栎属高山栎组植物化石推测青藏高原的隆起

简要回顾了关于青藏高原隆起的不同学术观点, 结合对栎属高山栎组的综合研究, 以及西藏希夏邦马峰和南木林2个化石点最接近现代类群的共存区分析, 佐以化石群所代表的植被类型在共存区垂直分布范围, 分析了徐仁和Spicer关于青藏高原隆起幅度的研究结果, 重新推测了上述两地的古海 拔. 希夏邦马峰化石点代表的古海拔可能在2500~3500 m之间, 故此从上新世以来希夏邦马峰地区上升了2200~3400 m. 而中新世南木林乌龙组上下两段的化石组成所代表的古地理有所不同, 下段所代表的古海拔为2500~3000 m, 上段所代表的古海拔为2800~3000 m, 故自中新世以来该地区至少抬升了1300 m, 不支持Spicer认为该地区从中新世以来就没有抬升的观点.     

植物生长和CO_2历史

大气中二氧化碳(CO_2)的含量,在目前为884ppm的水平上,正以每年约1.5ppm的速度增长着。为预测这种增加将对地球气候变化和植物生长所产生的影响,正进行着许多工作。然而在本期《自然》617页上,伍德沃德(Wood-Ward)报导了令人吃惊的研究结果。他通过对保存了200年的植物标本进行的组织解剖研究发现;生长在英国中部几种树叶中的气孔密度(单位叶面积上的气孔数)在过去的200年里,逐渐减少了约40％。这就提出了一个值得环境学家、生物学家和古气候学家们深思的重要问题。     

人为排放所引起大气CO_2浓度变化的卫星遥感观测评估

人为排放是引起大气CO_2浓度升高的主要原因,由大气CO_2卫星遥感观测获取全球和区域大气CO_2浓度的变化已被认为是评估区域人为排放的有效手段之一.为了深入定量分析区域人为碳排放对大气CO_2浓度变化的贡献,本研究利用由温室气体观测卫星(GOSAT)获取的近5年(2010~2014年)大气CO_2柱浓度数据,以同纬度带高人为排放区域的中国京津冀和美国东部城市密集区为研究对象区,结合位温气象数据和人为碳排放清单数据圈定出对比背景区,通过分析比较人为排放区与背景区的CO_2浓度差值,评估人为排放对大气CO_2浓度增量变化的影响.分析结果显示,近5年中国京津冀和美国东部城市密集区的大气CO_2浓度比背景区分别显示平均1.8和2.0 ppm的升高;且冬季均高于其他季节,分别为2.4±0.6和2.8±0.8 ppm.进一步分析月变化特征时发现中国京津冀地区2014年11月亚太经合组织会议(APEC)期间大气CO_2浓度异常低于前期3.2 ppm,反映了会议期间政府实施的减排控制效果.论文研究结果表明CO_2卫星观测能够从区域大气CO_2浓度的变化定量评估人为排放的影响,作为有效手段之一辅助于区域人为排放控制效果的评估.     

用一年生植物研究大气△~(14)C分布与化石源CO_2排放

利用加速器质谱(AMS)技术,通过测量北京地区一年生植物放射性碳同位素(14C),系统分析了2009年5～9月北京地区大气△14C水平和化石源CO2浓度分布.研究结果表明,北京地区大气△14C最高值为29.6‰±2.2‰,最低值为-28.2‰±2.5‰,表现出远郊-近郊-市区依次递减趋势,这与由人类活动(人口密度、交通流量等)引起的化石源CO2排放增加呈相反的变化趋势,即人类活动频繁地区大气△14C值较低.2009年5～9月北京地区大气化石源CO2浓度变化范围为(3.9±1.0)～(25.4±1.0)ppm,每排放1ppm化石源CO2可使大气△14C水平下降～2.70‰.用AMS测量一年生植物14C这一方法,为快速示踪大气化石源CO2浓度提供了有效手段.     

