论文题目晚中新世云南先锋植物群及古气候的定量重建.docx

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论文题目晚中新世云南先锋植物群及古气候的定量重建

1论文题目：

晚中新世云南先锋植物群及古气候的定量重建

作者：

星耀武博士

导师：

周浙昆研究员

刘裕生博士

摘要：

通过对采自先锋盆地植物化石的研究，恢复了该植物群的基本面貌，并且利用3种方法定量恢复了先锋植物群的古气候，探讨了新近纪以来云南植被类型和古环境的变化。

主要研究结论如下：

1）通过初步鉴定该植物群含植物34种，分属9科，21属，另有29个未鉴定的形态种。

34种植物中，包括2种裸子植物，其余全为双子叶植物。

其中以壳斗科、樟科含种数量最多，占较大优势。

因此，先锋植物群是一个以壳斗科、樟科植物为主的亚热带植物群。

2）利用CT扫描技术对植物群中的松科三维球果化石进行了详细地研究发表了松属，铁杉属各一个新种，分别为Pinusprekesiya和Tsugamiodumosa。

松属新种Pinusprekesiya的发现支持了分子生物学认为P.kesiya和P.yunnanensis有可能在早上新世分化的观点，而不是以往所认为的两个种是在始新世分化。

并提出一个假说，随着青藏高原在新近纪的持续隆起及季风气候的逐渐加强，滇中高原及以北地区逐渐变得干旱，温度也更低，P.prekesiya开始向两支分化，一支逐渐适应更加干旱的环境，演化成为P.yunnanensis；另一支仍生活中较湿润的山地地区，分化成为P.kesiya。

铁杉属新种Tsugamiodumosa的最近亲缘种是Tsugadumosa。

该新种是云南铁杉属大化石的最早记录。

T.miodumosa的发现支持了分子生物学认为T.dumosa可能在中新世时分化出来，并且认为T.dumosa的祖先类群在亚洲的观点。

通过铁杉属化石记录的研究认为，铁杉属是由于青藏高原抬升后导致了气候的变凉和生境的多样化才逐渐演化而来。

3）三种方法得到的年均温（CA：

17.2-18.0°C；CLAMP3B-Revised：

15.7±1.33°C；LMA：

17.2±1.6°C）都稍高于植物群现代年均温，说明晚中新世时，先锋盆地年均温稍高于现代。

利用CA和CLAMP重建的先锋植物群的年均降水分别是1206-1537.4mm和1297.0±184.7mm，两者均明显高于现代的年降水（1003.2mm）。

说明在晚中新世时，当地气候要比现在更湿润。

与所模拟的中新世平均降水比现代高的结论相吻合，且这种趋势在欧洲中部和中国多个中新世古气候恢复的研究中被证实。

两种方法计算的湿润月和干旱月的降水都有明显差别，说明当时已经有了明显的季节变化，但是由于晚中新世时干季降水远大于现在，所以当时的季节变化没有现在明显。

利用共存法的原理恢复了先锋植物群的古海拔，结果为1330-1500m，比现今海拔2200m低，说明自晚中新世以来先锋植物群至少抬升了700m。

4）通过云南新近纪植物群化石记录和古气候资料的对比，探讨了云南新近纪以来的古环境变化。

认为中新世时，云南植物群多是以壳斗科、樟科等为优势的常绿阔叶林的植被类型，气候普遍温暖且湿润，中新世到上新世气温和降水变化不大，可能与一些植物群恢复古气候区间较大有关。

而晚上新世以后，气温有了一定的下降，降水有了很大减少，植物群中适应高寒环境的成分增多，尤其是高山栎化石的大量出现，说明了这个时期出现了较剧烈的环境变化，环境变得寒冷而干燥，但温度下降幅度小于高纬度植物群的古气候变化。

这也说明晚上新世以后的全球变冷对低纬度植物群的影响较小。

5）利用旱季降水占全年降水的百分比和雨季旱季降水差值占全年降水的百分比两个指标探讨了自中新世以来季风强度的变化。

两个指标的计算结果都表明晚中新世时虽然有干湿季节的变化，但是没有现在明显，说明自新近纪以来，云南地区季风强度有了很大的增强，而且也证明这两个参数可以很好地反映季风强度的变化，可以为讨论季风的演化提供较好的参考。

、

Abstract：

TheXianfengfloraanditspalaeoclimtewerestudiedusingthreequantitativemethods.ThevegetationandclimaticchangeinYunnanwerealsodiscussedinthispaper.Theresultsaresummarizedasfollows:

1）34speciesbelongingto9families,21generawereidentifiedinXianfengflora.ThedominantfamiliesareFagaceaeandLauraceae.Mostgeneraaretropicandsubtropicdistribution.Consequently,XianfengfloraisatypicalsubtropicfloradominantedbyFagaceaeandLauraceae.

