印度西高止山脉Nilgiri生物地理区表土植硅体组合对古气候重建的启示

推荐：研究人员针对热带山地生态系统古植被重建中植硅体(phytolith)指标应用的局限性，系统分析了Nilgrite生物地理区(NBR)70个样点的表土植硅体组合。研究发现BILOBATE等形态类型能有效区分C3/C4植被带，并通过形态计量学揭示BILOBATE尺寸与海拔、年均温(MAT)显著相关，为西高止山脉古生态研究建立了现代参照体系。

　　

在印度西高止山脉这片被誉为"生物多样性热点"的奇特山地中，海拔梯度变化塑造了从热带干旱林到温带草原的复杂植被带。然而，这片生态宝库的古环境记录却面临巨大挑战——高温高湿环境使传统花粉等生物指标难以保存，而现有植硅体(phytolith)研究又缺乏系统的现代参照体系。更棘手的是，热带植物普遍存在的"分类冗余"现象（不同物种产生相似植硅体形态）和复杂的埋藏学过程，使得植硅体指标的解释充满不确定性。

为破解这些难题，Gayathri Rajendiran等学者在《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》发表研究，首次对Nilgiri生物地理区(NBR)开展系统植硅体现代过程研究。团队沿300-2400m海拔梯度采集70个表土样品，结合植被调查数据，运用形态分类、判别分析(DA)、主成分分析(PCA)和BILOBATE形态计量学等方法，建立了植硅体-植被-气候的定量关系模型。

主要技术方法

研究选取西高止山脉NBR区域7种植被类型下的70个表土样本（0-3cm深度），通过密度梯度法提取植硅体，按ICPN 2.0标准鉴定29种形态类型。采用判别分析评估植被分类准确性，PCA解析环境驱动因子，并对优势形态BILOBATE进行尺寸测量（总长度和柄长），建立其与海拔、年均温的定量关系。

3.1 植硅体形态类型与表土组合

研究发现29种植硅体形态，其中BILOBATE(11.82%)和SADDLE(11.62%)等6种形态占总量55%，明确显示C₄禾草在低海拔(300-900m)的优势。随着海拔升高，C₃标志形态TRAPEZIFORM SINUATE和木本指标SPHEROID ECHINATE逐渐增多，揭示植被过渡特征。值得注意的是，植硅体对草地覆盖率存在系统性低估（40% vs 实地83%），但对相对优势格局的反映仍可靠。

3.2 判别分析

尽管整体分类准确率达92.86%，但交叉验证显示实际准确率仅55.71%，凸显热带植被过渡带的分类挑战。特别在低海拔干旱林类型间存在显著重叠，而高海拔温带草原则形成独立聚类。

3.3 主成分分析

PCA明确将海拔和年均降水(MAP)识别为植硅体组合的主控因子：PC1(64.9%方差)对应海拔梯度，PC2(12%)反映降水变化，这与全球山地生态系统的环境过滤机制一致。

3.4 形态计量学

BILOBATE的形态变异呈现规律性：总长度(9.2-15.7μm)和柄长(2.6-4.5μm)均随海拔升高而减小(r²>0.85)，与年均温呈强正相关(r²>0.85)。这种尺寸变化可能反映低海拔植物更强的蒸腾作用促进硅沉积，为古温度重建提供了新指标。

讨论与意义

该研究首次在西高止山脉建立植硅体现代过程框架，其多重发现具有范式意义：

1）证实植硅体虽低估绝对草地覆盖率，但能可靠捕捉C₃/C₄植被梯度；

2）揭示BILOBATE形态计量参数可作为古温度代用指标，突破传统形态分类的限制；

3）提出55%的分类准确率实际反映了热带山地植被的连续过渡特性，而非方法缺陷。

这些认识为解读该区湖沼沉积中的植硅体记录提供了关键标尺，尤其有助于重建季风变异背景下山地植被带的垂直迁移历史。研究者特别强调，未来应结合δ¹³C等其他指标，以更全面重建古生态演变。这项奠基性工作不仅填补了西高止山脉古生态研究的空白，其建立的形态计量学方法更为全球热带山地研究提供了新范式。