探寻我国碳汇分布:从大气CO2探测入手

正二氧化碳(CO_2)是地球大气的重要组成部分,体积组分约占大气的0.04%.大气中的CO_2会产生较强的温室效应,含量过高将导致地表温度升高.自工业革命以来,人类对化石燃料的消耗,导致CO_2等温室气体被大量释放,超过了大自然的调节能力,导致残留在大气中的CO_2含量急剧上升,     

对流层大气中甲烷(CH_4)的观测研究

近二三十年的大气观测研究表明,全球对流层大气中CH_4每年以约1％的速率增长,其平均浓度已由1978年初的1.52ppm(体积比,下同)增至1987年9月的1.684ppm。CH_4是大气中除CO_2外含量最高的温室性微量气体,其温室加热效应仅次于CO_2和CFCs。CH_4还是     

早寒武世曳鳃形目化石分类问题的讨论

曳鳃动物(priapulid)代表了现代动物界一个小门,仅描述了18个现生种,但它们却是寒武纪海洋中最重要的底内生动物,主要化石记录以中国下寒武统帽天山页岩及加拿大中寒武统布尔吉斯页岩为代表．5．3亿年前帽天山页岩中曳鳃动物被划分为6个基本类群：管状蠕虫类(selkirkiid)、棒形虫类(corynetid)、安宁虫类(anningid)、古蠕虫类(palaeoscolecidan)、瘤节虫类(tylotitid)、曳鳃虫类(priapuliid).另外,寒武纪早期另一个重要的底内生蠕形动物类群星虫动物门最近也已报道．中国下寒武统帽天山页岩中曳鳃动物的研究近期取得了一系列研究进展,一些既有属种得到形态修正与深入研究,一些新类型及分类群被描述或建立．其中韩健等研究了帽天山页岩中一类新的古蠕虫化石Tabelliscolex;Huang等修正了帽天山页岩中的Xiaoheiqingella并发表了Yunnanpriapulus,将它们归入曳鳃动物现生科Priapulidaet;Huang等修正了帽天山页岩中曳鳃动物Corynetis,并描述了一个新的类型Anningvermis,分别进行了形态功能学解释,并建立两个绝灭新科Corynetidae和Anningidae;Dong等报道了湖南中晚寒武世直接发育型蠕虫胚胎化石Makueliahunanensis,可能代表了曳鳃动物门古蠕虫类的胚胎发育阶段,韩健等在最近论文中论述了曳鳃形目(Priapulomorpha包括Priapulidae和nibiluchidae)在早寒武世的祖先Xiaoheiqingella和Paratubiluchus.     

用一年生植物研究大气Δ14C 分布与化石源CO2排放

利用加速器质谱(AMS)技术, 通过测量北京地区一年生植物放射性碳同位素(¹⁴C), 系统分析了2009 年5~9 月北京地区大气Δ¹⁴C 水平和化石源CO₂浓度分布. 研究结果表明, 北京地区大气Δ¹⁴C最高值为29.6‰±2.2‰, 最低值为-28.2‰±2.5‰, 表现出远郊-近郊-市区依次递减趋势, 这与由人类活动(人口密度、交通流量等)引起的化石源CO₂ 排放增加呈相反的变化趋势, 即人类活动频繁地区大气Δ¹⁴C值较低. 2009 年5~9 月北京地区大气化石源CO₂浓度变化范围为(3.9±1.0)~(25.4±1.0) ppm, 每排放1 ppm 化石源CO₂可使大气Δ¹⁴C水平下降~2.70‰. 用AMS 测量一年生植物¹⁴C这一方法, 为快速示踪大气化石源CO₂浓度提供了有效手段.     

