近550年来青藏高原中部植被演化与气候变化研究

利用普若岗日冰芯中的花粉和氧同位素记录, 高分辨率恢复了青藏高原中部过去500多年来的植被演变和气候变化历史. 通过分析冰芯中花粉记录与现代气象观测数据的相关关系, 指出草原和草甸成分的植物花粉的百分比之和可作为夏季温度变化的良好代用指标, 而花粉中莎草科/(禾本科+蒿属)[Cy/(G+A)]和草甸植物花粉/草原植物花粉(M/S)比值可作为湿度变化的代用指标. 在此基础上结合冰芯δ¹⁸O值及冰川积累量, 探讨了过去500多年来研究区植被对气候变化的响应过程. 指出1450~1640 AD主要发育荒漠植被, 气候表现为寒冷特征. 1640~1915 AD总体上以暖干气候为主, 荒漠面积减小, 草原植被范围扩张. 1915~1980 AD气候稍变冷变湿, 草原植被范围缩小, 而荒漠植被扩大. 1980~2002 AD气候暖干, 荒漠植被范围急剧减小, 主要发育草甸草原植被. 提供了藏北地区第一个长达500多年的高分辨率的冰芯花粉记录.     

花粉揭示的青藏高原西南部塔若错全新世以来植被与气候变化

利用活塞采样器在位于青藏高原西南部塔若错60 m水深处获得3.1 m沉积岩芯.通过AMS14C测年、花粉、粒度和无机碳分析,恢复了青藏高原西南部全新世以来的植被和气候变化.结果显示,全新世初期(10200~8900 cal a BP),植被由高寒草原向高寒草甸转换,气候由冷干向暖湿发展;全新世早期(8900~7400 cal a BP),植被由高寒草甸到高寒草原的转换,气候相对干旱,但偏暖;全新世中期(7400~3300 cal a BP),植被从高寒草原向高寒草甸或草甸化草原转换,气候以冷湿为主;全新世晚期(3300 cal a BP至今),植被逐渐被高寒草原取代,气候变得寒冷干旱.塔若错全新世早期和中晚期的特征气候事件表明,该地区明显受到西风区环境变化的影响,而在全新世中期更多受印度季风环流控制.尤其是中晚全新世塔若错的湖泊沉积环境记录对于进一步阐述西风/季风在该地区的影响程度具有非常重要的意义.     

孢粉记录的新疆巴里坤湖16.7 cal ka BP 以来的植被与环境

 通过对新疆巴里坤湖的地层剖面进行的精确定年和孢粉分析, 结合现代表土孢粉数据, 重建了该地区16.7 cal ka BP 以来的植被和环境演化历史. 结果表明, 在末次冰消期及早全新世 (16.7~7.9 cal ka BP)研究区以荒漠植被为主, A/C 值所指示的有效湿度明显偏低, 气候干旱. 其中在16.7~8.9 cal ka BP 期间, 气候环境最为恶劣; 8.9~7.9 cal ka BP 为气候环境逐渐改善的过渡期. 研究区在中全新世(7.9~4.3 cal ka BP)为荒漠草原/草原, 有效湿度明显升高, 气候环境相对最为适宜, 湖泊周围高地可能有片状的桦木林地出现. 在4.3~3.8 cal ka BP 这一短暂时期, 研究区植被由荒漠草原/草原迅速转变为荒漠, 有效湿度显著降低, 可能是一次百年尺度的干旱气候事件. 研究区在晚全新世(3.8~0.53 cal ka BP)呈现出典型的荒漠草原/草原草甸景观, 有效湿度相对较高, 气候环境相对较为适宜; 0.53 cal ka BP 以来, 呈现荒漠植被景观. 区域对比显示, 该地区16.7 cal ka BP以来的气候环境演化特征与东亚季风影响区有着明显的差异, 在末次冰消期-早全新世气候干旱, 中全新世-晚全新世气候相对湿润.     

