粤西琼东海域表层孢粉沉积的形成环境

研究区位于珠江口以西至琼州海峡及琼东海域,是一个开放的海湾.在本海域共采集了400个表层沉积物样品进行孢粉分析,所有样品孢粉丰富.根据孢粉总浓度(重量浓度)及木本植物、陆生草本植物和蕨类植物孢粉浓度的分异程度,可将本海域的孢粉散布划分为10个孢粉区域.此外,根据局部孢粉浓度出现极高值与极低值的现象划分了3个孢粉浓度高值区和3个孢粉浓度低值区.根据海底形态及动力情况,可将10个孢粉区域归纳为4种孢粉沉积环境:临岸带、近岸带、远岸带及海岛陡坡带.研究表明,临岸带(区域Ⅰ,Ⅵ,Ⅸ及Ⅹ)沉积环境较为复杂,存在孢粉高值区与孢粉低值区的分化,该带草本植物花粉含量高,达全区之冠.近岸带(区域Ⅱ,Ⅲ,Ⅴ,Ⅶ)孢粉浓度中等,木本植物花粉及蕨类植物孢子含量略有增多,尤以松属花粉显著.远岸带(区域Ⅳ)孢粉浓度低,组合中以蕨类植物孢子含量较多而突出.海岛陡坡带(区域Ⅷ)孢粉组合中各组分含量中等,具有各带混合的特性.孢粉高值的产生与多水团的活动有关,如:高值区A,位于珠江冲淡水向西扩散过程中与陆架水混合锋面带处;高值区B和C,在雷州半岛以东海域的逆时针环流(低速带)处.孢粉浓度低值区与波浪、潮流活跃有关,如:雷州半岛沿岸波浪强烈冲刷区(区D),琼州海峡东口强潮区(区E),及陆坡内潮、内波高发区(区F).     

孢粉学的现状及孢子花粉分析在我国发展的展望

孢粉学是一门新兴的科学。它研究的对象是古今植物的孢子花粉的形态、分类、组合、进化,以及其在空间和时间上的分布。对现代植物花粉形态的观察,开始很早。关于零星化石植物的孢子在十九世纪中已有研究。但对于孢子花粉分析的研究,到了二十世纪的初叶方才开始。近20年来,由于植物生态学、煤田地质学、植物地理学和地层学的需要,孢粉学已逐渐发展成为一种独立的科学。孢粉学中的孢子花粉统计学(即孢子花粉分析),在国民经济建设上和文化建设上具有特殊的意义,由于实际的需要推进了古今孢子花粉形态和分布的研究,因而孢子花粉分析成为古植物学中最年青而最发达的一门学科。     

西藏申扎地区早二叠世冰海相地层中孢粉化石的发现

拉萨地块下二叠统拉嘎组是一套与冈瓦纳地区晚古生代大规模冰川作用有直接联系的沉积地层,作者在西藏申扎地区的拉嘎组中分析出孢粉化石,说明早二叠世蕨类植物孢子和裸子植物花粉的出现与冈瓦纳大陆冰川消退事件有密切联系.该套孢粉组合中蕨类植物孢子含量远低于裸子植物花粉含量,双囊具肋花粉和单囊花粉含量最高,Hamiapollenites与Striatoabieites两属地位尤为突出;组合中蕨类植物孢子含量虽低但分异度较高,单气囊花粉Cordaitina所占比例较大,双囊具肋花粉Hamiapollenites,Striatoabieites,Protohaploxypinus的种数很多,可建立Hamiapollenites-Striatoabieites组合.值得注意的是,除了少数"冈瓦纳型"分子Parasaccites obscurus,P.cf.radiplicatus,Plicatipollenites indicus的存在外,其余含量极高的分子则可与新疆北部早二叠世孢粉组合相对比,说明早二叠世冈瓦纳和亚安加拉共有某些植物类群的可能性是极大的.这类孢粉组合在早二叠世冰海相沉积物中的出现表明,拉萨、南羌塘等地块由冈瓦纳北缘向华夏区转换的过程中,微植群发生的混生可能比古动物群响应的更早,至少在早二叠世的冰期末或冰期结束后就已经发生了.     