臭氧与温室效应

两个有关地球大气难题——臭氧的耗尽和温室效应,从多种方面相互联系着。在平流层中产生的破坏臭氧或干扰臭氧光化学反应的物质,大大加强了温室效应。相反,温室效应,尤其是CO_2的作用,使平流层的温度降低,减小了在平流层的中、高层臭氧消耗速度。导致温室效应产生的最显著的一个因素——大气中的CO_2,其来源就是消耗量还在不断上升的化石燃料,但并非所有产生的CO_2都滞留在大气中。在大气与海洋之中,有几乎相等的CO_2含量,这是由CO_2分压在大气和表层水面的平衡控制的,而在海水中CO_2的分压是由其中CO_2的总量(CO_2,HCO_3~-CO_3~-)     

工业革命以来大气CO_2浓度不断增加的树轮稳定碳同位素证据

树轮稳定碳同位素研究已被广泛用于探讨古气侯波动、大气圈过去CO_2水平,以及全球碳循环.我国对这一领域的研究几乎还是一个空白.本文对采自我国黄土高原上的两棵油松年轮进行了δ~(13)C分析,探讨了工业革命以来大气CO_2碳同位素组成的变化对树轮δ~(13)C的影响.     

植物碳汇系统与中国碳中和之路

<正>1碳达峰与碳中和研究的紧迫性1975年,Broecker^[1]在Science上发表一篇文章“Climat change:Are we on the brink of a pronounced global warming?”使得大气中CO₂增加导致气候变暖的概念第一次走进人们的视野.大气CO₂增加主要是由于人类对化石能源的利用及人类活动导致的土地利用改变^[2].目前,大气CO₂浓度约为415 ppm(1 ppm=1μmol/mol,Global Carbon Budget 2020https://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/index.htm)     

玄武岩风化是重要的碳汇机制吗?

在全球碳循环的研究中,硅酸盐化学风化被认为是大气CO_2的一个重要汇.自1996年Gislason开展对冰岛玄武岩(硅酸盐岩的一种)风化碳汇的研究以来,玄武岩风化引起的"大气"CO_2高消耗更成为研究热点.在对相关文献进行全面系统梳理的基础上,发现玄武岩流域的所谓"大气"CO_2高消耗(碳汇)可能与下述原因有关:(1)碳通量较高的玄武岩研究区多位于热带或洋岛-岛弧地区,该区雨量充沛,河流径流量大,进而造成碳通量较大;(2)硅酸盐岩流域高的溶解无机碳(DIC)浓度并非来自硅酸盐矿物的风化,而是来自广泛分布在硅酸岩中的痕量碳酸盐矿物的快速风化,而这应该归为碳酸盐风化对岩石风化碳通量的贡献;(3)外源酸溶解痕量碳酸盐矿物,贡献HCO_3~-,但并未构成大气碳汇;(4)玄武岩流域中参与岩石风化的CO_2并非全部来自大气和土壤,其中一部分可能来自深源CO_2,而深源CO_2参与形成的DIC不仅不能归为大气碳汇,反而是碳源.由此可见玄武岩风化是否是一个重要的碳汇机制值得进一步研究厘定.     

中国北方几种常见表土花粉类型与植被的数量关系

通过中国东北样带(NECT)沿水分梯度分布的30 个样方的植被调查和表土花粉分析, 选取重要和常见的花粉类型松(Pinus) 桦(Betula) 栎(Quercus) 椴(Tilia) 槭(Acer) 榆(Ulmus) 蒿(Artemisia) 藜(Chenopodiaceae) 禾本科(Gramineae)和莎草科(Cyperaceae), 取其花粉百分比值与植物重要值进行回归和相关分析. 结果表明花粉百分比和植物重要值显著相关样带东部森林区与西部草原区的回归参数有明显差异松桦藜蒿具有高的斜率和y-截距, 是超代表性花粉类型槭莎草科禾本科具有低的斜率和截距, 是低代表性花粉类型栎椴榆的斜率和截距互为消长, 是具代表性花粉类型. 具高斜率或高截距的花粉类型, 变异系数都比较低, 反映这些花粉类型的斜率和y-截距在植被重建中具有较高的精确度.     

