青藏高原隆升过程中的古植物记录及其环境意义

The elevation and surface area of the Tibetan Plateau impact on the atmospheric circulation and influence global climate change. The methods based on the biological index can obtain the information of plant taxa, vegetation, elevation and climate in geological history. Using these methods we can learn process of the vegetation succession and the climate change of Tibet plateau since its uplift in Cenozoic. It will provide important knowledge for understanding the relationship between plant taxa, vegetation, elevation and climate of Tibet in recent time and also the valuable data for learn the history of the vegetation succession and climate change in Tibet . Our project intends to study fossil flora in Tibetan Plateau to quantitatively reconstruct the elevation and the climate during that time. Both mege- and micro- fossil flora in Tibetan Plateau will be studied and used for climate reconstruction by coexistence approach (CA), overlapping distribution analysis (ODA) and Climate leaf analysis multivariate programe (CLAMP). The results are expected to reveal the relationship between the uplift and climate change of Tibet plateau and its impacts on the global change.

青藏高原隆升及其对高原地区的植物多样性演变、植被演替、环境变化，以及对全球变化的影响是涉及生命科学和环境科学研究的重要课题。采用生物学的研究思路和方法获得青藏高原在不同地质历史时期的古植物、古植被、古气候和古高程信息，并以此为基础分析和认识地质历史时期青藏高原古植物、古植被与古气候/古高程的关系，揭示高原隆升与植被演替和气候变迁的过程和规律是本项研究的核心内容，其研究结果将为认识现今青藏高原的植物、植被及其与全球变化的关系提供重要背景资料。本项目以青藏高原日喀则等地为研究区域，补充采集自始新世以来化石植物标本，并高密度地采集孢粉样品，对植物群组成和植被面貌进行深入研究，提取所蕴含的气候与环境信息，采用共存分析、植物区域叠加分析和叶片多变量分析程序等古气候定量方法，重建研究区域的古高程和古气候参数，综合已有其他学科研究资料，分析青藏高原隆升过程中的古植物、古植被、古高程和古气候的演变。

本项目设计用古植物学证据，结合多学科研究手段，研究始新世以来，青藏高原的抬升历史及其带来的生态学效应这个科学问题。首先，项目组实施了二次野外考察，采集了丰富的植物化石标本，包括大化石和高密度的孢粉样品。接下来，聚焦深入研究了藏中伦坡拉盆地上渐新统至下中新统丁青组地层和藏北可可西里植物群组成和植被变化，并用多种古气候定量方法，提取了其中蕴含的气候与环境信息，重建研究区域的古高程和古气候参数。最后，综合已有其他学科研究资料，分析了青藏高原隆升过程中的古植物、古植被、古高程和古气候的演变。通过项目运行，我们获得了如下阶段性成果和认识：1）对青藏高原上的现代花粉沉积研究揭示表土花粉组合能够反映高原地表高寒荒漠植被面貌，可用于评估地质历史时期的植被状况；其中的乔木花粉多为外源花粉，我们首次利用花粉丰度等值图形式，量化和图形化地展示了青藏高原周边植被乔木花粉经由亚洲夏季风气流携带、攀爬进入青藏高原的历程，为评估历史时期青藏高原抬升过程中亚洲夏季风的变化提供了新的代用指标和研究方向。2）基于苹属化石发现和花粉数据分析，以交叉检验的方式，估测了青藏高原中部晚渐新世约24 Ma时期的伦坡拉古湖平面海拔范围为3100至3500 m，指示其后该古湖平面还有近千米的抬升； 3）基于获得的古气候数据为桥梁，弥补了青藏高原中部晚渐新世至早中新世亚洲季风缺失环节，推测地球轨道驱动力可能参与了亚洲季风的演化； 4）基于多学科数据整合，重建了晚渐新世藏中生态景观，对比研究揭示高原中部与南、北坡生态系统已经出现分异，为青藏高原抬升导致的生态学效应提供了生物学实证。5）与丁林院士合作，重建了藏南喜马拉雅造山带的隆升历史。上述这些新成果与新发现无疑为丰富和增进科学界对新生代以来青藏高原隆升导致的今天中国复杂地形、地貌、气候变化模式和生物多样性分布及其我国西南湿润、西北干旱的气候格局的分异的理解提供了新的科学数据与理论支撑。