辽西地区侏罗纪木化石系统古植物学及古气候环境研究

Fossil wood is a major geological evidence for the reconstructions of the fossil forest in geological time, and accounts for on average about 80% of terrestrial ecosystem biomass. As one of the most important fossil localities for Jurassic wood in China, western Liaoning area yields abundant anatomically preserved wood, most of which bears distinct growth rings on the transverse sections. This study will focus on the systematics and diversity of the Jurassic Beipiao Formation, Haifanggou Formation, Tiaojishan Formation and Tuchengzi Formation in western Liaoning. This study further involves quantitative or semi-quantitative reconstructions of the fossil forest and palaeoenvironment such as palaeoclimate and palaeogeography by growth-ring analyses and in combination with other palaeontological fossil records, and also involves the comparisons and verifications of the palaeoenvironment of western Liaoning with those of other areas. This research is a contribution to our knowledge on the taxonomy of the Jurassic petrified forest and the palaeoclimatic environmental changes through the Early-Middle-Late Jurassic. This study also provides evidence of the relationship between the evolutionary of the Jurassic terrestrial forest system and the significant environmental events.

木化石是地史时期陆地森林重建不可或缺的地质证据，代表了陆地生态系统80%的生物量。辽西地区是中国北方侏罗纪木化石最为重要的产地之一，产出的木化石保存有完好的解剖构造，横切面上具有明显的生长轮。本项目利用辽西地区侏罗纪北票组、海房沟组、髫髻山组和土城子组木化石材料，开展系统古植物学和多样性深入研究。利用各层位木化石生长轮发育特点开展化石森林重建以及古气候学、古地理学等定量或半定量的古环境研究，并结合其它门类古生物化石记录，进行多地区的比较和验证。本研究旨在进一步提高该地区侏罗纪木化石的分类学研究水平，揭示多样性组成特征和侏罗纪早-中-晚期不同时期古气候环境变化的规律，从而为认识侏罗纪陆生森林系统的演化与重大气候环境事件之间的关系提供依据。

重点着眼于木化石的解剖构造特征，对辽西地区的侏罗纪木化石进行系统分类和古气候研究。对比现生树木与原位直立保存的木化石，推断板块旋转的信息。通过三年的工作，围绕项目研究内容，在野外考察、室内研究、国际合作交流和学术成果等方面取得积极进展，并获得了若干重要成果。主要包括：1）对华北板块的现生树木进行了向阳性测量，得出的结论是219°±5°。另外，对同纬度带的原位、直立保存的中晚侏罗世髫髻山组木化石和晚侏罗世土城子组木化石进行向阳性测量，得到的平均偏心率分别为237° 和 233.5°。数值的差异指示了华北板块自晚侏罗世至今发生过顺时针方向的旋转。这一结论也与古地磁学的研究结论一致。2）对木化石开展了轮宽统计、晚材比率、缩减率、树木落叶习性、叶龄与生长轮发育之间的关系、异常生长的生长轮等方面的研究，从而获得森林树木生长的舒适度、水分条件、限制因素、森林面貌（常绿或落叶）以及暖湿条件等有关的古气候变化信息。3）报道了辽西地区中晚侏罗世21属30种裸子植物木化石，展示了燕辽生物群植物的多样性，为主要植物类群的演化提供了重要证据，并为热河生物群辐射演化之前的植物面貌研究提供了宝贵的化石依据。在 2018－2021 年项目执行期间，共发表学术论文7篇，其中SCI 论文5篇（成果发表在Nature子刊《Scientific Reports》、《Journal of Palaeogeography》、《Historical Biology》、《Cretaceous Research》《Review of Palaeobotany and Palynology》），英文核心期刊1篇《Open Journal of Geology》，中文核心期刊论文1篇《古生物学报》。项目组先后参加10余次国内外学术会议，做口头报告5人次，其中分会场主题报告5个，提交中英文会议摘要5余篇，获批了国家留学基金委的留学基金，培养硕士生3人，博士研究生1人。获得了自然资源部2021年高层次科技创新人才工程青年科技人才、中国古生物学会青年古生物学奖、中国地质调查局优秀青年人才、第十七届青年地质科技奖—银锤奖，高质量全面完成了项目的研究任务，为后续开展深入研究奠定了坚实基础。