碳酸盐耦合同位素(△47)温度计及其在古高度重建中的应用

古高度重建为地质模型的建立提供了重要的制约条件,而古地温的恢复在古高度重建中至关重要.基于均质(或同相)同位素交换平衡的碳酸盐耦合同位素温度计(Δ_(47)温度计)相比于传统的古温度计具有两个显著的优点:(1)其测量的参数Δ_(47)仅仅与碳酸盐的形成温度相关而不受环境水中δ18O值影响;(2)Δ_(47)的精度能够达到0.010‰,换算到相应的碳酸盐形成温度可优于±2°C.随着碳酸盐耦合同位素温度计的实验方法的发展,实现了利用该温度计精确重建古高度.本文通过总结全球碳酸盐耦合同位素温度计应用于古高度重建中的实例,进一步解析该温度计在区域抬升历史的恢复以及构建动力学模型中的应用前景.     

大豆对大气CO2倍增的一些生理反应

人类的经济活动已使大气中的CO_2浓度由产业革命前的280×10~(-6)增至目前的350×10~(-6)左右,且有加速增长的趋势,引起广泛的关注.为预测未来全球环境变化对植物,特别是农作物生长和产量的影响,过去10多年在发达国家已大量进行了在可控环境下CO_2增高的单因子实验研究.本文报道在开顶式培养室中进行的大气CO_2倍增对大豆一些生理特性影响的实验结果.     

中国观音座莲植物的系统发育和起源时间: 来自叶绿体rbcL和trnL-F序列的证据

莲座蕨(Marattioid ferns)是一类公认的古老原始蕨类植物, 其化石记录可以追溯到中石炭世, 现存类群广布于世界热带及亚热带, 其中种类最丰富的类群——观音座莲科Angiopteridaceae主产亚洲. 关于观音座莲科的系统演化关系至今存在争议, 本研究基于叶绿体rbcL基因和trnL-F基因间隔区序列, 用MEGA2和MrBayes v3.0b4软件包分析了中国观音座莲科观音座莲属Angiopteris与原始观音座莲属Archangiopteris的系统演化关系; 基于系统发育树和化石记录资料, 进一步估算了观音座莲植物起源与多样性分化的时间. 结果显示, 观音座莲属和原始观音座莲属组成一个支持率很高的单系类群, 无论是rbcL序列, 还是trnL-F序列, 单独的序列分析均不能将观音座莲属和原始观音座莲属区分开, 从而证实观音座莲属和原始观音座莲属具有密切的亲缘关系; 而rbcL基因和trnL-F基因间隔区序列的联合分析提高了各个分支的支持率, 并且显示原始观音座莲属较早分化出来, 位于支系的基部, 从而不支持原始观音座莲属由观音座莲属演化而来的观点. 分歧时间的估计显示, 现存观音座莲属与原始观音座莲属发生多样性分化的时间仅约为26 Ma. 系统发育分析和分歧时间的估计结果表明, 现存的观音座莲属和原始观音座莲属植物的演化是以起源古老但多样性分化较晚为特征, 而非通常所认为的古老残遗类群.     

如何控制全球变暖?

把一种可控制的办法用于大气粒子中,来改变低层云的化学性质,以此来抑制或消弱全球变暖,是定量可行的吗?云体覆盖面积(或云量)微小变化的结果,类似于随着大气中CO_2浓度的增加大气对长波吸收增加的一样,可引起大气温度几摄氏度的变化,这个结果与目前计算的相一致.如今,人们认为气候变暖是由于大气中CO_2含量成倍增加而引起的.云体覆盖面积(C),液态水滴的移动路径(L),以及云体液滴相当半径(r)的相对微小变化可以导致气候的变化.据预测,当云体覆盖面积(C)增加15～20%,液态水滴移动路径(L)增加20～35%以及云体液滴相当半径(r)减小     

