《Review of Palaeobotany and Palynology》:Modern palynological assemblages from nearby Mediterranean coastal lagoons: Implications for palaeoecological interpretation
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本研究采集意大利托斯卡纳Burano和Orbetello潟湖22个表层沉积样本,分析花粉、非花粉颗粒及碳颗粒组成,结合水化学参数,揭示地形和水文对花粉沉积的影响,其中Orbetello因复杂水文动力导致沉积方差仅26.7%,而Burano为58.1%。研究为解读化石记录及制定生态保护策略提供科学依据。
Federica Badino|Adele Bertini|Matteo Pili|Rossano Ciampalini|Davide Baroni|Giacomo Querci|Cècile Vittori|Jean-Philippe Goiran
佛罗伦萨大学地球科学系,G. La Pira街4号,50121佛罗伦萨,意大利
摘要
特定地点的现代花粉组合对于解释化石记录至关重要,然而它们与当地条件和周围景观的关联往往了解不足。本研究提供了来自意大利托斯卡纳地区Burano和Orbetello浅水湖底层沉积物的现代花粉学数据集,这是更广泛项目的一部分,该项目还包括来自同一流域的化石沉积物岩芯分析。对空间分布的样本进行了粒径、花粉、非花粉类孢子以及筛分木炭的分析,并在每个地点测量了水的物理化学参数。陆地花粉组合主要反映了区域性的风媒植被情况,但存在明显偏差:森林类植物被过度代表,而开阔地带(尤其是谷物作物和葡萄园)则被低估。由于Pinus和Olea花粉在人类驱动的景观变化中的关键作用,对其的现代校准特别有参考价值。筛分木炭(粒径125微米)作为当地火灾的指示物,其分布不均,并与Glomus菌类孢子相关,表明还存在通过径流传播的现象。在Burano湖,花粉沉积更多地受到形态测量和沉积学因素的影响(解释了98.1%的变异),而在Orbetello湖这一比例仅为26.7%,反映了后者更复杂的水动力条件。在水生生物群中,盐度范围广泛时,盐生大型植物占主导地位,这主要受水深和盐度控制,并与溶解氧有关。微藻类群落对温度和营养物质可用性有响应,有害藻类(Alexandrium属)的高浓度表明存在生态压力。总体而言,这一现代空间数据集为解释化石记录和重建过去的环境变化提供了特定地点的框架。它还展示了将古生态学研究与现代数据相结合,将科学知识转化为生物多样性保护实际应用的潜力。
引言
现代至近期的花粉组合在古生态学研究中被广泛使用。这些数据包括数千个地表样本,通常来自不同的环境背景,并在空间上广泛分布(例如,Davis等人,2020年)。现代花粉数据通常从苔藓垫或厌氧环境中获取,如湖泊、沼泽和河口沉积物的表层,这些环境收集花粉的方式略有不同(Lisitsyna等人,2012年)。一些作者强调了分析来自流域地表沉积物的现代花粉的重要性,因为湖泊沉积物是古生态学研究中化石花粉的主要来源(Sepp?等人,2004年;Qin等人,2015年)。
使用特定地点的数据集——即从与化石记录相同流域采集的地表样本(例如,Castro-Parada和Sobrino,2022年;Wang等人,2025年)——对于表征影响花粉扩散模式的局部因素特别有价值,包括传播方式和距离母株的距离(Matthias和Giesecke,2014年;He等人,2024年),以及花粉在流域内的传输、沉积和保存情况(例如,García-Moreiras等人,2015年;Frazer等人,2020年)。
花粉百分比并不直接反映植被覆盖情况,因为它们受到花粉产生量、沉积盆地大小和类型等因素的影响(Jacobson和Bradshaw,1981年;Sugita,1994年;Hicks等人,2001年)。因此,已经开发了几种理论模型来估计小型封闭流域中的花粉来源区域(例如,Sugita,2007a;Sugita,2007b),尽管这些模型通常只考虑风作为主要的花粉传输机制。然而,在许多现实情况下,这些模型并不容易应用,因为实际条件与设计它们的理想环境存在显著差异。这在经过大量改造的地区和具有强水文连通性的环境中尤为明显,这些因素会影响花粉的输入、扩散和沉积。
