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花粉-微相耦合定量解析潮间带分带:中国东部杭州湾全新世海平面变化的高分辨率代用指标
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月18日 来源:Quaternary Science Reviews 3.2
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针对中全新世海平面重建中沉积微相诊断精度不足的问题,研究人员通过系统分析杭州湾南岸现代植被分带与花粉传输动力学,首次建立了花粉分布与潮汐高程的定量关系模型。研究发现Pinus花粉负向、Chenopodiaceae花粉正向指示高程变化,提出基于花粉耗竭/富集阈值的高分辨率相对海平面(RSL)重建方法,为全球宏潮汐系统提供了可迁移的高精度代用指标框架。
随着全球海平面加速上升,精确重建历史海平面变化成为预测未来海岸带风险的关键。中全新世作为重要的气候类比期,其海平面波动记录对评估当前海岸脆弱性具有特殊意义。然而在东亚地区,长江三角洲等宏潮汐系统存在沉积微相诊断精度不足、传统生物标志物(如有孔虫和硅藻)保存受限等瓶颈问题,导致关于中全新世海平面是否高于现代仍存在激烈争议。这些争议不仅影响对古海岸地貌演化的认知,更直接关系到对史前文明兴衰机制的理解。
针对这一科学难题,中国国家自然科学基金资助的研究团队选择杭州湾南岸潮滩作为天然实验室,创新性地将花粉分析与沉积微相研究相结合。研究人员通过现代过程校准,首次建立了花粉分布与潮汐高程的定量转换模型,相关成果发表在《Quaternary Science Reviews》上。
研究团队采用多学科交叉方法:1) 基于RTK-GPS的厘米级高程测量构建潮滩数字高程模型;2) 植被样方调查结合表面沉积物采样(45个样点);3) 高分辨率花粉鉴定技术(重点区分Phragmites australis与Spartina alterniflora的花粉形态差异);4) 多元统计分析(聚类分析、主成分分析)量化花粉-高程关系。所有样本均采自杭州湾南岸两个典型剖面(HZS和DPS),覆盖潮间带至潮上带完整环境梯度。
主要发现
植被调查与采样区禾本科主要物种鉴定
通过光学显微镜建立Spartina alterniflora(>32.5 μm粒径或>9 μm环带)与Phragmites australis(<32.5 μm粒径或<6 μm环带)的判别标准,为潮滩植被重建提供新工具。
禾本科花粉的光学鉴别能否更好指示草本植被?
发现Poaceae花粉因兼具风媒/水媒传播途径而缺乏高程指示性,但Spartina alterniflora花粉的富集可间接反映中潮滩环境。
结论
提出创新性海平面重建框架:①Pinus花粉的耗减趋势(R2=0.83)可作为低潮滩高程代理;②Chenopodiaceae花粉的富集阈值(>18%含量)标记高潮滩边界;③建立首个花粉-潮汐高程转换函数,分辨率达±0.15m,较传统硅藻指标提升3倍。
该研究突破性地将花粉分析从定性描述提升到定量重建水平,解决了宏潮汐系统高能环境下生物标志物保存差的难题。特别值得注意的是,提出的Pinus-Chenopodiaceae双指标模型不仅适用于长江三角洲,其原理可推广至全球类似潮汐系统。研究建立的 decimeter-scale(分米级)重建精度,为理解中全新世海平面波动与人类活动响应提供了新视角,对预测未来海岸带演变具有重要实践价值。
讨论部分强调,该方法的优势在于花粉在强潮汐环境中的超强保存能力,且不受沉积物自压实作用影响。但作者也指出,Poaceae花粉的混杂传播途径仍是当前技术瓶颈,未来需结合DNA条形码技术进一步提升分类分辨率。这项研究为国际古海平面研究共同体提供了首个经过严格现代过程校准的花粉代用指标体系,标志着海岸带古环境重建进入"花粉计量学"新阶段。
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