东北地区人工扰动植被表土孢粉与植被和气候的关系

东北地区53个农田和荒地表土样品孢粉分析表明:孢粉组合具有一定相似性,如乔木花粉含量通常高于30%,以松属、栎属、桦木科和杨属为主;草本花粉含量通常高于50%,禾本科、藜科、蒿属、菊科等是最常见草本花粉类型,与研究区地带性植被类型一致.但不同区域,特别是不同地貌单元的农田孢粉组合存在一定差异:山区农田乔木花粉类型丰富,含量最高,平均为41.7%,人工禾本科花粉含量较低,仅为11.2%;高平原丘陵区农田草本花粉数量较山区增加,主要为人工禾本科,含量高达53.6%;平原区农田孢粉组成与丘陵区相近,但人工禾本科含量略有下降,平均为41.6%,孢粉总浓度较高平原丘陵区明显偏高,环纹藻数量也最多.不同土地利用类型孢粉组合存在一定差别,禾本科、藜科等主要花粉类型含量差别明显,农田人工禾本科花粉一般高于40%,荒地普遍小于10%;藜科花粉在农田中含量仅为2.5%,荒地中平均可达25.0%;农田孢粉浓度(平均3909粒/g)与荒地孢粉浓度(平均15074粒/g)差距较大.孢粉组合与气候因子的分析表明,东北地区农田孢粉组合与最热月温度和年平均温度显著负相关,与降水也有一定的相关性,表明人工扰动或人工植被仍可以较好地反映区域气候变化信息.与其他区域对比表明:不同区域孢粉浓度均可以较好地反映人类活动强度及土地利用类型状况,不同区域农田人工禾本科含量也存在一定差异,东北地区明显高于中国北方其他地区,应为人类耕作习惯和气候等因素共同作用的结果.     

孢粉学及其各分支学科简介

孢粉学是一门新兴的边缘学科。它是由哈德(Hyde)及威廉斯(Williams)等人于1944年前后提出的。然而就在这短短三、四十年时间中,它发展十分迅速。孢粉学的两个主干分支是孢粉形态学与孢粉分析。孢粉形态学,是孢粉学的基础学科,而孢粉分析,则主要侧重于应用。在应用过程中,它们又派生出了医学孢粉学、大气孢粉学、蜂蜜孢粉学、司法孢粉学、粪便孢粉学、第四纪孢粉学,以及原油孢粉学等学科;随着海洋事业的迅速发展、海上油气田的发现和开发,以及现代农林科学的大发展,海洋孢粉学及农林孢粉学,也相继问世,并获得了飞速前进。孢粉形态学,主要研究孢子-花粉的形态特征、萌发孔类型、表面纹饰和外壁层次及其超微结构等等。它与植物分类学和系统演化关系密切。     

对黄土地层古植被研究中困难问题的探讨

黄土区第四纪以来古植被的研究,不但对探讨植被的系统演替有理论意义,而且对地质时代的划分,恢复古地理环境,特别是揭示黄土形成的气候条件具有更重要的意义。地质时期植被的研究,主要依靠地层中的化石孢粉组合资料,可是在黄土地层中的孢粉含量往往很少,有时甚至仅能见到1—2粒花粉。最近西北大学地质系及其它有关单位,在黄土区这类研究     

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.     

