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      版納植物園古大氣二氧化碳濃度重建的代理指標研究獲進展

      發(fā)布時間:2019-07-19
      來源:古生態(tài)研究組

        CO2是公認的溫室氣體,大氣CO2濃度與氣候變化之間存在緊密的相關(guān)性。重建古大氣CO2濃度不僅能夠反映地質(zhì)時期的古環(huán)境和古氣候情況,還能為未來的氣候變化提供一定的參考依據(jù)。利用植物葉片氣孔頻度(stomatal frequency)與大氣CO2分壓(CO2 partial pressure, pCO2)的相關(guān)性重建古大氣CO2濃度是一種重要的古大氣CO2濃度研究方法。氣孔頻度主要包括氣孔密度(stomatal density, SD)和氣孔指數(shù)(stomatal index, SI)這兩個參數(shù)。若某一植物的氣孔頻度與pCO2存在顯著的相關(guān)性且具有親緣關(guān)系緊密的植物化石即可作為潛在的代理指標(proxy)重建古大氣CO2濃度。 

        版納植物園古生態(tài)研究組博士后胡瑾瑾在周浙昆研究員的指導(dǎo)下,對殼斗科櫟屬青岡組(Quercus section Cyclobalanopsis)青岡(Q. glauca)的氣孔頻度與大氣pCO2的相關(guān)性進行了系統(tǒng)的研究。研究樣品來源于三個系列:第一個系列來自人工氣候室控制實驗,將青岡幼苗分別放置于CO2濃度為40070010001300 ppm的氣候室中處理一年;第二個系列沿海拔梯度采集(大氣pCO2隨海拔升高而降低),在142-1555米的海拔跨度采集了14個不同海拔的樣點;第三個系列沿時間變化采集(近百年來大氣pCO2逐步增加),采集了1930-2011年間標本館內(nèi)歷史臘葉標本的18個樣品。研究發(fā)現(xiàn)這三種相互獨立的材料得出了一致的結(jié)果:青岡的氣孔頻度與大氣pCO2呈顯著的負相關(guān)關(guān)系。目前還鮮有研究將這三種材料結(jié)合起來探索植物氣孔頻度對大氣pCO2變化的響應(yīng)情況。三種材料得出的結(jié)果相同,說明青岡的氣孔頻度能敏銳并穩(wěn)定地反映大氣pCO2的變化。 

        將海拔梯度樣品和歷史標本樣品合并建立了青岡氣孔頻度與大氣pCO2關(guān)系式為SD =-20.33 pCO2 + 1308.05R2 = 0.652)和SI =-0.32 pCO2 + 22.93R2 = 0.645)。合并樣品的結(jié)果大大提高了青岡氣孔頻度與大氣pCO2關(guān)系曲線的準確度和可靠性,然而,目前海拔梯度樣品還很少應(yīng)用于氣孔頻度與大氣pCO2關(guān)系的研究中,因此建議將海拔梯度樣品和歷史標本樣品合并研究,可以擴大pCO2的跨度,有效提高曲線的可靠性。青岡的氣孔頻度對大氣pCO2的變化能產(chǎn)生敏銳的響應(yīng),而青岡組植物化石在新生代中后期有廣泛而豐富的記錄,表明青岡是重建古大氣 CO2 濃度潛在的理想代理指標。目前獲得廣泛應(yīng)用的維管植物代理指標主要是銀杏和水杉,而青岡有望成為新一個可以廣泛應(yīng)用的維管植物代理指標。 

        該研究以封面文章的形式發(fā)表于國際植物學(xué)期刊Annals of Botany文章鏈接:https://academic.oup.com/aob/article/123/7/1147/5376641 

        青岡的氣孔頻度(A,氣孔密度;B,氣孔指數(shù))與大氣pCO2呈顯著的負相關(guān)關(guān)系(藍綠色為海拔梯度樣品,橙色為歷史標本樣品) 

        本研究以封面文章的形式發(fā)表 

      本文作者:胡瑾瑾

      責任編輯:玉最東_151c53
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