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让这些神秘的植物指纹,带您走进那遥远的时代...... 精选

已有 7315 次阅读 2017-6-6 08:46 |个人分类:科学书摘|系统分类:观点评述


古生物学家认为,所有植物都会产生很难被破坏的孢粉,利用保存在沉积物中的孢粉化石,分析当时植物的类型,就可以构建古代气候的时间序列。由于孢粉对于气候变化的反应灵敏,孢粉记录目前是最受重视的环境重建指标之一,被广泛用于古环境的重建中。

本期,小编特别为大家推荐《中国第四纪孢粉图鉴》,让这些神秘的植物指纹,带您走进那遥远的时代......

孢粉学是第四纪研究的重要分支,主要研究植物的孢子、花粉形态和分类,并进行孢粉分析。孢粉分析是研究过去植被变化、气候变迁及人类活动对植被影响等方面的关键手段,它在古生态学和全球变化研究中充当关键角色。当今全球变暖趋势日益明显,这与人类活动导致的增温效应具有直接的联系。因此,模拟和预测气候和生态环境的变化对于自然和人类社会的协调发展具有重要的现实意义。孢粉分析手段在过去全球变化(主要是第四纪研究)研究中为理解气候和环境变化、探索其动力机制、预测未来演变趋势提供了其他学科所无法替代的作用。

第四纪孢粉学研究的基础是植物花粉形态学研究及鉴定,过去几十年,王伏雄、张金谈、黄增泉、席以珍和张玉龙等老一辈学者提供的现代植物孢子和花粉图版为中国第四纪孢粉研究提供了重要的参考。但是,某些孢粉在埋藏过程中由于各种因素的影响,其形态可能发生变化,导致鉴定困难甚至产生偏差,尤其是鉴定标准存在一定的主观性,直接影响了鉴定的准确性,进而影响古植被重建的质量。特别是对于初学者,按图索骥很容易产生鉴定误差。笔者从事第四纪孢粉研究工作几十年,深刻认识到非常有必要为初学者和相关研究人员提供沉积物中的孢粉图版作为鉴定参考。为此,我们从2005 年就开始收集整理已研究或发表的资料和照片,历时数年完成了这本图鉴的编撰。


图1  西北地区第四纪主要花粉的显微照片


1. 雪岭云杉 Picea schrenkiana;2. 麻黄属 Ephedra;3, 4. 柽柳属 Tamarix;5, 6. 藜科Chenopodiaceae;7. 白花丹科Plumbaginaceae;8. 柴胡属 Bupleurum;9. 骆驼蓬 Peganum harmala;10, 11. 蒿属 Artemisia;12. 酸模属 Rumex;13, 14. 唐古特白刺 Nitraria tangutorum;15. 花荵属Polemonium;16. 蓝刺头 Echinops sphaerocephalus;17. 胡颓子属 Elaeagnus;18. 石竹科 Caryophyllaceae


图2  北方地区第四纪主要花粉显微照片


1. 桤木属 Alnus;2, 3. 桦木属 Betula;4. 榛属 Corylus;5. 鹅耳枥属 Carpinus;6, 7. 仙女木属 Dryas;8, 9. 地榆Sanguisorba;10. 鼠李属 Rhamnus;11. 椴树属 Tilia;12, 13. 栎属 Quercus;14. 白蜡树属Fraxinus;15. 榆属Ulmus;16. 槭属 Acer;17. 中华卷柏 Selaginella sinensis;18. 落叶松属 Larix;19. 云杉属 Picea


图3  东南地区主要花粉类型照片


1, 2. 栗 Castanea(茅栗);3. 石栎属 Lithocarpus(石栎);4. 栲属Castanopsis;5, 6. 青冈属Cyclobalanopsis(青冈栎, 常绿);7, 8. 栎属 Quercus( 槲栎, 落叶类型);9, 10. 水青冈属 Fagus;11. 盐肤木属 Rhus;12. 杉科Taxodiaceae;13. 枫杨属 Pterocarya;14. 枫香属 Liquidambar( 枫香);15. 山矾属 Symplocos;16. 黄连木属Pistacia;17. 朴属 Celtis;18. 杨梅属 Myrica; 19. 冬青属Ilex;20. 香蒲属 Typha;21. 莎草科 Cyperaceae;22. 禾本科 Graminae(水稻)


图4.1 华南地区第四纪主要孢粉类型I


1. 卤蕨Acrostichum aureum;2. 黑面神属Breynia;3, 6. 桃金娘科 Myrtaceae;4. 木棉属Bombax;5. 陆均松属Dacrydium;7, 10. 龙脑香属Dipterocarpus;8. 榕属Ficus;9. 枝毛野牡丹Melastoma dendrisetosum