中国东部暖温带低山丘陵区表土花粉对人类活动的指示意义

中国东部暖温带低山丘陵区78个表土样品花粉分析表明:不同土地利用类型的孢粉组 合存在显著差异.果园与人工林地孢粉浓度高于耕地而低于荒地,人类活动干扰强度越大,花 粉浓度越低.以松属和栎属为主的乔木花粉含量在研究区内较为稳定,耕地中草本花粉百分比 高于荒地,灌木花粉和蕨类孢子低于荒地.农作物花粉含量在相应农田及附近较高,依次向周 围递减.禾本科作物和十字花科花粉在农田中平均分别为16.7%和6.7%,邻近荒地迅速降至 3%以下和不足0.5%.主坐标和聚类分析表明,研究区内耕地与其他土地利用类型样品花粉组 合差异明显,低山丘陵区禾本科、藜科、蒿属、菊科、中华卷柏与人类活动密切相关,其含量 和在花粉组合中的排序对人类活动强度具有指示作用.栽培作物、蒿属、藜科等的空间分布可 以较好地反映自然因素和人类活动的变化,海拔降低,纬度南移,禾本科作物和十字花科花粉 增加,蒿属和藜科花粉减少.低山丘陵区花粉组合特征与历史时期平原区人类清除自然植被从 事农业耕作的初始阶段相近,可能对平原区人类活动初始阶段环境特征具有参考价值.     

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.     

北部湾东部表层孢粉沉积特征及其沉积动力环境

北部湾位于我国南海西北部,是一个半封闭的海湾.在其东部采集了306个表层沉积物样品,对这些样品进行了孢粉分析.据各类植物孢粉浓度(重量浓度)在空间散布的相似程度,将全区孢粉组合划分为5个孢粉区域.据孢粉区域中主要孢粉类型浓度分布的不均匀性,又可划分出4个孢粉浓度高值区和3个孢粉浓度低值区.孢粉浓度沉积的分异与孢粉的来源,海流、潮流、波浪的搬运、沉积作用及海底地形等密切相关.海湾东部海盆边部蕨类植物孢子偏高(东部),松属等木本植物花粉向海盆中心逐渐増多;环岸地带草本植物花粉偏高(北部).对孢粉浓度高值区和低值区的沉积动力环境初步探讨认为,河口是孢粉进入海盆的重要通道,也是主要的沉积场所;潮汐的往返运动,在临岸地带的有利地段可以形成孢粉堆积.海湾尺度的环流有利于孢粉的搬运,但在多种海流交互作用的情况下,往往会造成有利于孢粉堆积的环境.本区东北部是海湾夏季风浪活动最强烈地带,在风浪反复冲刷下孢粉不易沉积,孢粉总浓度低.在琼州海峡内,潮流很强,悬浮物难于沉降,不利于孢粉沉积,形成孢粉浓度的低值区.     

安阳地区不同农业单元表土花粉组合及空间分异

花粉分析是目前定量重建过去植被和气候变化、识别人类活动信息最佳和可能的方法. 以安阳地区为例, 通过不同农业单元表土花粉组合特征研究, 揭示我国人类活动影响下花粉组合特征和空间分异规律, 以便通过花粉记录提取更多的人类活动和气候变化信息. 安阳市周边农田菜地、荒地林地和油菜(菜籽)地等不同农业单元122个表土样品花粉分析结果表明: 安阳地区表土花粉组合中草本花粉含量较高, 平均为73%, 以禾本科、蒿属、藜科和十字花科为主; 其次为乔木花粉, 百分比平均为18%, 以松属和榆属为主; 灌木花粉和蕨类孢子数量较少, 花粉组合与植被组成基本一致. 不同植被单元花粉组合差异明显, 农田及多数菜地禾本科花粉含量较高, 平均为27%, 经对比, 农田中禾本科花粉主要为玉米和小麦花粉; 荒地及林地乔木花粉及蒿属花粉含量较高, 乔木平均为20%, 蒿平均为19%; 油菜(菜籽)地十字花科花粉含量较高, 平均为70%, 经鉴定十字花科花粉主要为油菜(菜籽). 根据PCoA排序分析, 可以大致将农田菜地、荒地林地和油菜(菜籽)地区分开. 主要花粉类型中, 松属和蒿属主要分布在安阳西部, 与花粉来源地一致; 禾本科主要分布在安阳市东部, 与农田在东部较多有关; 藜科主要分布在市区和主干道周围等人类活动频繁地带, 十字花科主要分布在市区周围及西北部菜地较多的区域.     

