澳大利亚维多利亚Koonwarra化石层早白垩世极地生态系统的植被重建：孢粉学与锆石定年研究

为解决澳大利亚Koonwarra化石层（KFB）年代学与古环境争议，研究人员通过21米钻孔岩芯的孢粉学分析及LA-ICP-MS U-Pb锆石定年，重建了早白垩世（早阿尔布期）高纬度湖泊边缘植被群落，揭示以裸子植物（如Alisporites、Araucariacites）为主导的冷温带生态系统，为南半球古气候与生物地理研究提供关键证据。

　　

论文解读

研究背景

早白垩世是地球历史上关键的变革期，伴随被子植物崛起、恐龙鼎盛及现代鱼类演化。南半球高纬度地区的古生态记录尤为稀缺，而澳大利亚维多利亚的Koonwarra化石层（KFB）作为著名的Konservat Lagerst?tte（特异埋藏化石库），保存了鱼类、羽毛、昆虫及植物等丰富化石，却长期面临年代学争议——其沉积时代究竟属阿普第期（Aptian）还是阿尔布期（Albian）？这一争议直接影响对南半球古气候与生物群演化的解读。此外，KFB的古环境存在“冰冻湖泊”与“季节性洪水湖泊”两种假说，亟需多学科证据厘清。

研究方法与技术

瑞典与澳大利亚联合团队对穿越KFB的21米钻孔岩芯（B18-68600）开展系统研究：

1. 孢粉学分析：鉴定30,000余枚孢粉化石，涵盖138个分类单元，统计裸子植物（如Alisporites、Araucariacites）、蕨类孢子及被子植物花粉比例。
2. LA-ICP-MS U-Pb锆石定年：对围岩碎屑锆石测年，限定KFB沉积时代上限为≤114.1 Ma（晚阿普第期），但孢粉组合支持早阿尔布期（Coptospora paradoxa带）。

研究结果

1. 植被组成与古环境

• 优势类群：裸子植物花粉占主导（62.5%），包括种子蕨（Alisporites）、南洋杉科（Araucariacites）和罗汉松科（Podocarpidites），反映以针叶林为主的湖滨植被。
• 次要成分：蕨类（18.3%）和石松类（12.1%）孢子指示湿润环境，而被子植物花粉仅占1-6%，印证其早期扩散阶段的低丰度特征。
• 古气候线索：Cheirolepidiaceae（Classopollis）等耐旱类群稀少，支持冷温带湿润气候，排除极端干旱或冰冻假说。

2. 年代学争议解决
锆石年龄谱显示主峰≤114.1 Ma，但孢粉标志种Coptospora paradoxa和Stoverisporites lunaris的出现，结合裸子植物丰度模式，将KFB划归早阿尔布期，修正了前人阿普第期的观点。

3. 南半球对比
与阿根廷La Cantera组等同期沉积对比，KFB孢粉组合呈现显著的纬度梯度差异，凸显南半球中-高纬度冷温带生态系统的独特性。

结论与意义

本研究通过高精度孢粉学与年代学分析，首次系统重建了KFB的植被群落，确认其早阿尔布期年龄及冷温带湖滨环境，为以下领域提供关键突破：

1. 古气候学：驳斥“冰冻湖泊”假说，证实南半球高纬度地区存在季节性湿润气候；
2. 生物地理学：揭示早白垩世被子植物在南半球的低纬度扩散模式；
3. 地层学：建立Coptospora paradoxa孢粉带与锆石年龄的交叉验证框架，为全球陆相地层对比提供新标尺。

论文发表于《Review of Palaeobotany and Palynology》，标志着极地古生态研究的重要进展。