珠峰上的孢粉遺留下的氣候變化歷史

南方週末 發佈 2023-06-03T04:19:39.727805+00:00

這是5月11日日落時分拍攝的珠穆朗瑪峰(無人機照片)。(新華社記者 孫非/圖)珠峰上可能有寶,但與人們想像的不一樣,它就是看不見的孢粉,即植物的孢子和花粉。

這是5月11日日落時分拍攝的珠穆朗瑪峰(無人機照片)。(新華社記者 孫非/圖)

珠峰上可能有寶,但與人們想像的不一樣,它就是看不見的孢粉,即植物的孢子和花粉。在最近的一次珠峰科考中,中國科學院古生物小組從海拔5200米的大本營出發,一路向上攀爬,採集珠峰高海拔地區現代孢粉樣品,尋找孢粉中隱藏的氣候秘密。

滄海桑田,現在的珠峰在遠古時代可能是大海,多方面的證據證明了這一點。根據板塊運動的分析,珠峰是印度洋板塊和亞歐板塊碰撞擠壓而隆起,而且現在珠峰每年都在緩慢地長高。同時,喜馬拉雅山脈發現了很多海洋生物化石,比如黃鐵礦化菊石、三葉蟲等,這些都是遠古時代珠峰是海洋的證明。

還有一個廣泛的證據就是,珠峰上處處存在的肉眼難見的孢粉,既可以證明滄海桑田的歷史變遷,還可以看到自然氣候的歷史變化,以及對社會發展的影響。利用孢粉來考古,其實就是植物考古學。

孢粉研究是對無性生殖類植物的孢子和對有性生殖類植物的花粉的研究。以花粉為例,其產生於植物的雄花花囊中,由外壁、內壁、營養核和生殖細胞組成。花粉的外壁十分堅固,通常可在土壤中保存百萬年之久。因此,可觀孢粉知歷史。

雖然此次中科院古生物分隊重點是採集現代孢粉樣品,但通過研究,可以揭示普遍的生態規律,推測過去的生態特徵。而且,如果能收集到珠峰各地更深的土層下或冰芯下的孢粉,則可以通過了解過去的植被面貌來獲得古代氣候的信息和珠峰在古代的海拔信息。

每個地區的植被都會通過沉積在土壤表面、中間和更底層的孢粉表現出來,也體現出氣候的變化。因為植被的變化雖然可以受病蟲害、土壤環境和物種競爭的影響,但在成千上萬年的尺度上,主要還是受氣候變化的影響。而且,陸地和湖泊的沉積物底部到上部數十米都有孢粉的沉積,其中各個層級的塵中的孢粉都是過去的植被變化的記錄,同時也記錄了氣候變化。

地表上各類森林植被通常都有它特定的表土孢粉組合,這形成了孢粉組合可以反映植被組合的基礎。如果廣泛收集同一地區和相鄰地區主要植被的地表孢粉組合,可以建立植被-孢粉組合資料庫。這些表土孢粉可以反映現代植被的結構,而現代植被可以被觀察,並與其所在地區的氣候狀況進行關聯,就可以由表土孢粉的分析推測該地區的氣候狀況。

現在,中科院的科考古生物小組已經在青藏高原完成了2700多個點位的現代孢粉樣品採集和研究。這就有可能組建起青藏高原現代表土孢粉資料庫,以此為基礎,通過探討極高海拔地區孢粉傳播與擴散過程等模式,以及與更深地層或冰芯中採集的孢粉進行比較,就可以幫助人們從古生物學角度恢復青藏高原的隆升歷史。

現在採取的是青藏高原表層的現生植物孢粉,如果能進一步採集到青藏高原下層土壤或冰芯中的孢粉組合推斷當時的植被類型是處於什麼歷史時間,再進一步就可以從這些各個歷史時代的植被展現的變遷來推斷當時的氣候變化,例如,植物是耐寒的,說明當時的氣候較寒冷,反之當時的氣候較炎熱,從而揭示氣候變化的曲線和歷史。

當然,孢粉的種屬鑑定大多只能達到屬的水平,還不能達到種的層級,因而孢粉對原始農作物的研究作用有限,但是從同一個標本中共同出現的屬已經足夠觀察一個孢粉組合的特性,因而可以推論這類孢粉所代表的氣候類型和生態特徵。

此前有研究人員通過對上海地區大量孢粉樣品的研究,發現滬杭地區全新世以來氣候變化具有多次的波動,表現出5個涼期和4個暖期。也有研究人員對東海沖繩海槽鑽孔的孢粉進行分析後發現,陸地氣候在距今約1.5萬年前突然升溫,在距今約1.29萬-1.15萬年期間短期降溫,但海洋變暖超前陸地氣候變暖約3000-4000年,表明海洋和陸地氣候變化具有不同的時間性。

還有研究人員對雲南省香格里拉縣和四川省洪雅縣獲取石筍孢粉樣品進行研究,兩地相距不遠卻屬於不同的地貌類型,前者屬於滇西北高原,後者屬於川西山地。通過對兩地石筍孢粉記錄對比分析,得出結論:香格里拉地區從大約距今31.5萬年以來,先後經歷了溫涼偏干-冷干-略轉暖濕-冷干-轉暖增濕-冷干-轉為暖濕-溫和偏干-溫涼偏乾的氣候變化歷程;四川洪雅地區從大約距今35.6萬年以來先後經歷了暖濕-溫潤-涼干-溫潤-冷干-溫濕-涼潤-暖濕-溫潤的氣候變化過程。

此次珠峰科考中科院古生物小組的研究還有一個特殊的工作,就是對珠峰進行不同層級採集孢粉,以研究氣候與植被的關係。他們先攀爬至位於海拔6500米的最高採樣點,在下山過程中,按照每隔100米為一個海拔梯度,進行表土及冰雪樣品的採集。採集的孢粉有不同的空間分布,由此可以幫助研究人員理解植物在不同環境下的傳播能力及空間分布情況。

張田勘

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