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.     

青藏高原高寒灌丛草甸花粉组合的植被指示性

基于青藏高原泽库盆地31个样点表层苔藓样品孢粉组合分析和植被调查数据,揭示了高寒灌丛草甸花粉组合特征及其花粉来源范围,阐明了主要花粉类型对植被组成的指示意义.结果显示:研究区花粉组合以莎草科、紫菀属、毛茛科、蔷薇科和禾本科等为主,其主要由样点周围40 km范围内植被产生(花粉贡献率83%);花粉组合中出现的桦属、松属和云杉属等乔木类型花粉由风力远距离搬运而来. 0～100 m范围,研究区各样点间植被组成差异显著,与花粉组合的对应关系差; 0～3 km范围,各样点间植被组成差异性减小、整体趋于均质化,与花粉组合的对应关系逐渐提升;据此认为,考虑花粉组合贡献率和区域植被组成影响后的花粉-植被数量关系更能真实反映研究区花粉组合与区域植被组成的对应关系.此外,青藏高原灌丛草甸区湖泊表层花粉组合可能受区域外花粉或隐域性植被的影响较大,花粉组合中出现的大量蒿属和藜科花粉并不真实地代表区域植被组成,依据该区域湖泊沉积花粉组合变化推测区域植被演替及气候变化时应予以排除.     

气候转换函数中孢粉因子的气候敏感性分析

以神农架大九湖地区的地表和地层孢粉样本为例,采用经验正交函数(EOF)、多元回归和逐步回归方法对转换函数中孢粉因子对温度的敏感性进行了分析,讨论了孢粉因子的选取方法,并与其他相关研究工作进行了比较.结果表明,孢粉样本中乔本高等植物的孢粉含量较大,但对气候的敏感性相对较低、对气候环境的演变、特别是气候突变的响应较迟缓.而低等植物草本(蕨类)孢粉对温度变化的敏感性相对较高,对气候环境的突变响应迅速,能够较显著地同步记录气候变化过程中的极端事件.不同区域的孢粉样本所反映出的气候敏感性,在转换函数中的最优组合是不同的.逐步回归方法可以获得最大复相关系数和选出对气候环境变化最为敏感的孢粉因子及其组合,仍是建立孢粉气候因子转换函数的最有效方法之一.     

人类活动的孢粉指示体

过去人类活动的特征及其环境效应是全球变化研究的热点问题. 孢粉记录作为揭示过去人类活动对景观影响的代用指标, 有几个重要的特征: (1) 某些特有乔木花粉的减少; (2) 先锋树种花粉的繁盛; (3) 栽培作物和杂草花粉相伴生; (4) 花粉浓度和分异度的显著变化; (5) 喜氮植物和牧场杂草花粉的出现. 伴人植物(杂草和栽培作物)花粉是理想的人类活动指示体, 尤其是杂草花粉, 它反映了人类活动历史. 不同方式的人类活动产生不同的孢粉组合. 在森林区和草原区, 指示人类活动的花粉谱模式是不同的. 应用孢粉变化特征来研究人类活动时, 特别要强调高精度的时空分辨率. 因为高精度的空间分辨率不仅有助于反映植被景观的复杂性, 更重要的是能够清楚地揭示出人类活动对景观的干扰作用, 防止片面性; 高精度的时间分辨率能够精确地记录短时间尺度的植被变化, 避免遗漏人类活动事件. 重视孢粉学与其他多种指标的结合, 能更加准确地揭示景观的发展变化过程. 炭屑作为人类活动对植被扰动的代用指标, 其峰值的出现常伴随着乔木花粉的大量减少和伴人植物花粉的显著增加.     

