析植物群的古植被组成和植物多样性特征。进一步利用共存分析法、气候-叶片多变量分析程序对研究区秦岭北缘的古气候进行定量重建；利用化石角质层气孔参数重建该时期古大气CO2浓度。最终通过与其他古环境研究成果进行综合对比分析，以期揭示研究区晚始新世这一气候演化特殊时期的古气候和植被演化规律，阐明古环境与古植物的耦合关系，为预测未来气候变化和维护植物和环境的可持续发展提供一定的理论依据。

本项目在执行期内顺利进行，发表学术、会议论文10篇，其中SCI论文4篇，核心论文1篇，内容涉及研究区始新世植物群的发现鉴定、古植被恢复、古植物地理迁徙演化、古气候重建以及与之相关的方法性研究。项目成果总结如下：1）在北秦岭东段陕西渭河盆地、河南灵宝盆地、河南潭头盆地始新统找到化石种类和特征各不相同的三个植物群，包括叶、花、果实和种子化石等。2）首次发现菱属、半菱属不同器官化石，包括花、果实及叶片，其中菱角是目前全球最早的菱属果实化石记录，半菱属果实是中国最早的半菱属果实化石记录。研究表明菱属和半菱属的分异时间至少早于早始新世，可能起源于东亚/中国中高纬度地区。3）研究区始新统昆栏树科灭绝属诺登果为该属最南纬度化石记录，研究表明该属与落羽杉属和水杉属具有相似的生境及迁移路径，极有可能均起源于东亚，并沿相似的传播路径扩张至全球范围分布，最终由于气候变化导致其迅速灭绝或分布范围急剧缩小。4）基于研究区植物群叶片属种、形态型的古气候重建以及共存分析，表明中国中部地区，从渭河盆地以东，从早始新世到至少晚始新世早期，气候环境相对温暖湿润，降水量较多。表明可能受到东侧海洋暖湿气团的影响，始新世在中国中东部地区存在贯通南北的湿润区，持续的河湖相沉积为落叶阔叶植被的生存和发展提供了有利的场所和充分的水汽，可能发育大面积森林。5）选取始新世早、中、晚三个时间尺度，针对我国81个始新世植物群进行植物功能型（PFT）分析，定量恢复了我国始新世的古植被类型和古气候特征。结果表明，从始新世早期到晚期，中国东部地区为湿润阔叶林，西部为干燥灌木或开阔林地的非地带性格局在不断增强，气候对始新世的植被发育具有直接影响。始新世时期我国东部地区体现为较为均一化的年均温度和降水特征，未见强烈的纬向分带性，经向气候的差异可能是季风或类季风气候、太平洋沿岸拉张盆地的存在以及中部高地雨影效应的综合结果。