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始新世--渐新世之交青藏高原东南缘的植被和气候演变

唐赫

始新世--渐新世之交青藏高原东南缘的植被和气候演变

唐赫1
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  • 1. 中国科学院大学
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摘要

晚始新世/早渐新世之交,南极冰盖开始形成,全球环境由“温室地球”向“冰室地球”转变,这一全球性降温事件被称为始新世-渐新世气候转换(Eocene-Oligocene transition,EOT)。该事件造成了全球海洋无脊椎动物的大规模灭绝事件,但陆生生物对这一事件的响应尚不明确。据报道,欧亚大陆动物区系在EOT的驱动下,发生了明显的转折性变革,而植物群的影响尚不明确。此外,这一时期也是青藏高原形成演变的关键时期,高原的形成和演化与EOT事件交织在一起,对东亚地区气候和生物多样演化的影响也有待研究。 为了探究晚始新世/早渐新世之交的环境变化,以及青藏高原形成对我国植物群的影响效应,本文以云南中部吕合盆地上始新统-下渐新统为研究对象,用孢粉学和稳定同位素地球化学的方法,定量恢复该区域的古气候和古植被序列。通过西藏班戈地区兔耳果(Lagokarpos McMurran&Manchester)化石研究,印证了始新世-渐新世青藏高原“两山夹一盆的”地质面貌,并通过气候和植被模型研究,探讨了青藏高原的形成对云南地区植被演替的影响。主要得出了以下研究成果: 1)重建了吕合盆地晚始新世-早渐新世的植被组成和古气候: 吕合盆地晚始新世-早渐新世地层中共鉴定出孢粉类型59种,其中6种蕨类植物类群,43种被子植物类群,6种裸子植物类群,4种真菌、藻类等类型。吕合盆地孢粉植物群以落叶阔叶类群为主,其最近亲缘种的主要成分为:壳斗科Fagaceae落叶类栎属Quercus、桦木科Betulaceae的桤木属Alnus、桦木属Betula、鹅耳枥属Carpinus、铁木属或榛属Corylus/Ostrya和胡桃科Juglandaceae的山核桃属Carya、胡桃属Juglans、枫杨属Pterocarya。并且,混有一些常绿成分,主要为壳斗科栗亚科Castaneoideae、常绿类的栎属。裸子植物主要为松属Pinus、云杉属Picea和铁杉属Tsuga。且吕合盆地晚始新世-早渐新世植被序列较稳定,植被类型未发生明显的变化。 利用生物气候分析方法,重建了吕合早渐新世古气候参数。吕合早渐新世年均温为14.4-15.4℃,和现代年均温(15.9℃)较接近。但是冬季温度(6.7-7℃)、最冷月最低温(0.7-1.4℃)均低于现在(10.3℃,2.1℃),分别低了3-3.3℃、0.7-1.4℃。年降水量为1070.1mm-1297.8mm,略高于现在(857mm),旱季降水量(62-179.4mm)和最早月降雨量(17-56.2mm)均高于现在(分别为9.9mm和30.8mm),降水季节性差异较小(平均约240mm,现代为468mm),冬季均温较低是吕合早渐新世古气候的显著特征。 和现代分布在吕合地区的半湿润常绿阔叶林相比,吕合盆地晚始新世-早渐新世明显的落叶成分更多。基于古气候重建的结果,提出最冷月均温或冬季温度是制约了该区域晚始新世-早渐新世常绿阔叶林发展的主要气候因素。 2)提出一种高效的单孢分析方法: 在孢粉实验和观察的过程中,为了高效快速地对单个化石孢粉进行电子显微镜的观察,提出了利用毛细管和酒精来挑取单个孢粉的方法,提高了扫描电子显微镜的单孢粉样品制备的效率。 3)碳氧同位紊研究揭示晚始新世-早渐新世吕合盆地具有气候降温和变干的趋势: 稳定同位素显示吕合盆地,有机碳同位素δ13Corg在33.8Ma出现了正飘移事件,可能与始新世-渐新世气候转折期大气CO2浓度和温度下降有关。碳酸盐中碳氧同位素(δ13C和δ18O)也显示出早渐新世气候较晚始新世可能具有降温和变干的趋势。 4)兔耳果化石印证了青藏高原古近纪同北半球植物区系的关联性和拉萨地块北部亚热带低地的存在: 对采自西藏班戈县中始新世蒋浪植物群的兔耳果属Lagokarpos化石进行了详细的形态学研究,建立了新种西藏兔耳果L.tibetensis H.Tang,T.Su&Z.K.Zhou,为该化石在亚洲的首次发现,也充分说明了古近纪时期青藏高原同其他的北半球植物区系间存在着紧密的联系。总结北美、欧洲含兔耳果化石植物群的古气候重建结果,发现都属于温暖湿润的热带、亚热带环境,说明班戈地区在中始新世可能为热带、亚热带低地环境。 5)哈德莱气候模型和植被动态模型揭示了青藏高原形成和云南植被演替的关联性: 全球植被动态模型(SDVG)验证了当始新世-渐新世青藏高原“两山夹一盆”面貌时,云南及我国南方大部分地区仍具有大面积的落叶阔叶林存在。当喜马拉雅板块、拉萨板块和羌塘板块达到至现今高度(平均4500米)时,我国南方以常绿阔叶林占主导的格局开始出现。并且哈德莱气候模型(HadCM3)显示,青藏高原整体隆升时,我国南方最冷月温度升高,这也说明最冷月温度可能是驱动植被演替的重要因素。

关键词

植被演替/生物多样性/气候变化/青藏高原

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授予学位

博士

学科专业

生态学

导师

周浙昆

学位年度

2020

学位授予单位

中国科学院大学

语种

中文

中图分类号

Q94
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