青海湖第四紀(jì)孢粉分析

青海湖第四紀(jì)孢粉分析

楊慧秋等人在20世紀(jì)60年代對(duì)西湖進(jìn)行了全面研究，但由于當(dāng)時(shí)的條件，他們無法從湖心獲得14c時(shí)代的硫酸鈉數(shù)據(jù)。為了進(jìn)行青海湖第四紀(jì)以來的自然環(huán)境變遷的研究,中國、澳大利亞、瑞士的科學(xué)家合作,于1985年6月用Piston取樣器,在現(xiàn)湖區(qū)水深25.5m處的湖底,鉆取了4.5m長的巖芯柱,并于1986年5月從青海湖二郎尖階地(海拔3196.48m)鉆取井深155.16m的巖芯,兩孔取得了具有時(shí)間序列的孢粉分析資料。青海湖區(qū)半干燥草原區(qū)青海湖位于東經(jīng)99°36′—100°47′,北緯36°33′—37°15′,為一深居內(nèi)陸的大型高原清泊,處在大通山、日月山、青海南山三山環(huán)抱之中,與柴達(dá)木成鹽盆地相毗鄰。面積約為4635km2,湖面海拔3196m,最大水深為28.7m。盡管湖區(qū)河流有四十余條,但大部分為間歇河,湖區(qū)北部河流多而長,其中以布哈河為最長,流量最大,占入湖總流量的一半。湖區(qū)因受新構(gòu)造上升的影響,形成不同時(shí)代的夷平面,湖岸發(fā)育多級(jí)階地。湖區(qū)1月份平均氣溫為一12.7℃,極端最低溫一30℃,7月份月均溫12.4℃,極端最高溫28℃,全年平均溫度為0.9-2.7℃。在湖區(qū)北緣剛察氣象臺(tái)站記錄,>10℃的年積溫只有267.3℃。盡管湖區(qū)年降水量為377—395mm,一般北部降水較其它地方稍高。由于年蒸發(fā)量為降水量的3.8倍,因此,湖區(qū)屬較高寒半干燥草原氣候。青海湖區(qū)植被現(xiàn)劃為環(huán)湖高寒灌叢、高寒草甸草原區(qū)植被成分比較單一,距湖的外圍為芨芨草(Stipasplendeus)草原,局部地段種有青稞、油菜等耐寒、耐旱農(nóng)作物。芨芨草草原外圍為嵩草屬(Kobresia)草原化、沼澤化草甸,環(huán)湖山地海拔較高地段的陰坡、半陰坡分布有金露梅(Dasiphorafruticosa)-毛枝山居柳(Salixoritrepha)為主的高寒灌叢,湖中水生植物有蓖齒眼子菜(Potamogetonpectinatus)、川蔓藻(Ruppiamaritima)和莎草科的個(gè)別屬,另外還有絲藻屬(Conferra)。本區(qū)北部的祁連山局部陰坡(海拔2,500—3,000m)分布有青海云杉(Piceacrassifolia)和青桿(Piceawilsonii),山地的局部陽坡分布有祁連山圓柏(Sabinaprzewalskii)疏林,西部為柴達(dá)木荒漠區(qū),東南部為湟水、黃河流域森林溫性草原區(qū),其中在3,000m以下局部山地陰坡分布有青海云杉、青桿,更低則有櫟屬(Quercus)和松屬(Pinus)以及虎榛子(Ostryopsisdavidiana)灌叢,在谷地有暖溫帶喬木樹種和農(nóng)作物,只有在青海湖區(qū)與大通河間的大通山區(qū)植物的分帶較明顯,并在2,400—3,150m的森林帶生長著西伯利亞白楊(Populussuaveolens)、山楊(P.davidiana)、榆屬(Ulmus)、柳屬(Salix)、樺屬(Betula)、檜(Sabinachinensis)、松、云杉等喬木,林下灌叢有杜鵑(Rhododendronsp.)、花楸屬(Sorbus),蕨類植物單調(diào),只見蕨(Pteridiumaquilinum)。