在积水沉积环境中,地中海沿岸湖泊代表了花粉学重建的一个特别具有挑战性的环境(Santos等人,2001年;Marco-Barba等人,2013年;Niccolini等人,2025年)。这些流域沿着从陆地硬叶林到灌木丛和灌木林,再到喜湿的完全水生环境(包括沿海海洋环境)的陡峭生态过渡带分布。因此,它们接收来自风和水的多重花粉输入,同时受到大陆排水动力学和海洋流入的影响。在这些浅水湖中,水生生物是主要的初级生产者,在维持水生生态系统功能中起着关键作用(Obrador和Pretus,2012年;Thomaz,2023年)。由于与陆地过程紧密相连,水生生态系统能够捕捉到局部和外部尺度上的干扰(Dinis等人,2020年;Soria等人,2022年)。在地中海湖泊中,这种干扰可能导致特化物种的丧失和更普遍物种的增殖(Pasqualini等人,2017年),以及频繁的藻类爆发和氧气耗尽事件(Newton等人,2018年)。近几十年来,越来越多的报告记录了浮游植物群落中甲藻类(尤其是潜在有毒的Prorocentrum属和Alexandrium属)的优势地位,这些藻类会导致有害藻华(HABs)(Xiao等人,2018年;Fischer等人,2020年)。由于水下植被数据的有限性和水生环境的动态性,模拟水生花粉与植被的关系更加具有挑战性。此外,湖泊混合和扩散过程可能显著影响花粉的传播,从而降低其作为水生植物空间分布指标的有效性(Xu等人,2016年)。尽管如此,现代水生花粉数据仍然有助于了解沿化学和物理梯度不同湖岸和湖底栖息地的群落情况(例如,Medeanic等人,2016年)。
在本文中,我们介绍了地中海地区的两个案例研究:非潮汐的Burano和Orbetello浅水湖(WWF绿洲,托斯卡纳,意大利;图1)。在这两个流域,收集了空间分布的地表沉积物,以分析沉积学、花粉学以及微观和宏观木炭颗粒在物理化学梯度上的变化。这项研究是更广泛项目的一部分,该项目还包括对同一流域的化石沉积物岩芯的分析,具体包括Orbetello西部的OLP11-B岩芯和Burano流域的LB5B岩芯(图2)。所得数据集为解释化石记录提供了特定地点的花粉学信号校准,为解释化石记录提供了宝贵的基础。最终,这项研究展示了整合花粉学数据以指导生物多样性保护工作并制定有针对性的管理策略的潜力。
研究区域
研究区域包括位于地中海中部的Orbetello和Burano沿海湖泊(托斯卡纳,意大利)。这两个流域由大约8000至4000年前形成的海滩-沙丘系统与海洋分隔开(D'Orefice等人,2022年),最近又进行了进一步研究(Brocard等人,2024年)。如今,海洋与湖泊之间的连接通过人工渠道维持(图2)。这两个湖泊面向第勒尼安海,该海域最近经历了海平面
采样
2022年6月下旬,从Burano和Orbetello湖泊的22个地点采集了底层沉积物,并对其进行了粒径、花粉学和筛分木炭含量的分析(图2)。采样地点的选择基于空间代表性,并通过GPS记录(精度约为20米)。使用Van Veen抓斗(容量0.5升,采样面积约126平方厘米)从深度在72至178厘米之间的水柱中采集了最深10厘米的底层沉积物
样本概述与保存
分析了22个底层沉积物样本:15个来自Orbetello湖泊,7个来自Burano湖泊(图2)。花粉和非花粉类孢子(NPPs)的保存情况总体良好。我们鉴定出了154种花粉类型和58种NPP类型。总花粉浓度范围在14,058至74,623粒/克之间,除了ORB-8样本,由于其高含沙量(98%),几乎不含花粉。沉积物主要由细砂到粉砂质粘土组成(图3)。
主要风媒树种的花粉来源
将Orbetello和Burano流域的陆地花粉输入与植被分布和当地风模式进行比较,有助于了解湖泊中花粉的大气传输情况。两个湖泊中的陆地花粉输入大致反映了15公里范围内的局部到区域性的主导植被类型(图5)。也检测到了背景植被信号,这由Fagus花粉的存在表明,其来源种群位于大约
结论与最终评论
本研究提供了来自意大利托斯卡纳Burano和Orbetello湖泊底层沉积物的特定地点现代花粉学数据集,揭示了花粉的代表性、传输和沉积过程,以及当地环境变量的影响。其中一个主要意义在于使用这一本地校准集来研究两个化石记录——Orbetello西部的OLP11-B岩芯和Burano流域的LB5B岩芯——旨在重建
未引用的参考文献
Mastrocicco和Colombani,2021
Selvi和Stefanini,2005
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了LabEx IMU URBO & ZOONOSOI科学计划和佛罗伦萨大学的支持。F.B.和A.B.由国家恢复与韧性计划(NRRP)资助,具体为第4任务第2部分的第1.4投资计划,招标编号3138,2021年12月16日发布,经意大利大学和研究部2021年12月18日第3175号法令修订,该计划由欧盟——NextGenerationEU资助。项目代码CN_00000033,特许令编号1034,2022年6月17日通过