《Review of Palaeobotany and Palynology》：Phytolith-based vegetational reconstruction from Jumping Grass Marsh, Minjerribah, in the Australian subtropics
编辑推荐：
苔藓硅酸体重建显示澳大利亚东北部湿地苔藓科植物持续存在2.7万年，草类丰度在末次冰期达峰值，全新世因湿度增加扩大了莎草科分布，并检测到冰期后火灾事件及酸性条件。采用多代理协同分析（硅酸体、微 charcoal、硅藻、有机质、粒度分析）验证了该方法在热带-亚热带湿地研究中的有效性。
作者：Manoshi Hazra、Alison Crowther、Patrick Moss、John Tibby、Francesca McInerney、Sangbaran Ghoshmaulik、Melodina Fabillo、Khairun Nisha Bte Mohamed Ramdzan、Kevin Welsh
澳大利亚昆士兰大学环境学院，圣卢西亚，QLD 4072
摘要
植硅体是重建局部过去植被的宝贵工具，尤其是在亚热带澳大利亚富含Restionaceae（灯心草科）的沼泽地中。尽管亚热带澳大利亚对于理解末次冰盛期（LGM）的植被-气候动态具有重要意义，但此前尚未有来自该地区的连续植硅体记录。位于Minjerribah（北斯特拉德布鲁克岛）的Jumping Grass Marsh保存了一段长达2.5米的富含有机物的沉积序列，时间跨度从27千年前一直延续到现代。本研究利用植硅体记录重建了长期植被动态，并评估了湿地植物、草类和火灾对亚热带地区过去环境变化的响应。植硅体以10厘米的间隔提取，根据ICPN 2.0标准鉴定并分类了22种形态类型。来自湿地植物和土壤的现代参考样本有助于分类鉴定，而微炭、沉积物有机质和粒径分析的补充证据则进一步完善了古环境解释。植硅体记录显示，从早期冰期（约27千年前）至今，Restionaceae主导的湿地系统持续存在。在末次冰盛期，草类数量增加，并在冰消期达到峰值（约15.7千年前）。全新世期间（约12-0千年前），水分条件的改善促进了Cyperaceae（莎草科）特定形态类型的扩展。微炭和变色的植硅体表明在约14.4千年前和约3.3千年前发生过火灾事件。硅藻证据（Pinnularia属）表明全新世早期湿地环境呈酸性。现代土壤中Panicoideae（黍亚科）形态类型的增加反映了自然输入和引入的草类。植硅体能够可靠地反映植被历史，从而增强对亚热带湿地的多代理重建。
引言
植硅体是在植物组织中形成的微小硅质体，已成为重建过去植被的重要工具（Albert等人，2006年；Hermans等人，2025年；Hodson，2016年；Piperno，2002年）。即使在花粉或大型化石保存不佳的沉积物中，植硅体的稳定性也使其特别适用于长期古生态学研究（Str?mberg等人，2018年）。与通常提供区域信号且在分类上难以区分草类的花粉不同，植硅体可以区分不同的草亚科（例如Panicoideae、Chloridoideae、Pooideae）（Fredlund和Tieszen，1994年；Twiss，1987年，Twiss，1992年）。在有机质保存情况多变的湿地环境中，植硅体能够提供连续的植被组成和水文动态记录（de Wolf等人，2022年）。当与木炭、硅藻和地球化学指标等补充代理结合使用时，植硅体记录为解释环境变化提供了强大的多代理框架。
澳大利亚的亚热带湿地对气候、火灾和水文变化非常敏感，因此是研究第四纪环境变化的重要档案（Barr等人，2017年；Cadd等人，2018年；Kemp等人，2021年；Moss等人，2013年）。这些生态系统位于热带和温带气候区的交界处，受到印度-澳大利亚夏季季风（Robertson等人，2006年）、厄尔尼诺-南方涛动（ENSO；Trenberth和Caron，2000年；Tsonis等人，2003年）以及十年际太平洋涛动（IPO；Visser等人，2003年）的强烈影响。尽管花粉已被广泛用于重建Minjerribah（北斯特拉德布鲁克岛）的古环境（Barr等人，2017年；Moss等人，2013年；Petherick等人，2017年），但该地区尚未应用植硅体作为植被代理。了解末次冰盛期（LGM，约23-18千年前）、冰消期（约18-12千年前）和全新世（约12-0千年前）的植被-气候动态尤为重要，因为这些时期的植被-气候动态在整个大陆仍存在争议。早期的重建往往强调LGM期间广泛的干旱和植被收缩（Lewis等人，2020年；Lewis等人，2021年），但最近的古气候建模和代理数据表明水分条件存在区域差异，湿地生境得以持续存在（Cadd等人，2024年；Tibby等人，2017年）。因此，需要长期微化石记录来阐明湿地植物、草类和火灾机制在冰期-间冰期过渡期间的生态响应。