图4.2 华南地区第四纪主要孢粉类型II


1. 齿叶安息香Styrax serrulatus;2, 3. 红树Rhizophora apiculata;4, 5. 白骨壤Avicennia marina;6. 海莲Bruguiera sexangula;7. 秋茄树Kandelia obovata;8. 玉蕊Barringtonia racemosa;9. 红榄李Lumnitzera littorea;10. 蕈树属Altingia


图4.3 华南地区第四纪主要孢粉类型III


1. 翅子树属Pterospermum;2. 合欢Albizia julibrissin; 3. 水椰Nypa fructicans; 4. 凤凰木Delonix regia;5, 6. 海桑Sonneratia caseolaris;7, 8. 杯萼海桑 Sonneratia alba;9. 黄槿Hibiscus tiliaceus


图5  西南地区常见孢粉照片


1. 金粉蕨属 Onychium;2. 桫椤属 Alsophila;3. 杜鹃属 Rhododendron;4. 冰岛蓼属 Koenigia;5. 沙棘属 Hippophae6, 7. 常绿栎类 Quercus;8. 楝属 Melia;9. 铁杉属 Tsuga;10. 雪松属 Cedrus;11. 罗汉松属Podocarpus;12. 冷杉属 Abies


《中国第四纪孢粉图鉴》所收集的第四纪孢子花粉资料和照片,绝大部分为笔者多年来进行第四纪孢粉研究工作时积累的材料,少部分化石孢粉或现代花粉照片由同行提供,如吕新苗、马庆峰提供了一些西藏湖泊全新世花粉照片;潘安定、张文超、陈雪梅提供了部分干旱半干旱地区的现代花粉照片。经过10 年的工作,笔者集中整理编排了我国第四纪地层常见的孢粉类型显微照相图版。考虑到中国地域辽阔,植被类型复杂,植物种类繁多,相似的形态在不同区域可能属于不同植物种类,《中国第四纪孢粉图鉴》按照西北、北方、东南、华南和西南五个大区编排孢粉显微照相图版,并对这些区域的现代植被和第四纪植被史做了简要概述,还重点叙述了各地区第四纪主要孢粉类型、特点以及常见孢粉种类的鉴定形态特征。


就广义的孢粉学而言,其研究对象应包括所有孢子植物,即藻类植物、苔藓植物及蕨类植物的孢子的形态研究。十多年来大量第四纪湖相沉积孢粉研究中,已将淡水藻类个体数与花粉百分含量或浓度同时列入孢粉研究对象,分别进行古植被与古环境探讨,如盘星藻个体数与花粉浓度同时在孢粉图式中出现,综合讨论湖泊沉积环境。因此,将已发现的淡水藻类植物孢子形态及孢子显微照片,一并编入《中国第四纪孢粉图鉴》。


《中国第四纪孢粉图鉴》共分三章,第一章为我国各地区现代植被和第四纪植被概述,重点叙述了各地区更新世以来古植被与古气候的演变历史;第二章介绍本图鉴中所列出的各地区主要第四纪孢粉类型及其特点,并对不同地区常见孢粉种类的鉴定要点进行对比和鉴别比较,对具地区特点的孢粉科属形态进行了较详细的形态特征描述;第三章为我国各地区孢粉显微照相图版及图版说明。


每个地区的植物孢粉显微照片按植物分类系统,先后以藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物依次排列,编制彩色图版409 幅。其中西北地区图版63 幅,包括蕨类植物孢子7 科、裸子植物花粉3 科和被子植物花粉54 科;北方地区图版63 幅,包括藻类植物孢子5 科、苔藓植物孢子1 科、蕨类植物孢子9 科、裸子植物花粉4 科和被子植物花粉61 科;东南地区图版108 幅,包括藻类植物孢子6 科、苔藓植物孢子2 科、蕨类植物孢子23 科、裸子植物花粉6 科和被子植物花粉117 科;华南地区图版44 幅,包括蕨类植物孢子18 科、裸子植物花粉3 科和被子植物花粉69 科;西南地区图版131 幅,包括藻类植物孢子10 科、苔藓植物孢子6 科、蕨类植物孢子23 科、裸子植物花粉4 科和被子植物花粉85 科。


《中国第四纪孢粉图鉴》所列孢粉科属,是根据现代植物孢粉形态,依据现代植物自然命名法命名的。由于大量的现代植物花粉形态出版物对所列花粉均进行了形态特征(包括术语)描述,加上《中国第四纪孢粉图鉴》的读者对象都熟悉有关孢粉的形态特征及其名词术语,故书中没有对所列科属的孢粉形态进行一一描述,仅对各地区常见的、有地区特色的孢粉类型进行了鉴定特征说明和形态描述。如重点对西北地区的干旱和半干旱植物花粉类型(如蒺藜科、菊科、胡颓子科、伞形科等)进行相似属的鉴定特征比较和形态描述;重点对北方地区的桦木科各属进行形态检索和描述,对松属、冷杉属、云杉属3 属化石花粉形态特征进行了比较;重点对东南地区壳斗科各属进行形态检索和特征描述以及对热带- 亚热带几个难以区分的科的化石花粉进行对比(如冬青科、卫矛科和木犀科;漆树科、五加科和芸香科);重点对华南地区红树林树种的海桑科、红树科进行较详细的形态描述;重点对西南地区松科各属进行比较鉴别。