湖光岩玛珥湖高分辨率孢粉记录揭示的早全新世适宜期环境特征

通过对广东湛江湖光岩玛珥湖B孔顶部8~0.6 m岩芯较高分辨率的孢粉分析, 揭示了该区全新世植被、气候变化的历史: 早全新世(约11600~7800 cal a BP), 木本植物花粉含量为56.0%, 其中热带木本植物花粉含量占优势, 最多的时期发生在9500~8000 cal a BP左右, 达到木本植物花粉的60.2%, 反映气候热暖潮湿; 中全新世(7800~4200 cal a BP), 热带-亚热带植物花粉含量明显下降, 而草本植物和山地针叶植物花粉含量增加, 指示了中全新世温度下降; 晚全新世4200 cal a BP开始, 草本植物和山地针叶植物花粉明显增多, 揭示出晚全新世湖光岩地区温度、湿度明显下降. 研究结果表明, 中国南方热带-亚热带地区高温湿润的全新世适宜期发生在早全新世(9500~8000 cal a BP), 与全球低纬地区全新世气候变化格局一致. 初步认为, 全新世早期, 在岁差周期的控制下, 北半球较强的太阳辐射驱动了热带辐合带(ITCZ)和副热带锋面季风降水带同时向北推移, 造成中国热带低纬度地区早全新世最适宜期. 湖光岩地区中晚全新世气候干旱趋势和气候波动除了与北半球夏季太阳辐射强度减弱有关外, 可能与该时期ENSO的活跃也有一定的联系.     

12~1.6 Ma BP南海南部深海沉积物孢粉记录及其对全球变化的响应

通过南海南部ODP1143孔512~76 m层段深海沉积物的孢粉数量统计, 讨论了南海南部周边岛屿及大陆架上12~1.6 Ma BP时段孢粉组合和植被演替序列. 研究表明, 8.15 Ma前, 各类型孢粉沉积率很低; 8.15 Ma后, 孢粉沉积率急剧升高. 一方面, 是由于此时南海南部周边地区发生构造运动, 岛屿急剧上升, 导致了沉积物和孢粉沉积率升高; 另一方面, 在构造运动变化的大背景下, 孢粉沉积率的升高也与此时气候变冷, 季风增强有关. 2.63 Ma BP是另一个明显的界限, 在这之后, 花粉及蕨类孢子沉积率均明显增加, 主要与此时全球气候变冷有关. 孢粉沉积率变化的频谱分析表明, 12~3.0 Ma BP时段发现了2, 0.67和0.19~0.17 Ma的准周期; 3.0~1.6 Ma BP时段存在0.1 Ma和46.9 ka的地球轨道周期.     

宁夏南部13.0~7.0 14C ka BP期间的孢粉记录及古气候演化

宁夏南部海原剖面的孢粉记录揭示出, 13.0~7.0 ¹⁴C ka BP植被演替明显, 气候干湿波动显著. 末次冰期向全新世过渡期间, 气候波动频繁, 且具突变性. 12.1~11.0 ¹⁴C ka BP研究区植被由干草原迅速演化为森林, 湿度明显增加, 可与博令/阿勒罗得事件对比, 且表现为后期的暖湿程度明显高于前期; 11.0~9.8 ¹⁴C ka BP气候明显变干, 可与新仙女木期对比, 期间气候存在明显波动且表现为后期更干. 全新世早期气候波动明显, 但总体温暖偏干. 约7.6 ¹⁴C ka BP气候又开始变湿润. 研究区孢粉记录的气候干湿波动与全球性的气候变化具有可比性, 这对深入理解万年以来具有千年尺度变化的全球气候变化机制具有重要意义.     

南黄海B10孔的孢粉分析及其反映的气候变化特征

对南黄海的B10岩芯进行了高密度的孢粉分析, 划分出8个孢粉带, 并结合¹⁴C测年和浅地层剖面资料, 对该孔所记录的自晚更新世末期以来的气候和环境变化进行探讨, 得出如下结论: (1) 植被演替过程为含阔叶树的针叶林-草原→针、阔叶混交林→以针叶树为主的针、阔叶混交林-草原→含常绿阔叶树的针、阔叶混交林→阔叶为主的针、阔叶混交林-草原→含常绿阔叶树的落叶阔叶林-草地→阔叶为主的针、阔叶混交林-草原→含常绿阔叶树的针、阔叶混交林; (2) 气候变化历史为冷干→温湿→冷干→暖干→温湿→热干→温干→暖干; (3) 沉积环境由陆相→滨海相→陆相→滨岸-浅海相; (4) 黄海暖流在早全新世便已形成, 而非形成于大暖期.     

