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UMBRELLA 研究项目介绍

by Alex Farnsworth on

研究背景

东南亚是世界生物多样性的热点地区之一，但了解东南亚植被和生物多样性的演变却受到了缺少准确定年的化石资料的限制（Böhme et al., 2013）。此外，在亚洲，任何生物的变化都不可避免地与山体抬升所导致的季风气候的演变联系在一起（例如Boos and Kuang, 2010；Favre et al., 2015）。最近的观点一致认为，由于印度–亚洲板块碰撞导致的青藏高原抬升，南亚的生物多样性和季风气候在中新世就基本形成了现在的格局（例如Favre et al., 2015）。然而，这个观点最近也受到了挑战，对关键盆地的重新测年完善了喜马拉雅和青藏高原的古海拔高度资料，发现亚洲季风至少在古近纪便开始出现。

东南亚是世界生物多样性的热点地区之一，但了解东南亚植被和生物多样性的演变却受到了缺少准确定年的化石资料的限制（Böhme et al., 2013）。此外，在亚洲，任何生物的变化都不可避免地与山体抬升所导致的季风气候的演变联系在一起（例如Boos and Kuang, 2010；Favre et al., 2015）。最近的观点一致认为，由于印度–亚洲板块碰撞导致的青藏高原抬升，南亚的生物多样性和季风气候在中新世就基本形成了现在的格局（例如Favre et al., 2015）。然而，这个观点最近也受到了挑战，对关键盆地的重新测年完善了喜马拉雅和青藏高原的古海拔高度资料，发现亚洲季风至少在古近纪便开始出现。

以上对季风气候演化的重新认识也得到了最新古植物学证据的支持。最近，我们的研究团队在云南吕合盆地的沉积地层中发现了大量木材、叶片、果实、种子和孢粉化石，由于这些化石与现代植物形态相近，孢粉组合又与青藏高原–喜马拉雅地区其它盆地的上中新统地层相似，其地质时代一直被置于晚中新世。此外，许多研究认为青藏高原–喜马拉雅地区很多类群的物种分化主要发生在中新世，比如蜥蜴（Guo and Wang，2007; Guo et al., 2011），青蛙（Che et al., 2010），蝴蝶（Leneveu et al., 2009），鸟类（Johansson et al.,2007；Päckert et al., 2012），以及植物（Wang et al., 2009，2012；Favre et al., 2010；Jabbour and Renner, 2012；Barres et al., 2013；Gao et al., 2013；Zhou et al., 2013; Wen et al., 2014）。

然而，我们去年在云南吕合盆地又发现了早渐新世的火山灰沉积带，这一发现提醒我们，该地区的生物多样性演变需要重新认识。基于这些火山灰，我们确定吕合盆地的沉积属于早渐新世（类似的沉积在其它沉积盆地中也存在），比之前认为的年代要早约20 Ma。这表明，中国西南地区现代生态系统的形成可能发生在始新世–渐新世的交界时期，不支持亚洲季风始于中新世的观点（Favre et al., 2015）。吕合盆地的火山灰可能来自西藏芒康的火山岩，后者同样保存有精美的化石植物群（Xu et al., 2016）。绝对年代测定结果显示，芒康植物群的时代为始新世–渐新世的过渡时期，当时的古海拔估算为3000米，比现在低约700米。同时，我们认为南亚季风气候是从晚古近纪热带辐合带迁移最小程度的缓冲演变而来的（Spicer et al., 2016）。始新世–渐新世过渡期的全球变冷、晚古近纪青藏高原的东扩、以及中新世喜马拉雅隆升超过6000米（Ding et al., 审稿中），都影响着中国西南地区生态系统的演变，但它们影响生态系统的差异大小还需要生态模拟和化石植物群的检验。

中山大学最近在海南长昌盆地和广东茂名盆地始新统地层中发现了与现在亚洲低纬度森林植被典型成分相似的植物化石类群（Jin et al., 2010；Fenget al., 2012, 2013；Oskolski et al., 2012；Skutschaset al., 2014；Hanet al., 2016），这些化石说明当时降水季节性的逐渐增强。

本项目的研究目标是了解中国南方古近纪和新近纪早期的植被和生物多样性的演变，理解这些演变的内在机制，并认识生态系统与气候变化之间的相互关系。

本项目的研究内容包括：植被重建，古气候重建，以及气候、植被和生物多样性的模拟，更好地重建这一时期植被和气候变化之间的相互作用，提高对植被和生物多样性变化的内在机制的了解，从而预测未来气候、植被与生物多样性的变化。

中国方面，来自中国科学院西双版纳热带植物园的苏涛博士作为总负责人将统筹协调中方负责的项目部分。苏涛博士将在第一年协调完成野外工作，中国科学院青藏高原研究所的丁林教授负责第二年的野外工作，中山大学的刘晓艳博士负责第三年。

英国方面， 布里斯托大学的Paul J. Valdes博士作为项目负责人。Paul J. Valdes博士有着主持大型复杂科研项目的丰富经验，他的任务是统筹整个项目，监督经费预算，负责向NERC做出项目汇报，组织项目会议。另外，Alexander Farnsworth博士负责与所有项目成员保持联系沟通，Richard D. Pancost博士将负责生物标志的分析工作。

 

研究目标和研究结果:

本项目的研究目标是了解中国南方古近纪和新近纪早期的植被和生物多样性的演变，理解这些演变的内在机制，并认识生态系统与气候变化之间的相互关系。

本项目的研究内容包括：植被重建，古气候重建，以及气候、植被和生物多样性的模拟，更好地重建这一时期植被和气候变化之间的相互作用，提高对植被和生物多样性变化的内在机制的了解，从而预测未来气候、植被与生物多样性的变化。

研究拟解决的关键问题：

  • 古近纪和新近纪早期，这些中国西南、华南地区的自然生态发生了什么样的变化？
  • 现代生物多样性热点地区是什么时候发展的？
  • 这些变化与该地区气候、地形的变化有什么联系？

 

 

References:

  1. Barres, L., et al 2013. American Journal of Botany 100, 867–882.
  2. Böhme, M., et al, 2013 Zitteliana A 53, 121–167.
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  5. Ding, L., et al 2014. Earth Planetary Science Letters, v. 392, p. 250-264.
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  7. Favre, A., et al., 2015. Biological Reviews, 90: 236-253.
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