蘭州大學科研團隊發現中-晚全新世氣候變化新證據對環境考古和古氣候研究提供重要依據

日期: 2021-07-06 閲讀: 來源: 關鍵詞:

温度對地理環境具有重要影響,而全新世温度變化研究結果撲朔迷離,迫切需要深入研究。盤星藻(Pediastrum)在淡水湖泊中分佈廣,易於分辨,對生境要求單一性、較大的種間差異性和較短的生命週期使得它們能迅速響應水體環境變化,因而是潛在的古氣候和環境變化代用指標,但相關研究相對較少。

結合今年年初課題組在《古植物學和孢粉學綜述》(Review of Palaeobotany and Palynology)雜誌上發表的中國和蒙古西部43個水體(湖泊和水庫)盤星藻現生種、變種的大尺度空間範圍調查結果,發現年均温是影響現代盤星藻物種組成和空間分佈的最重要環境變量,從而發展了盤星藻種類變化指示古温度的潛力。本次研究又調研了大量文獻,查明盤星藻種類的分佈情況,明確了單角盤星藻(P. simplex)是一種嗜熱種,二角盤星藻(P. duplex)是次嗜熱種,短棘盤星藻(P. boryanum)屬於廣温種。

博斯騰湖是中國最大的內陸淡水湖,對區域氣候和環境變化異常敏感,其沉積物中保存有大量氣候和環境信息。利用2004年和2019年博斯騰湖沉積岩芯BST04H/BST19B盤星藻組合變化,結合同一鑽孔自生碳酸鹽團簇同位素Δ47重建的絕對温度變化,課題組首次根據盤星藻嗜熱種P. simplex等重建了區域中晚全新世温度波動,發現在~4.7-4.3 ka氣候異常温暖,P. simplex在4.2-4.1 ka和3.6-3.5 ka期間的減少或消失則表明氣候變冷,該重建結果得到同一鑽孔自生碳酸鹽團簇同位素Δ47重建的温度變化以及青藏高原、黃土高原其他古氣候記錄的支持(圖1)。結合考古資料發現,温暖氣候促進了史前人類在相對寒冷的阿爾泰山及周邊地區活動;極端變冷事件可能觸發了阿爾泰山地區史前人羣向南遷徙,才使得南北疆盆地綠洲出現早期文明(圖2)。同時發現,我國北方季風邊緣區黃土高原和青藏高原的一系列文化更替可能與中晚全新世的温度變化有關,如温暖氣候為我國新石器文化鼎盛、宗日文化在青藏高原出現提供了氣候條件,而冷氣候事件則迫使人羣南向遷徙、技術更新、生業模式轉換,開啓了我國青銅時代,促進東西方文化交流。

本研究對盤星藻種屬分佈及氣候意義的調查和博斯騰湖盤星藻沉積記錄的解譯,對盤星藻作為古生態指標的未來應用具有重要意義;本研究發現的中晚全新世氣候變化及其與文明演進的關係對環境考古和古氣候研究提供了重要的證據。研究成果於今年6月份在第四紀科學期刊《第四紀科學評論》(Quaternary Science Reviews)第265卷在線發表。

該成果主要由國家自然科學基金重大項目課題《人類世的歷史背景》(41991251)、中國科學院戰略性先導科技專項A聯合攻關項目(XDA20090000)、國家重點研究發展計劃(2017YFA0603403)和國家自然科學基金面上項目(41977390)資助。該項工作在陳發虎院士指導下完成,部分研究工作始於17年前,蘭州大學資源環境學院黃小忠教授為該文章的第一作者和通訊作者,福建師範大學雷國良副教授為共同通訊作者,博士生向麗雄、黃寵等重新鑑定了詳細的盤星藻類型,來自復旦大學的邁克爾·斯托羅蘇姆(Michael Storozum)博士和蒙古國科布多大學的楚倫巴特·蒙克巴亞爾(Chuluunbat Munkhbayar)博士,奧特貢巴亞·登貝雷爾(Otgonbayar Demberel)副教授以及來自中科院西北生態環境與資源研究院的陳雪梅博士、蘭州大學的張家武教授、陳建徽教授、研究生仇夢晗、張軍、孫明傑等參與了部分工作。

據悉,黃小忠教授課題組在人類世歷史背景、人地關係演化研究方面,今年已在GRL, LDD, QSR,JHE, RPP等期刊上發表論文,其中LDD上發表的北方地區歷史時期農牧轉換地質證據及驅動機制已被選為封面文章。

相關成果鏈接:

[1] //www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379121002614

[2]//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034666721000208

[3]//agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GL092288

[4]//onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ldr.4007

[5]//linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0047248420302098

圖1 博斯騰湖盤星藻嗜熱種P. simplex與其他氣候記錄對比。(a)北美和歐洲的年均温集成(Marsicek et al., 2018);(b)青藏高原普若崗日冰芯δ18O記錄(Duan etal., 2012);(c)博斯騰湖BST04H孔碳酸鹽δ18O記錄(Zhang et al.,2010);(d)博斯騰湖XBwu46孔介形蟲Sr/Ca(MischkeandWünnemann,2006);(e)BST04H孔介形蟲Candonaneglecta濃度;(f)博斯騰湖BST19B孔團簇同位素Δ47的温度距平;(g)博斯騰湖BST04H孔碳酸鹽含量;(h)博斯騰湖BST04H孔P. simplex濃度。①-②分別表示4.2–4.1和3.6–3.5 kyr冷事件,紅色陰影表示温暖的氣候時期。

圖2中晚全新世温度變化對中國西北地區史前遺址點及其14C年代點時空分佈的影響。(a)新疆及周邊地區發表的具有14C年代的考古遺址(0CE前)分佈;(b)14C年代(0CE以前)在緯度上的時間分佈(綠色、藍色和紅色點分別位於阿爾泰、天山和塔里木盆地);(c)具有14C年代的考古遺址柱狀圖(A.阿爾泰、B.天山、C.塔里木盆地),(D)博斯騰湖BST19B孔團簇同位素Δ47的温度距平,(E)和(F)分別博斯騰湖BST04H孔P. duplex和P. simplex濃度。

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編輯:許文豔
責任編輯:許文豔

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