南黄海中部泥质区ZY2 孔6200 年以来的海表温度记录及黄海暖流变化的影响

利用长链烯酮不饱和比值(U₃₇^K′)重建了黄海暖流途经的南黄海中部泥质区ZY2 孔6.2 cal ka BP 以来的海水表层温度(SST). SST 变化范围为14.1~16.5℃, 平均15.6℃, 分为3 个阶 段: 6.2~5.9 cal ka BP 较高, 5.9~2.3 cal ka BP 较低且波动大, 2.3 cal ka BP 以来较高且较稳定. SST 的记录与黑潮强弱的变化相似, 对全球气候变冷事件有良好响应, 但各阶段的响应幅度 差异显著: 黑潮影响强盛期SST 对全球变冷事件响应弱, 黑潮影响衰弱期响应强. 响应幅度 差异与黄海暖流作为黑潮陆架支流和冬季风诱导的补偿流的调节机制有关, 黄海暖流带来的 暖水将缓冲气候变冷所引起的SST 降低, 黑潮和东亚冬季风二者均起重要作用. SST 的波动具有1482 a 的周期, 该周期在黑潮波动中以及格陵兰冰芯、北大西洋和阿拉伯海沉积物中同样存在, 显示了南黄海中部SST 变化与黑潮的对应性及中国东部陆架海洋环境对全球海洋环境变化的响应.     

正构烷烃分子化石与孢粉记录的指示意义对比: 以华南地区为例

以我国华南地区高分辨率湖相-泥炭交互沉积序列为例, 开展正构烷烃分子化石与孢粉记录的对比研究, 探讨和分析了它们之间的异同性及其可能原因. 结果表明, 分子化石与孢粉不能完全对应起来, 其难以像孢粉一样能鉴别出具有不同生态意义的生物科属, 主要记录原地植被的变化过程, 而孢粉反映的是区域性植被的平均信号. 分子化石在植被种属的明确解释上可能要部分依赖于孢粉, 反过来分子化石也有助于提高孢粉分析中科属种的鉴定能力. 分子化石对细节变化的敏感度要优越于孢粉, 其正构烷烃C₃₁/(C₂₇+C₂₉+C₃₁)等指标显著地捕捉到了H1, B/A, YD事件, 以及约9850~9585和8590~7920 cal a BP两次早全新世的干凉事件, 这些事件可与周边地区环境变化格局对应, 响应了区域环境变化和全球气候突变事件. 通过这一实例的对比研究, 说明分子化石与孢粉的相互结合, 可弥补二者之间的不足, 有效验证和提高恢复气候、植被演化的分辨率和准确性.     

洛阳盆地的4.2 ka BP气候事件和人类活动

在4.2 ka BP气候突变事件的影响下,世界主要文明和中国境内大部分新石器时代文化出现断层或崩溃,但中国中原地区的洛阳盆地却支持了河南龙山文化向二里头文化的传承和成功转型,使中国文明得以一脉相承.为探究洛阳盆地这一时期的环境状况和人类活动,在AMS ¹⁴C年代的支持下,基于HZ-1湿地剖面孢粉分析及磁化率和粒度等指标的分析,本文重建了洛阳盆地4990～3890 cal a BP期间自然环境(植被/水文)和人类活动强度的变化历史.自然环境重建结果显示, 4990～4330 cal a BP期间气候较干,灰嘴湿地水较浅; 4330～4155 cal a BP期间气候湿润,是灰嘴湿地存在的最盛阶段; 4155～3995 cal a BP期间气候变干,灰嘴湿地快速萎缩; 3995～3890 cal a BP期间气候短暂变湿后再次转干,发育了一层较薄的强风化层后被黄土覆盖.人类活动强度重建结果表明, 4990～4330 cal a BP期间人类活动强度较弱; 4330～4155 cal a BP期间人类活动强度有所增加; 4155～3995 cal a BP期间人类活动强...     