《中国第四纪孢粉图鉴》孢粉观察所用显微镜是Carl Zeiss 和Olympus 生产的研究级显微镜,均配备了光学分辨率较高的半复消色差物镜(常用到的有40 倍、60 倍和100 倍)。孢粉图像采集由普通数码相机和显微镜专配的高像素CCD 来完成,多数情况下使用数码相机在40倍或60 倍物镜下照相,有些孢粉类型则在100 倍油镜下照相,获得了花粉外壁表面的清晰纹饰。CCD 图像采集的比例尺容易在线直接获取,而普通数码相机则通过手动拍出相应物镜下的测微尺,并保证数码相机的像素不变,通过后期编辑,将比例尺批量地添加到对应的图片中。


孢粉的准确鉴定取决于所能观察到的形态信息量的多少,一般情况下,鉴定人员都希望能观察到孢粉的不同面(比如极面、赤道面)、不同角度、不同聚焦层面(比如上焦面、光切面、下焦面),因此,孢粉形态的工具书里都会尽量多展示不同角度拍摄的同一种类的孢粉照片,我们在《中国第四纪孢粉图鉴》里也同样为同一种类的孢粉提供了数张图片,便于读者对比与鉴别。孢粉的大小信息也是鉴别的参考依据之一,而不同孢粉的相对大小则可以在一个图版上体现出来,所以本书的每一幅图版基本上使用单个比例尺度,这样可以更清晰地了解不同孢粉类型的相对大小。有些较大的孢粉,有时为了排版上的美观,则直接在相应的图片上标出不同的比例尺。


为了便于读者快速查找,《中国第四纪孢粉图鉴》特意把孢粉的文字说明放置于图版下方,分别列出相应照片号码代表的科属或种名(包括中文和拉丁文学名)及重要属种的产地,以增加可读性。每个地区的孢粉显微照片均按藻类植物孢子、苔藓植物孢子、蕨类植物孢子、裸子植物花粉和被子植物花粉顺序排列,在每一类型孢粉内,按科名的拉丁名字母顺序排列,同一科内基本上按属的拉丁名学名的首字母顺序排列,个别图版考虑到图形排版的美观或版面问题,属名的排序稍作了调整,但不影响在同一科内快速查找不同的孢粉类型。凡写有种名的照片均为现代花粉,在种名前写有cf. 的为化石花粉的相似种;有的化石花粉因化石保存及照片不清晰等种种原因不能鉴定到属,就定为“××科未定属”。《中国第四纪孢粉图鉴》所编入的显微照片绝大部分是光学显微照片,少部分为电子扫描和激光共聚焦显微镜照片,在图版说明的序号后分别注明SEM 或LCS 照片。另外,由于壳斗科的栎属(Quercus)花粉种类较多,目前还不能鉴定到种,但可以区分常绿和落叶的两类,《中国第四纪孢粉图鉴》叙述时将常绿栎用Quercus (E)、落叶栎用Quercus (D) 表示。还要说明的一点是,《中国第四纪孢粉图鉴》在介绍各地区植被史的叙述中对年代单位没有进行统一校正,直接引用原作者标注的14C 测年单位“年代/ka BP”,或校正年代“年代/cal. kaBP”。



本文摘编自唐领余、毛礼米、舒军武、李春海、沈才明、周忠泽编著《中国第四纪孢粉图鉴》(责任编辑:孟美岑  胡晓春)前言,内容有删节,标题为编者所加。


中国第四纪孢粉图鉴

唐领余等 编著

北京:科学出版社 2016.12

978-7-03-050568-2


中国第四纪孢粉图鉴》系统总结了我国第四纪化石孢粉类型和各区域代表性孢粉类型鉴别特征。全书分为三章:第一章综述了我国各区域现代植被和第四纪植被史,主要是为了让读者能够便捷了解我国不同地区植被演化历史,认识主要孢粉科属在第四纪孢粉学研究中的重要地位;第二章总结了我国各地区第四纪主要孢粉类型特征,并对易混淆的常见孢粉类型形态特征进行了鉴别对比,归纳了实用鉴定要点;第三章编制了我国各区域的孢粉图版及其说明,按照植物系统分类系统及科一级字母顺序依次排列制作成图版合计409幅,包括300余科,近1000属植物孢子与花粉。


(本期编辑:安 静)


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