新生代早期鱼类演化的热点区域:环北部湾陆上盆地古近纪鱼化石研究成果与展望

环北部湾新生代的鱼化石在20世纪曾有过少量研究.自2002年以来,本文作者等在广西宁明、南宁、百色、广东茂名、三水及海南长昌等环北部湾陆上盆地的古近纪地层中采到了一批鱼化石,并对其中一些做了初步的研究.本文旨在对已有的成果和进展做概览,为进一步深入研究的导向做些探讨.总的来说,本区域古近纪鱼群包括软骨鱼类的鲨鱼类(Selachii,Elasmobranchii),硬骨鱼类的骨舌鱼目(Osteoglossiformes)、鲱超目(Clupeomorpha)、鲤形目(Cypriniformes)、鲇形目(Siluriformes)和鲈超目(Percomorpha)等.鱼化石数量和种类丰富,中生代鱼类的典型代表的孑遗类群(埃笠姆鲱目Ellimmichthyiformes)与新生代新兴、分异的主要类群(鲤形目)并存,几乎涵盖了新生代非海相鱼类所有主要类群的早期代表.值得注意的是,本区域且区域内各盆地的鱼群均以鲤形目为主,是目前世界上古近纪鲤形目化石科一级类群最集中、最丰富的区域.三水盆地古新统心组的江汉鱼科Jianghanichthyidae三水江汉鱼Jianghanichthys sanshuiensis、茂名盆地始新统油柑窝组的鲤科Cyprinidae茂名始原鲤Eoprocypris maomingensis、和南宁盆地渐新统邕宁组的鳅科Cobitidae南宁鳅Cobitis nanningensis分别是各科最早期的化石记录,代表着鲤形目主要分支的分异时间和早期形态.再者,含鱼化石地层的年代从古新世晚期延续至渐新世,除鲤形目和骨舌鱼目外的其他几类鱼可生活于海水和淡水,这几类鱼化石的研究将为判断当时是否存在过海侵提供鱼化石证据,为研究鱼类区系与环境协同演化提供理想的条件.综上,环北部湾陆上盆地无疑是新生代淡水鱼类区系起源与演化的热点区域(evolutionary hotspot),深入研究本区域古近纪鱼群将为诠释现代鱼类区系的形成、有关类群的起源演化以及与之相关的古动物地理学和古环境提供重要的化石证据.     

松嫩草原羊草植硅体对模拟全球CO_2浓度升高的响应研究

陆地生态系统对CO2浓度升高的响应对研究全球变化有重要的参考价值.用开顶式气室模拟CO2浓度升高,提取羊草中的植硅体进行研究,实验发现,羊草植硅体以帽型为主,并且其他早熟禾亚科中常见的齿型植硅体含量非常低.CO2浓度升高处理使得羊草植硅体产量增加,各类型植硅体的比例发生了明显变化,帽型植硅体也显著变大,而且CO2浓度升高处理中还观察到了其对照处理中未观察到的空心棒型、毛发状、长方型和薄片层状植硅体.实验结果表明,羊草植硅体对CO2浓度升高响应敏感,因此,植硅体分析的方法可能会成为研究生态系统对全球变化响应的又一手段,并且植硅体分析可能有助于羊草不同生态型的划分和古大气CO2浓度的恢复重建.     

MAP激酶调节蚕豆保卫细胞中ABA诱导的H2O2产生

已知许多蛋白激酶及蛋白磷酸酶参与了ABA诱导的气孔关闭信号转导过程, 而H2O2是ABA信号转导链的下游信号成分.运用表皮条生物学分析和激光共聚焦扫描技术, 研究促细胞分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)对蚕豆保卫细胞中ABA诱导H2O2产生的调节作用.用MEK1/2专一抑制剂(PD98059)处理蚕豆叶片的下表皮, 抑制了ABA诱导保卫细胞内H2O2的产生和气孔关闭.ABA和H2O2诱导气孔关闭后, 再用PD98059处理, 可以使关闭的气孔重新开放, 与之相对应的是PD98059使ABA诱导的、已增强了的H2O2探针荧光强度降低.而且PD98059不能阻断水杨酸诱导的H2O2的产生及其气孔的关闭, 因此, MEH1/2调节ABA诱导保卫细胞中H2O2产生和积累具有专一性.总之, PD98059通过抑制ABA诱导的H2O2的产生并清除其积累而阻断了ABA诱导的气孔关闭.因此, MAPK的激活在保卫细胞H2O2信号的产生、放大及其专一性应答信号刺激的反应中有着重要的调节作用.