2）Twonewconiferousspecieswereidentified,PinusprekesiyaandTsugamiodumosa.P.prekesiyasp.nov.,whichbelongstosubsectionPinusofsubgenusPinusshowsacombinationofcharactersofP.kesiyaandP.yunnanensis,buthasacloseraffinitywithP.kesiyawhichdistributesinthehumidregionofYunnanandthereforesuggestsamorehumidclimateincentralYunnanduringthelateMiocenethantoday.ThegeneralcoolingtrendduringthelateNeogeneandtopographicchangeduetothedramaticTibetanupliftmighthavecauseavicarianceoriginofP.kesiyaandP.yunnanensisfromtheancestralP.prekesiya.

   TsugamiodumosashowsaclosestaffinitywithT.dumosaandmightrepresenttheancestralstockofT.dumosa.ThediscoveryoftheTsugaconeconfirmedthepresenceofTsugaintheMioceneofsouthwesternChinaandrepresentstheearliestTsugamegafossilrecordinChina.ThenewspeciesprovidesfossilevidencetosupportmolecularphylogenystudythatT.dumosamightbedifferentiatedintheMiocene.ItalsosupportthehypothesisthatdiversificationofthegenusoccurredmainlyduringMioceneandPliocenetimeasglobalclimatecooledandnewhabitatsformedinresponsetomajororogenicevents.

3）TheMATsresultsfromthreemethods（CA:

17.2-18.0°C；CLAMP3B:

15.7±1.33°C；LMA:

17.2±1.6°C）arehigherthanpresent.ThisindicatesthattheclimateatlateMioceneiswarmerthantoday.TheMAPsfromCAandCLAMPare1206-1537.4mmand1297.0±184.7mmrespectively,whicharehigherthantoday（1003.2mm）obviously.ThisindicatesthattheclimateismorehumidinlateMiocene.Thedifferencesbetweenprecipitationinhumidseasonanddryseasonsuggesttheexistenceofseasonality，butnotsostrongastoday.ThepalaeoelevationwasreconstructedusingCAmethod;theresultindicatesalowerelevation（1330-1500m）ofXianfenginlateMiocenecomparedtotoday.

4）Thepalaeoenvirmentalchangewasdiscussedbasedonthecomparisonsoffossilrecordsandpaleoclimateconstructions.Theresultsshowthat,atlateMiocene,mostflorasrepresentedever-greenforestsdominantedbyFagaceaeandLauraceaeetc.TheclimateofYunnaninMiocenewaswarmerandmorehumidthantoday.AtPlioceneage,thevegetationtypeinWestYunnanisstilltypicalever-greenforest,whileintheSanyingflora,thespeciesadapttocoldenvironmentlikeQuercussect.Heterobalnusincreasedgreatly.

5）Twomonsoonsensitivityindiceswereusedtoillustratethechangeofsensitivityofmonsoonclimate.Theresultssuggestlowerseasonalityandmonsoonsensitivity,especiallythewintermonsoonsensitivityduringlateMiocene.

2论文题目：

壳斗科栎属果实的生物学研究

作者：

夏珂博士

导师：

周浙昆研究员

HughW.Pritchard教授

摘要：

广义的栎属（Quercus,Fagaceae）包括青冈亚属（subgenusCyclobalanopsis）和栎亚属（subg.Quercus），广泛分布于北半球的热带、亚热带和温带森林，其中的许多种类还是北半球森林的主要建群种和优势种。

栎属是生产顽坳性种子的植物最重要的组成部分之一。

它的种子/果实的生物学研究是顽坳性种子生物学研究的重要内容，对于理解顽坳性种子的生理学机制和生态意义都有着重大的意义。

栎属的青冈亚属主要分布在亚洲热带和亚热带，该亚属种类丰富，许多种类是亚洲常绿阔叶林的优势种。

但是迄今为止，青冈亚属的果实/种子生物学研究几乎还是空白。

为了全面地了解栎属果实的生理特性，填补青冈亚属果实/种子生理学研究的空白；为了进一步理解栎属果实的生理特性及其与生态环境的关系，并有效地保护栎属植物，本论文研究了11种采自中国的青冈亚属和11种采自中国和欧洲的栎亚属植物果实的脱水耐性和它们的萌发特性，并定量研究了其中9种栎属植物果皮的形态解剖学特征，测定了其中18种栎属植物果实的含油量，并对滇青冈（Q.schottkyana）果实的年产量和锥象甲（Curculiosp.）的种群动态做了相关性分析，研究发现：