蕨類植物花粉通過對(duì)QH85-14C鉆孔剖面取得的47塊孢粉樣品分析,樣品間距除個(gè)別為6cm和12cm外,其它樣品均為10cm。分析結(jié)果表明,大多數(shù)樣品富含孢粉,除個(gè)別外,每號(hào)樣統(tǒng)計(jì)5張蓋玻片(蓋片22×22mm2),統(tǒng)計(jì)數(shù)多在300粒以上,最多時(shí)達(dá)1,994粒。本鉆孔共統(tǒng)計(jì)花粉35,400粒,分屬40多個(gè)科屬,其中針葉喬木有冷杉屬(Abies)、云杉屬(Picea)、松屬(Pinus)、柏科,還見個(gè)別的鐵杉屬(Tsuga)、雪松屬(Cedrus)、羅漢松屬(Podocarpus)等再沉積花粉;落葉闊葉喬、灌木植物有樺屬(Betula)、櫟、榛屬(Corylus)、榿木屬(Alnus)、榆屬(Ulmus)、椴屬(Tilia)、胡桃屬(Juglans)、柳等;旱生灌木、半灌木、草本主要有麻黃屬(Ephedra)、白刺屬(Nitraria)、蒿屬(Artemisia)和藜科等;濕生、中生草本有唐松草屬(Thalictrum)、莎草科、蓼科等;此外還見水生、沼生草本植物,如:香蒲屬(Typha)、眼子菜屬(Potamogeton)、雙星藻屬(Zygnema)、盤星藻屬(Pediastrum)。引人注目的是在巖芯中找到了川蔓藻(Ruppiasp.)的種子;蕨類中則有水龍骨屬(Polypodium)、中國蕨屬(Sinopteris)和中華卷柏(Selaginellasinensis)等。在計(jì)算孢子花粉百分比含量時(shí),除計(jì)算各類孢粉占孢粉總數(shù)的百分比外,為了進(jìn)一步地了解喬木、灌木及草本植物的組成,較真實(shí)的反映植被面貌,我們分別計(jì)算了各類喬木植物花粉總數(shù)的百分比和各類灌木、草本占灌木及草本花粉總數(shù)的百分比。為了更好地解釋孢粉圖式,我們對(duì)湖區(qū)進(jìn)行了表土孢粉分析和微機(jī)數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)依據(jù)孢粉組合和巖性特征,結(jié)合14C年齡,我們從中選出12種有代表性的孢粉類型作出QH85-14C孔孢粉圖式,進(jìn)而從下至上劃分為五個(gè)區(qū)域性孢粉組合帶(圖1):深450—400cm,巖性為灰綠色粉砂質(zhì)粘土。14C測年表明,該帶大致代表距今11.000—10,000年。本帶以旱生的灌木和草本植物花粉占優(yōu)勢,伴生有少數(shù)溫帶針葉和落葉闊葉喬木樹種的花粉。①喬木花粉含量通常低于孢粉總數(shù)的20%,唯在425cm處,按沉積速率推算距今大約為10,625年左右,花粉含量達(dá)50%,本帶喬木中以樺占優(yōu)勢(38%),在喬木達(dá)高峰時(shí),樺的花粉可以達(dá)到喬木花粉總數(shù)的58%,而寒溫性針葉林主要樹種的冷杉、云杉和松的花粉含量卻較少。(2)灌木及草本含量均在70%以上,有時(shí)高達(dá)95%,其中以耐旱和耐鹽堿的蒿為主,占草本、灌木植物花粉總數(shù)的65%以上,其次為禾本科(Gramineae)、唐松草和荒漠鹽生植物藜科、麻黃、白刺。(3)蕨類植物孢子的含量與本帶喬木植物花粉具有同步增長,但其含量甚微,僅見水龍骨科的個(gè)別孢子。深400—320cm,巖性為棕褐色條帶狀粉砂質(zhì)粘土。年齡為距今10,000—8,000年。