新疆草滩湖村湿地4550年以来的孢粉记录和环境演变

通过对新疆石河子市草滩湖村湿地剖面进行的年代测定、孢粉、植硅体鉴定和炭屑统计, 以及磁化率、烧失量和粒度等多项环境指标的综合分析指出在4550~2500 cal. a BP期间, 该区气候较为干燥, 不利于泥炭堆积, 而嗣后气候变得湿润, 石河子湿地发育、淡水水生植物丰富, 有助于泥炭累积, 但其间也出现了明显的干湿变化. 尤其在2500~1810 cal. a BP期间(550 BC~140 AD), 气候较今湿润, 湿地中曾有大量的芦苇、香蒲和黑三棱等挺水植物和淡水绿藻生长, 形成芦苇湿地景观, 而在周边区域上生长的是藜科、蒿属、菊科和唐松草属等为主要组成的荒漠草原植被; 然而,在1810~1160 cal. a BP期间(140~790 AD), 沼泽湿地水体变浅, 尽管其他水生植物种类含量大幅度减少, 但仍有芦苇生长, 周围区域则是以藜科和蒿属为主的荒漠植被景观; 在1160~650 cal. a BP期间(790~1300 AD), 该区中旱生草本植物旺盛, 种类丰富, 并进入水生植物繁盛的荒漠草原时期; 值得注意的是, 由桦木属和云杉属组成的乔木植物花粉含量显著增高到27.2%, 其中桦木属增至23.2%, 从而推测此时的桦木有可能生长在沼泽湿地的高岗地; 或者可能是云杉林线下移, 导致由洪流或者是经风带来的云杉属和桦木属花粉含量均增高; 但650 cal. a BP以来(1300 AD至今), 此时湿地周边地区仍是以藜科和蒿属为优势的荒漠景观, 类似于现代气候类型, 尽管仍有一些沼生水生植被生长, 但其含量已大幅度减少.     

神农架大九湖泥炭藓泥炭α-纤维素δ13C记录的1000~4000 a BP间环境变化

神农架大九湖盆地位于典型的东亚季风区内, 是一个罕见的亚高山泥炭沼泽湿地. 该沼泽中心部位上部120 cm的泥炭藓泥炭层经花粉浓缩物AMS ¹⁴C测年表明其跨时4000 a. 根据C₃植物碳同位素分馏模式方程和苔藓植物光合作用CO₂吸收速率方程, 利用泥炭藓泥炭样品的α-纤维素δ¹³C数据, 定量恢复了研究区晚全新世湿度的变化过程. 结合TOC, C/N等指标分析, 发现1000~4000 a BP研究区环境变化的总体趋势是由暖湿变冷干, 在3000 a BP前后的气候特征发生显著变化. 3400~3200, 3000~2600, 2200~2000和1600~1400 a BP发生了4次显著的相对偏干的突变事件, 在全球众多记录中也有反映. 大九湖湿度记录指示的晚全新世东亚夏季风强度减弱过程与印度夏季风变化同步, 北半球夏季太阳辐射降低, 赤道热带辐合带逐渐南移, 是这一时期亚洲季风强度持续减弱的控制因素. 大九湖盆地湿度变化存在664, 302和277 a的周期, 可能与太阳活动有关.     

西风区全新世以来湖泊沉积记录的高分辨率古气候演化

选择位于西风区的乌伦古湖为研究对象, 利用AMS¹⁴C测年手段建立了乌伦古湖沉积岩芯全新世以来的时间序列. 对湖泊沉积物中的孢粉、TOC, TN、有机δ¹³C_org、介形组合及其壳体δ¹⁸O, δ¹³C_carb等多项环境代用指标的综合分析表明, 全新世以来乌伦古湖地区古气候经历了温干(10.0~7.6 cal ka BP)-暖湿(7.6~5.3 cal ka BP)-暖干(5.3~3.6 cal ka BP)-温干(3.6~2.1 cal ka BP)-温湿(2.1~1.3 cal ka BP)-凉干(1.3 cal ka BP以来)的变化过程. 随着气候的变化, 湖泊曾出现明显的高湖面时期(7.6～5.3 cal ka BP)和两次较大规模的退缩(5.3~3.6和1.3 cal ka BP以来). 乌伦古湖地区的气候环境演化与周边区域环境变化记录有很好的一致性, 响应了区域环境变化和全球气候突变事件, 基本遵循全新世气候变化的西风模式.     

