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白垩纪/古近纪界限前后湖泊生物群对全球气候变化的响应
2021-01-18 | 编辑: | 【

白垩纪是典型的温室气候时期,但在白垩纪末期,出现了一系列的气候波动、生物灭绝和多样性的变化。在坎潘期/马斯特里赫特期之交,全球气候变冷,高纬度地区叠瓦蛤灭绝,中、高纬度地区钙质超微化石的冷水种开始出现,并向热带地区扩展,北美被子植物的多样性急剧下降;到了马斯特里赫特期中期,大气中的二氧化碳(CO2)含量升高,陆地和海洋的温度上升,低纬度地区叠瓦蛤灭绝,南极洲菊石的多样性和分异度增加;在马斯特里赫特期末期(即白垩纪/古近纪界限之前的45–11万年),随着德干玄武岩喷发,大气中的CO2和其它温室气体含量持续升高,使得全球变暖,浮游有孔虫发生了部分灭绝,机会主义灾难物种盛行、一些属种侏儒化,陆地植物的丰度和分异度明显升高。然而,关于湖泊生物群对这些全球气候变化的响应却尚无研究。

近期,中国科学院南京地质古生物研究所现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队的李莎博士、王启飞研究员和张海春研究员与美国贝鲁特大学Josep Sanjuan博士、中国地质大学(北京)万晓樵教授等,首次报道了白垩纪/古近纪界限前后湖泊生物群对全球气候变化的响应。该研究发表在学术期刊《全球和行星变化》(Global and Planetary Change)上。

通过对我国东北松辽盆地和山东胶莱盆地湖相化石的研究,发现白垩纪/古近纪之交,轮藻植物群多样性变化与全球气候变化之间的关系密切。在坎潘期/马斯特里赫特期界限事件中,全球温度降低,松辽盆地的大气温度下降至16度(根据钙质结核团簇同位素测得),此时,轮藻植物群多样性降低(胶莱盆地的轮藻植物群也发生了类似的变化),孢粉植物群中的冷水分子由北方向松辽盆地扩散。在马斯特里赫特期中期的变暖事件中,松辽盆地轮藻、介形类成种作用明显,胶莱盆地的轮藻植物群多样性增高。

到了白垩纪末期的全球变暖事件中,松辽盆地的大气温度升高至27.7–28.5°C,轮藻植物群多样性也进一步升高,而轮藻种Microchara cristata发生个体变小化,推测与德干玄武岩喷发造成的环境压力相关。直至古新世初期,气候开始微转凉,轮藻藏卵器个体较大的属种Peckichara sinuolataLychnothamnus vectensis逐步占据主导地位,以应对微凉的气候;因为藏卵器个体越大,其内含的营养物质越多,休眠时间越长,能够寻找合适条件萌发的概率也越大。

本研究得到国家自然科学基金委和中国科学院战略先导专项的资助。 

论文相关信息:Li, S., Sanjuan, J., Wang, Q.F., Zhang, H.C., Wan, X.Q., 2021. Response of the lacustrine flora in East Asia to global climate changes across the K/Pg boundary. Global and Planetary Change, 197: 103400.

白垩纪/古近纪界限前后湖泊生物群对全球气候变化的响应

图 1 松辽盆地轮藻植物群分异度变化与全球气候变化对比图(其中,钙质结核团簇同位素温度数据引自Zhang et al., 2018)

图2 湖泊生物群(轮藻、介形类)响应全球气候变化(孢粉植物群变化引自Kohei, 2016;介形动物群变化引自Qu et al., 2014;Mesocyparis球果大小变化引自Cui et al., 2019)

图2 湖泊生物群(轮藻、介形类)响应全球气候变化(孢粉植物群变化引自Kohei, 2016;介形动物群变化引自Qu et al., 2014;Mesocyparis球果大小变化引自Cui et al., 2019)






 
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