喀纳斯湖记录的两万年以来泰加林南缘植被动态与气候变化

The Chinese part of the Altai Mountains is a marginal area of several different vegetation zones, and it is the southmost distribution of the Siberian taiga forest, therefore regional vegetation is very sensitive to climate change. Previous studies in this region have quite low temporal resolution for late Holocene and a lot of debates on the early to middle Holocene vegetation-climate, while little is known for the Last Glacial Maximum to early Holocene period. This project is designed to reconstruct the vegetation evolution history over the past 20 ka (1 ka=1000 aBP) based on pollen analysis of sediment cores from two lakes: Kanas Lake and Tiewaike Lake. Kanas Lake is a large and deep glacial moraine dammed lake and Tiewaike Lake lies in the forest with a closed lake basin. Based on the surface pollen data, a pollen-climate transfer function will be set up to quantitatively reconstruct the regional climate. By comparing to other regional records, spatial and temporal evolution mode of the vegetation and climate will be discussed, and the key factor controlling vegetation dynamics will be clarified. Combining with the grain size, magnetic susceptibility, TOC and other proxy data, for the periods of special climate events (Bølling-Allerød warm interval, Younger Dryas, and neoglaciation), the response mechanism of regional vegetation change, hydrological process and glacier activities will be studied.

我国阿尔泰山位于多个植被区的交汇地带，该区森林是西伯利亚泰加林分布最南的区域，对气候变化敏感。前人的古环境研究，在晚全新世时段分辨率低，早中全新世植被-气候变化模式有较大的争议，盛冰期到早全新世更是缺乏资料。本项目拟通过对研究区内的大型深水湖泊喀纳斯湖以及位于森林内部的铁外克湖采集沉积岩芯并测定年代，利用化石孢粉重建过去植被演化历史，揭示泰加林过去约20ka（1ka=1000 a BP）以来的动态演化与区域气候变化。在进行现代植被调查与表土花粉采集的基础上，用孢粉转换函数定量重建区域气候演化，在空间对比的基础上揭示区域植被、气候演化的时空模态以及主控气候因子。通过多指标分析，揭示约20ka以来主要特征气候时期（如Bølling-Allerød温暖期、新仙女木事件、新冰期）区域的植被、水文、冰川响应过程和机制。

阿尔泰山作为中亚草原带、西伯利亚泰加林带以及中亚干旱荒漠带的交汇区域，是古植被、古气候演化的分界区。然而该区域全新世植被-气候模式仍存在争议。喀纳斯湖沉积环境稳定，地理位置关键，湖区人类活动相对弱，植被覆盖度高，是研究古植被、古气候变化的理想区域。项目组于2011-2019年多次对喀纳斯湖区进行考察及样品采集。在长时间尺度上，探讨了全新世区域森林植被响应机制，结果表明在暖的背景下，半干旱地区森林将面临干旱的胁迫，而当发生重大降温事件时，山地森林植被发育良好。由于阿尔泰山山区降水比较丰富，山地的森林植被（尤其是森林的上限区域）变化可能对温度变化敏感，而低海拔的荒漠-草原-森林带下限则对湿度变化敏感。故提出在进行区域记录融合、集成的时候，应考虑考虑孢粉所代表的植被本身对于气候变化的差异性响应。喀纳斯湖钻孔硅藻和稀土元素记录了湖泊水文、区域环境对全新世气候变化的响应，可与孢粉记录等形成系统证据。喀纳斯湖旁的封闭小湖铁外克湖更能反映局地的气候变化，记录了阿尔泰山南部9ka以来气候环境变化，与喀纳斯湖的记录略有不同。短时间尺度上，研究发现喀纳斯植物残体碳同位素记录了该区域19世纪以来温度在波动中持续上升，而20世纪是近600年来最暖的一个世纪，进入新世纪后的增温停滞现象也有体现；喀纳斯湖硅藻及地化指标记录了过去百年硅藻群落对全球气候变化的响应；同时完成了区域表土花粉的调查；现生硅藻调查，显示喀纳斯湖有硅藻46属123种，并报道了13个中国新记录种；以喀纳斯湖为例探究硅藻对湖泊碎屑沉积物粒度测量的影响，提出当生物硅含量超过10%时，应在粒度测量前做去硅藻处理，以获得更能反映沉积环境变化的粒度数据的建议。此外，本项目部分资助祁连山西段天鹅湖调查，发现孢粉记录晚全新世区域干旱事件。以上研究结果对全面研究喀纳斯湖多指标记录的阿尔泰山及周边地区古环境变化和区域生态调查提供了重要资料和补充。