广西桂林岩溶区中全新世以来的植被、气候及沉积环境变化

在精确AMS14C年代测定的基础上,对采自广西桂林岩溶区西南村的沉积样品进行了孢子、花粉和淡水藻类分析,获取了该地区中全新世以来的植被、气候和沉积环境变化的记录.结果显示,ca.5390~1990 cal a BP研究区周围分布有亚热带常绿落叶阔叶林和少许针叶林,低山丘陵上生长着以常绿栎为主的常绿落叶阔叶林,较高海拔处分布有少量以松为主的针叶林,气候温暖湿润;ca.1990~380 cal a BP植被演替为亚热带常绿落叶阔叶、针叶混交林,气温较前一阶段有所降低,期间存在冷暖干湿变化.ca.5390~3160,ca.1990~1540和ca.1360~750 cal a BP三个阶段剖面所在位置湿生草本植物莎草科花粉和淡水藻类环纹藻含量同步升高,指示研究区内水域面积扩大;ca.3160~1990 cal a BP发育泥炭;而ca.1540~1360与ca.750~380 cal a BP两个阶段莎草科花粉和环纹藻含量下降,说明水域面积有所缩小.ca.750~380 cal a BP,人类活动不断增强,森林植被和沼泽资源遭受破坏,石漠化日益加剧.     

冲绳海槽北部PC-1岩芯24 ka BP以来孢粉记录的古环境信息

对冲绳海槽北部PC-1岩芯共分析了103个孢粉样品, 底部校正年龄为24280 cal a BP, 样品的时间分辨率为230 a. 根据孢粉百分比的变化, 可划分出4个孢粉带: Ⅰ带(812～715 cm, 24.2~21.1 cal ka BP)、Ⅱ带(715~451 cm, 21.1~15.2 cal ka BP)、Ⅲ带(451~251 cm, 15.2~10.8 cal ka BP)、Ⅳ带(251~0 cm, 10.8～0.3 cal ka BP), 分别对应MIS 3末期、末次冰盛期、冰消期和全新世. 末次冰盛期草本植物花粉占优势, 孢粉沉积率较高, 此时草本花粉主要来源于出露的大陆架, 其上发育了以蒿属为主的草地植被, 气候比较寒冷干燥; 冰消期海平面开始回升, 松属含量升高, 草本植物花粉含量下降; 全新世以木本植物花粉占绝对优势, 栗属-栲属花粉迅速增加, 蕨类孢子含量升高, 草本植物花粉含量锐减, 孢粉沉积率降低, 由于海平面回升, 大陆架被淹没, 此时孢粉主要来源于日本岛, 九州地区生长了以栲属、栎属为主的常绿阔叶与落叶阔叶林, 气候温暖湿润. 起源于菲律宾吕宋北部至塔斯马尼亚和新西兰气候潮湿的山地林中的叶枝杉属花粉在整个岩芯中零星出现, 暗示了黑潮的影响或者是较强的夏季风. 草本植物与松属花粉百分比变化很好地反映了海平面的升降, 松属花粉含量较高指示海平面较高. 频谱分析显示存在千年尺度的准周期变化, 有明显的6.8, 3.8, 2.2, 1.6 ka的周期.     

南海深海相渐新统孢粉记录

大洋钻探184航次从南海取得了距今32.8 Ma以来的深海沉积记录, 其中的渐新世(32.8~23.8 Ma)沉积包含丰富的孢粉化石. 1148站孢粉分析建立了中国首例深海相渐新统孢粉组合序列. 孢粉组合以山地针叶树花粉为优势组分, 阔叶树花粉含量较低. 二者均以热带、亚热带植物分子为主, 但也含山地喜凉、干植物分子. 南海深海相渐新统孢粉组合序列在距今32.0 Ma显示明显的变化, 反映了南海地区渐新世气候的一次重大转折. 孢粉植物群特征表明32.0 Ma以前南海邻近陆地的植被以热带山地雨林和低地雨林为主, 南海地区具热而湿润的气候条件; 32.0 Ma以后的渐新世孢粉植物群中温带高山针叶树和山地喜温干落叶阔叶树增多, 表明此后南海地区的气候变得较为凉干.     