1.青冈亚属与栎亚属果实都属顽拗性，但果实对于脱水的反应在种间和种内表现出了明显的差异。

2．栎属植物的果脐占果皮表面积的4％－37％，是大多数种类吸收水分的主要部分。

水分由维管束直接迅速地进入果脐，并沿果皮不分化层中的维管束到达果皮各部分，形成一个水分传输的纵向系统。

栎属果皮的形态解剖学特征能够影响果皮各部分的水流通量和水流量，并造成了栎属果实种间脱水速率的差异。

3.青冈亚属果实大多适宜在较高的温度（25°C）下萌发。

低温可以降低青冈亚属果实的萌发速率，最终可能影响果实的萌发率，但不影响栎亚属果实的萌发率和萌发速率。

青冈亚属和栎亚属果实萌发特性的差异表现出了它们对生态环境的适应。

4.青冈亚属果实的含油量（0.70－3.77%）显著低于栎亚属果实的含油量（1.48%－18.01%）。

该结果与已报道的另39种栎属果实的含油量的数据相结合，表明栎属果实的含油量在亚属间和亚属内有与栎属分类学相关的差异性。

5. 滇青冈果实的年产量有着明显的年际差异，一平方米的滇青冈纯林一年可以生产果实245－854粒，但其中14%－48%的果实会受到虫害。

5－6月的降雨量可以影响滇青冈果实的年产量而9月和11月“干季信号”（低降雨量）能够引导滇青冈果实散播高峰期的开始和散播期的结束。

滇青冈果实的产量与锥象甲种群有着密度制约关系。

这种关系使得滇青冈和锥象甲的种群大小在相应的范围内以相同的趋势变动，呈现出周期性的循环。

Abstract：

ThegenusQuercusconsistsofsubgeneraQuercusandCyclobalanopsisandhasapproximately531species,makingthisthelargestandmostwidelydistributedgenuswithintheFagaceaefamily,occurringthroughouttemperateandsubtropicalmontaneareasoftheNorthernHemisphere.Theoccurrenceofrecalcitrant（desiccation-sensitive）seededplantsiscommoninthegenusQuercus,makingitoneofthekeygeneraforunderstandingthephysiologyandtheecologyofrecalcitrantseeds.Duetohabitatlossandpoorregeneration,somepopulationsofthegenusQuercusarenowdeclining.Moreover,thelimitedavailabilityofgood-qualityseedmayleadtoitsnaturalregenerationproblems.Tounderstandthecauseofthepopulationdeclineandtoconserveiteffectively,knowledgeontheseed/fruitbiologyofQuercusisnecessary.Despitethis,theseed/fruitbiologyoftheAsianQuercusspeciesislargelyoverlookedandtheseed/fruitbiologyofQuercussubgenusCyclobalanopsis,whichispredominatelydistributedacrosstropicalandsubtropicalAsia,islesswelldocumented.ToprovidenewdataonthefruitbiologyofsubgenusCyclobalanopsisandtounderstandthefruitphysiologyandecologyofthegenusQuercuscomprehensivelyforaconservationaim,thegerminationanddesiccationresponseof11speciesofsubgenusCyclobalanopsis（fromSandSWChina）and11speciesofsubgenusQuercus（frombothSWChinaandEurope）wereinvestigated.Theanatomiccharacteristicsofthefruitcoatswasanalysedon9ofthesespeciesandtheoilcontentswerequantifiedfrom18ofthesespecies.Inaddition,astudywascarriedoutover4yearsonthefruitproductionofQ.schottkyana（subgenusCyclobalanopsis）tofillthegapinknowledge.Thedatademonstratethat:

1.All22speciesofsubgenusCyclobalanopsisandsubgenusQuercushaddesiccation-sensitive（recalcitrant）fruits.Forthese22specieswhichhadfruitdrymassesspanning0.57to6.41gandseedcoatratiosspanning0.15to0.48,therewerewidedifferencesindryingrates（0.26-4.10%d-1）.Thesedifferenceswereindependentoffruitmassandseedcoatratio,butwererelatedtothemorphologyofthefruitcoat.

2.Thescar,composing4%to37%（surfacearea）ofthewholefruitcoat,wasfoundtobethemainwaterpassageformostspecies.Watertransferreddirectlyandquicklythroughthescar.Fromthescarthroughtothepericarpandendingattheapex,therewasalongitudinalpassageofwaterflow.Theanatomiccharacteristicsofthefruitcoatscontrolledthewaterflux,whichfurthermoreintroducedthewidedifferencesindryingratesbetweentheQuercusspecies.

3.IncomparisontospeciesofQuercussubgenusQuercus,fruitsinsubgenusCyclobalanopsisgerminatedfasterandmosthadmaximumgerminationatthehighesttemperatureof25°C.Atlowertemperatures（15°C,20°C）,germinationofsubgenusCyclobalanopsiswasslowerandthegerminationpercentageofmostspecieswasdecreased,butgerminationofspeciesinsubgenusQuercuswasnotaffectedattheselowtemperatures.Thethermalrequirementsforthegerminationofthesetwosubgenerasuggestedanadaptabilityofthesefruitstotheirhabitats.

4.FruitoilcontentofsubgenusCyclobalanopsis（0.70%to3.77%）wassignificantlylowerthanthatofsubgenusQuercus（1.48to18.01%）andacrossthe18speciesstudied,moisturecontentofthestoragetissue（cotyledons）wasnegativelyrelatedtofruitoilcontent.Thesedatawerecombinedwiththatfromtheliterature,resultinginatotalof57species,andmappedagainstthecurrentphylogenyforQuercustorevealthehighestfruitoilcontentsassociatedwithsect.Lobatae.

5.ThefruitproductionofQ.schottkyanavariedmarkedlybetweenyears.EachsquaremeterofQ.schottkyanapureforestproduced245-854fruitsbut14%-48%ofthemwereinfectedbyweevils（Curculiosp.）.TheannualproductionofQ.schottkyanawasmostlikelyaffectedbytheaveragemont