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 sinuolata和Lychnothamnus 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. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2020.103400
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