水洞沟遗址沉积-地貌演化与古人类生存环境

宁夏水洞沟遗址是中国北方具有特殊学术意义的旧石器时代晚期遗址, 该遗址剖面是中国宁夏-内蒙干旱区晚更新世-全新世具有代表性的标准地层, 它蕴含古人类活动遗存, 保存丰富的孢粉和脊椎动物化石记录, 建议将该遗址晚更新世剖面定为“水洞沟组”标准剖面. 旧石器时代古人类在水洞沟地区活动的年代为30~24 ka BP, 属MIS3阶段晚期. 当时气候较现今温暖湿润, 植被为阔叶疏林草原, 食草动物繁盛; 水洞沟小河已经形成. 由于降水较多, 沿河形成一些积水洼地, 水草丰盛, 环境条件适于古人类狩猎和栖息. 新石器时代古人类在此活动年代为9~5 ka BP, 环境条件与MIS3阶段时大致相同, 适于古人类生存. 由于尚未发现未次冰期冰盛期古人类生存的证据, 推测气候进入盛冰期时, 人类一度离开本区, 说明气候环境变化对人类活动具有重要的影响和制约作用.     

黄土高原西部全新世中期湿润气候的证据

野外调查表明, 沼泽-湿地相地层在黄土高原西部广泛分布. 地层分布的连续广泛性说明这是大范围湿润气候条件下的产物. 测年结果显示黄土高原西部的沼泽-湿地相地层形成时代是一致的, 为9~3.8 kaBP. 该地层有机质含量很高, 水生-湿生类型的蜗牛在该地层中大量出现, 指示气候湿润. 粒度记录表明9~3.8 kaBP冬季风减弱. 孢粉记录表明, 从9 kaBP开始, 黄土高原西部河谷区植被逐步繁茂, 孢粉组合中乔、灌木成分的含量最高可达80%以上, 气候湿润程度增加. 5.9 kaBP以后气候湿润程度逐渐降低, 3.8 kaBP夏季风强烈衰退, 气候总体趋向干旱.     

鄂尔多斯高原巴汗淖湖泊记录的全新世气候变化

通过对鄂尔多斯高原中部的巴汗淖湖泊沉积物的环境代用指标综合分析, 以AMS ¹⁴C测年为基础, 重建了鄂尔多斯高原全新世的气候变化历史. 分析结果显示: 鄂尔多斯高原约7.65 ¹⁴C ka BP前气候寒冷干燥; 7.65 ~ 5.40 ¹⁴C ka BP气候温暖湿润, 其中7.65 ~ 6.70 ¹⁴C ka BP气候相对暖湿, 以湿度条件改善更明显, 随后6.70 ~ 6.20 ¹⁴C ka BP气候偏暖干, 6.20 ~ 5.40 ¹⁴C ka BP研究区温湿组合状况最佳; 5.40 ¹⁴C ka BP后鄂尔多斯高原总体向干凉方向发展, 但在4.70 ~ 4.60 ¹⁴C ka BP和4.20 ~ 3.70 ¹⁴C ka BP出现两个明显的相对湿润时期; 约3.70 ¹⁴C ka BP后巴汗淖湖泊完全干涸.     

不同气候带内早更新世湖相沉积孢粉记录的环境对比

通过对位于非季风区的柴达木盆地、过渡区的临夏盆地两个早更新世典型湖相沉积剖面孢粉记录的研究, 揭示出早更新世柴达木盆地地带性植被整体以疏林草原/草原为主, 临夏盆地早期为柏疏林草原后演变为针叶林/针叶林草原而后又演变为疏林草原; 已有的季风区黄土高原孢粉资料表明三门古湖早期为疏林草原后演变为松林/针阔混交林, 泥河湾古湖为针叶林后演变为亚热带常绿阔叶林, 表明早更新世时自西向东湿润程度增加, 并且各地气候都较现在湿润, 暗示着当时存在较强的东亚夏季风.