豫南吴城盆地晚始新世植物化石与古环境重建

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 Wucheng Basin, Tongbai County, Henan Province. On the basis of the leaf architectures and cuticular characteristics, the fossil leaves are identified accurately, and therefore the vegetational composition and plant diversity characteristics of the paleoflora can be discussed. The paleoclimates will be quantitative reconstructed according to the coexistence approach (CA), the leaf margin analysis (LMA) 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 fossil and living species. Combining with the previous research findings, this project will explore the paleoenvironment change trends in the Eocene, and probe deeply into the relationship among the plant evolution, paleoclimate changes and paleoatmospheric CO2-levels.

本项目以河南桐柏县吴城盆地晚始新世植物化石为研究对象，拟开展精细的古植物分类学以及定量化的古气候和古大气CO2浓度重建研究。叶结构和角质层微细构造特征相结合，对化石植物叶片进行准确分类，进而分析植物群的古植被组成和植物多样性特征。利用共存分析、叶缘分析法、气候-叶片多变量分析程序对植物群的古气候进行定量重建；利用表皮气孔参数获取古大气CO2浓度信息。结合相关领域古环境研究成果，综合分析始新世这一关键时期的古环境变化规律，探讨植物演化、古气候变迁与古大气CO2浓度变化之间的有机联系。

研究地球历史中所发生的气候环境变迁，对我们预测未来的气候发展走向、改善人类的生存环境至关重要。本项目以河南省桐柏县吴城盆地晚始新世植物化石为主要研究对象，进行深入系统的叶结构和角质层对比研究、古气候定量重建和古大气CO2浓度的定量恢复，以期为古近纪乃至新生代全球环境变化提供可靠的科学依据。初步鉴定了豆科、漆树科、壳斗科、榆科、桦木科、胡桃科、金缕梅科等被子植物，以及红豆杉科、柏科等裸子植物。依据植物组合以及前人对研究区所做的孢粉分析，认为含化石层位的地质时代应为始新世晚期。古气候分析结果表明，豫南地区始新世晚期为热带-亚热带湿润-半干旱气候类型，表明该区有从湿润向渐新世逐渐转变为干旱的趋势。依据锥属化石在全球新生代地层的分布状况，推断锥属的起源时间应该不晚于古新世期，始新世时锥属只分布在北美和日本，渐始新世锥属分布有向高纬度迁移的趋势。通过对滇西和浙东新生代菝葜化石的叶结构和角质层分析，结合全球化石记录，认为新世界和旧世界的菝葜植物有通过白令陆桥相互交流的现象。首次报道了我国可靠的青钱柳属化石，认为可能起源于北美的古新世，始新世传播到欧洲西部，并逐渐向东迁移。对甘肃东部中生代植物化石进行了系统研究，着重探讨了斯托嘎德杉属化石的表皮微细构造，认为该属起源于晚三叠世的东亚地区，此后逐渐传播到欧洲，在侏罗纪末迅速衰减。依据银杏化石的气孔参数分析，推断晚三叠世古大气CO2浓度略高于侏罗纪，但从早侏罗世到中侏罗世，CO2浓度呈上升的趋势。本项目开展的研究工作，对理解我国的古气候和古环境变化具有重要的指示意义，对认识植被演替和生物地理迁移以及部分植物的系统演化具有重要的科学价值，对预测未来气候和环境变化、维护人类生态环境的可持续发展具有重要的参考作用。