新生代中国植被剧变：气候、CO2与地形协同驱动下的生物群落动态模拟与演化机制研究

本文通过改进的BIOME4-Asia植被模型，首次系统模拟了新生代中国植被动态，揭示气候、CO2浓度与青藏高原（TP）隆升的协同作用机制，为深时气候-植被-生物多样性演化研究提供关键模型基准。

　　

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Regional improvement of the global vegetation model BIOME4

我们选用BIOME家族中的稳态植被模型BIOME4（而非动态模型LPJ）来模拟中国古植被，因其更适用于离散时间切片而非连续时间序列的模拟。BIOME4（Kaplan, 2001; Kaplan et al., 2003）是一个整合生物地理与生物化学过程的平衡态全球植被模型，可预测植被分布、结构及功能（包括碳循环）。

Results

全新世期间，中国的生物群落分布与现今总体相似（图1a–k）。但稀树草原、干旱林地、草原与旱生灌丛以及荒漠生物群系向东扩张至温带森林区，达到最大覆盖范围（图2a）。最显著的东移约发生在经度1.5–2°范围内（图3a），对应距今6–7 ka的中全新世气候最适宜期（MHCO）（图2a；图3e–g），反映了东亚中北部较干燥的条件。

Discussion

本研究应用BIOME4-Asia全球植被模型模拟了新生代中国植被变化。模型经改进和验证后在中国地区的生物群落预测中表现准确。由于古气候和地形输入数据为“人工构建”，且未纳入古海陆分布掩膜，本次模拟结果不应解读为特定地质时期“真实”的生物群落分布，而是突出了气候、大气CO₂浓度与地形变化的联合效应。

Conclusions

经改进和验证的BIOME4-Asia模型，在基于现代气候空间叠加人工构建的古气候异常及调整地形的驱动下，模拟了新生代以来中国的生物群落变化。森林生物群系在温暖湿润气候、高pCO₂及低青藏高原海拔时期（尤其是66–40 Ma）向北和西扩张，取代非森林群落；而在寒冷干燥、低pCO₂和高原海拔时期（特别是2 Ma–21 ka），森林向南退缩，草原与荒漠东进，高原干苔原扩张。其他时期模拟结果与现代分布相近。总体而言，气候变化、CO₂浓度与青藏高原隆升共同塑造了中国新生代植被动态，与模型模拟、孢粉-宏体化石证据及系统基因组学研究一致。未来需整合先进气候模型模拟的古气候数据、古地形-海陆重建及古土壤属性，以降低模拟不确定性。