花粉壁发育研究进展

在被子植物中,花粉壁是雄性配子体表面包裹的一层致密物质,在抵御各种环境压力或微生物的侵袭,以及授粉时细胞的识别等方面具有重要作用。花粉壁由花粉内壁和花粉外壁所组成,其中外壁又分为外壁外层和外壁内层。花粉外壁的物质直接来源于绒毡层细胞,外壁的沉积模式是由初生外壁决定,而花粉内壁由小孢子自身控制。近年来在模式植物拟南芥中,人们克隆了许多与花粉外壁形成相关的基因,这些基因的突变往往会导致植株雄性不育的表型。这些基因涉及到绒毡层发育的调控,孢粉素的生物合成与运输,以及胼胝质壁和初生外壁的形成。笔者对这些基因的功能与花粉壁发育的关系进行介绍。     

石羊河流域早全新世湖泊孢粉记录及其环境意义

三角城剖面全新世地层中85个样（分辨率为40－50年）孢粉分析显示：孢粉组合中针叶树含量高达50％以上,以云杉属、圆柏属为主,两者之和达40％－60％左右,且含量互为消长。同流域其他湖相地层也有类似现象。通过对云杉属、圆柏属生态习性、传播性能、与其他组分的数量关系及表土花粉分析,认为孢粉组合中的云杉属、圆柏属等主要成分并不指示当地的植被状况,而指示流域上游祁连山山上的植被状况;云杉属和圆柏属含量与区域有效湿度关系密切,云杉属丰值指示湿润,圆柏属丰值指示干旱。并用该模式重建了石羊河流域全新世早期的环境演化过程。     

末次冰期以来南海北部孢粉记录的植被演化及千年尺度气候事件

对南海北部大洋钻探ODP1144站(20°3.18′N, 117°25.14′E, 水深 2037 m)上部(0~31 m, 27~0 kaBP)共 180个孢粉样品进行了分析研究, 时间分辨率为150年/样. 孢粉谱的主要特征是全新世时松属花粉占优势, 末次冰期时草本植物花粉占优势, 但仍然有一定数量的热带亚热带植物花粉; 18kaBP前后热带亚热带植物花粉沉积率开始升高, 草本植物沉积率以及百分含量都开始迅速降低, 意味着此时气候开始变暖变湿润, 导致大陆甚至出露的大陆架上开始生长更多的热带亚热带植被以及温带植被, 而原来大陆架上广为发育的草地范围相应缩小, 表明冰期时南海北部出露的大陆架上除了占优势的草地, 仍然可能生长热带亚热带以及温带落叶植被. 这也进一步深化了我们之前对冰期时南海北部出露的大陆架上生长的植被的认识. 详细的对比表明, 孢粉组合的变化要早于氧同位素记录指示的海平面的变化, 表明中低纬度地区气候变暖早于高纬度极地冰盖的后退. 还讨论了孢粉组合反映的植被变化所记录的千年尺度的气候事件.     

果真华北燕辽地区侏罗纪地层中出现了被子植物吗?

被子植物的起源一直是植物学家最感兴趣的问题之一,早在一百年前,伟大的生物学家达尔文感到被子植物突然出现于晚白垩世,认为是一个“讨厌的神秘”。当时,由于研究得不够,他只好归之于“地质记录的不完全”。百余年来,古植物学者不断地精心调查和细致研究,在早白垩世地层中已发现不少的被子植物化石,但在白垩纪以前的沉积中,迄今并未找到可靠的被子植物化石。成千上万次的孢子花粉分析,在三叠纪和侏罗纪地层中仅发现几个比较进化的裸子植物花粉,也未找到被子植物的花粉。因而,大多数人认为被子植物最早出现于侏罗纪末期。     

在刑案侦破中花粉的“奇功”

正即使犯罪嫌疑人没有留下指纹和DNA,警方也可以破案,因为犯罪现场还可能有其他线索,例如花粉和孢子。即使是最小心的犯罪嫌疑人也可能沾上这些微小的物质。在英国,科学家使用花粉和孢子来分析考古遗址。在一些疑难刑事案件中,花粉和孢子往往也成为破案利器,警方可通过它们来确定案发地点和犯罪嫌疑人。花粉和孢子体积较小,很容易受静电影