昆士兰东南部的Minjerribah拥有复杂的沙丘景观中的多个湿地系统（Hails，1964年；Tibby等人，2017年；Tyler等人，2022年）。这些湿地水文条件孤立且养分贫乏，因此对长期气候变化非常敏感（Specht和Walker，2006年；Tyler等人，2022年）。先前的研究使用花粉、植物大型化石和多代理分析表明，Minjerribah的湿地是长期存在的特征，其中一些湿地保存了从晚更新世到全新世的沉积序列（Barr等人，2017年；Cadd等人，2018年；Kemp等人，2021年；Moss等人，2013年；Petherick等人，2017年）。尽管花粉在Minjerribah提供了高分辨率的植被重建，但其保存情况不稳定且草类花粉的分类分辨率较低，这限制了其在湿地沉积物中的有效性。因此，建立基于植硅体的记录提供了一个有价值的补充代理，能够捕捉局部植被情况。
最近在K'gari（Moon Point、Red Lagoon和Dilli Swamp）进行的研究表明，该地区的几个亚热带湿地是形成泥炭的系统，主要由Empodisma minus等Restionaceae物种主导（Chalmers等人，2025年）。这些Restionaceae湿地是亚热带地区的典型特征，其中密集的Empodisma根系和根茎垫捕获并积累有机物质，促进了厚厚的富碳泥炭沉积物的形成。尽管这些湿地的空间范围相对有限，但它们作为长期碳汇以及在沿海沙丘景观中重建过去植被和气候的档案起着关键作用。
本研究通过分析Minjerribah的Jumping Grass Marsh中2.5米长的沉积岩芯提供了植硅体记录，其基底年龄约为27千年前。将沉积物中的植硅体组合与现代植物和土壤参考样本进行比较，以辅助分类鉴定。还使用了木炭、失重燃烧值（LOI）、粒径分析和硅藻等补充代理来完善古环境解释。具体目标是：（1）利用植硅体重建古植被，特别关注Restionaceae主导的湿地的长期持续性；（2）评估末次冰盛期、冰消期和全新世期间草类数量的变化；（3）将植硅体记录与该地区其他湿地的现有古气候数据（花粉和地球化学数据）进行比较，以解释当时的区域亚热带气候。通过提供澳大利亚东部的首个长期植硅体记录，本研究有助于了解亚热带湿地的恢复力及其在区域植被-气候相互作用中的作用。
区域背景
Minjerribah（北斯特拉德布鲁克岛）位于昆士兰东南部的莫顿湾（27°27’S，153°28′E；图1a），是世界上第二大沙岛，面积为285平方公里（Barr等人，2017年）。大约6000年前（全新世中期），由于海平面上升，该岛与澳大利亚大陆分离（Pye，1993年）。从地理上看，Minjerribah主要由一系列从西北向东南方向的抛物线形沙丘组成，属于一个广泛的沙丘系统的一部分
岩芯采集
2022年7月，在澳大利亚昆士兰北斯特拉德布鲁克岛的Dunwich附近采集了一个长度为2.5米的岩芯（图1d）。该岩芯使用D-section（俄罗斯式）取芯设备采集，该设备采用旋转腔室和快门机制取样。这种取芯器非常适合有机质丰富的积水沉积物，并在采集过程中保持地层完整性。岩芯段以50厘米的间隔采集
沉积物年代学
基于选定岩芯样本的14C数据，使用Bchron软件（Haslett和Parnell，2008年）构建了沉积物的贝叶斯年龄-深度模型（图2）。Bchron允许使用贝叶斯建模方法开发年龄-深度模型及其相关概率。日期使用南半球校准曲线SHCal20数据集进行校准（Hogg等人，2020年）。记录的中位基底年龄为27,071校正年（表1）。
Jumping Grass Marsh植物的植硅体产生模式
植硅体的产生受到遗传、生理和环境因素的复杂相互作用影响。不同植物类群的植硅体在数量、形态和解剖起源上存在差异（Hodson，2016年）。在分析的16种植物中，有14种产生了可识别的植硅体，证明了它们在湿地环境中的潜在用途。
Jumping Grass Marsh中的主要单子叶植物科包括Restionaceae（灯心草科）、Poaceae（禾本科）等
结论
Jumping Grass Marsh的记录提供了Minjerribah植被和水文变化的27,000年重建结果，这些结果基于植硅体，并结合了木炭、失重燃烧值、粒径和硅藻数据。埋藏学评估表明植硅体保存状况良好，但在某些深度处溶解有限，这与某些形态类型的溶解偏好有关。现代植物参考样本增强了Restionaceae Spheroid ornates、Poaceae Bilobates和Rosses的鉴别潜力
致谢
我们承认Minjerribah（北斯特拉德布鲁克岛）及其周边水域属于Quandamooka地区，并感谢Quandamooka Yoolooburrabee原住民公司（QYAC）允许我们开展这项工作。感谢Moreton Bay研究站的Martin Wynne博士在野外工作和样本采集方面的协助，以及昆士兰植物标本馆的Melodina Fabillo、Ron Booth和Tony Bean在植物鉴定方面的帮助。