本帶是Ⅰ帶向Ⅲ帶的過渡帶,以喬木花粉含量增加,草本及灌木花粉含量減少為特征。(1)喬木植物花粉的含量較Ⅰ帶增加,通常大于孢粉總數(shù)的20%,其中仍以溫性落葉闊葉樹種樺的花粉占優(yōu)勢,最高占喬木花粉總數(shù)的86%,一般均在50%以上,而冷杉花粉含量很少。值得注意的是在深365cm樣品(推算年齡為距今9,125年)的孢粉組合中,喬木花粉的含量上升為占孢粉總數(shù)的58%,盡管該樣仍以樺占優(yōu)勢,但云杉、松的花粉含量有所增加,同時(shí)還出現(xiàn)喜溫的落葉闊葉喬木樹種櫟的花粉,且含量占組合的6%。(2)灌木及草本中仍以蒿占優(yōu)勢,但在喬木植物花粉出現(xiàn)高峰值時(shí),蒿降低,而麻黃、藜則相應(yīng)增加,與此同時(shí),中生、濕生草本植物如:唐松草、莎草科和蓼科的花粉亦增加。(3)蕨類植物孢子除有少數(shù)水龍骨孢子外,還見個(gè)別中國蕨孢子,所占比例均很小,即使在喬木達(dá)高峰時(shí),也不足3%。深320—140cm,巖性下部為灰綠色粘土,上部為灰褐色粘土。14C測年為距今8,000—3,500年。本帶突出特征是喬木花粉含量占絕對(duì)優(yōu)勢,一般在50%以上,在深275cm(推測年齡為距今6,875年)樣中,喬木植物花粉高達(dá)86%,蕨類植物孢子含量也相應(yīng)較高。(1)喬木植物以喜溫干的松和云杉等針葉樹花粉占優(yōu)勢,其次是冷杉,在Ⅰ、Ⅱ帶喬木花粉中占優(yōu)勢的樺卻在本帶喬木花粉總數(shù)中的比例明顯下降,一般不足喬木花粉總數(shù)的30%。另外,還出現(xiàn)溫帶落葉闊葉林常見的喬木樹種櫟和喜溫耐旱耐鹽的榆。盡管該帶以喬木植物花粉占優(yōu)勢,但從喬木花粉孢粉圖式中不難看出喬木花粉百分比變化,即在深295cm(距今約7,375年)、237cm(距今約5,900年)和185cm(距今約4,625年)樣中,出現(xiàn)喬木植物花粉的三個(gè)低值,即分別占孢粉總數(shù)的34%、40%和38%,引人注目的是當(dāng)喬木花粉含量降低時(shí),而樺的百分比含量卻相應(yīng)增加,喬木曲線的三個(gè)低值間距大約為1,400年左右。(2)灌木及草本植物中,蒿、藜花粉比例接近,就整個(gè)QH85-14C孔孢粉圖式來看,蒿在本帶中出現(xiàn)不明顯的低谷,而藜、麻黃、白剌、蓼的相對(duì)含量卻有明顯增加。蒿的花粉在本帶中出現(xiàn)的消長與生態(tài)環(huán)境并非完全一致的白刺、麻黃、唐松草、莎草科、蓼等一組花粉形成負(fù)相關(guān)。(3)蕨類植物在本帶中亦有所增加,且與喬木植物花粉的含量形成正相關(guān)。Ⅳ帶深140—60cm,巖性為灰綠色粉砂質(zhì)粘土。年齡距今約3,500—1,500年。本帶突出特征是,喬木花粉含量呈較大幅度波動(dòng)式降低,草本、灌木花粉則相應(yīng)增加。(1)喬木植物中,樺的含量再次增加,而云杉和松的花粉含量降低,總的說,喬木中以松、樺占優(yōu)勢,冷杉含量甚少。盡管在深123cm(年齡距今約3,100年)和75cm(距今約為1,875年)時(shí),喬木植物曾出現(xiàn)兩個(gè)峰值,喬木植物花粉含量分別占孢粉總數(shù)的30%和63%,但其組成成分卻不盡相同,至距今3,100年松、樺的含量較高,而在距今1,895年時(shí),則以松、云杉占優(yōu)勢,樺的含量則很低。就整個(gè)Ⅳ帶喬木植物花粉的含量與Ⅲ帶根比,總的趨勢是降低,值得注意的是,Ⅳ帶始終有櫟的花粉。(2)灌木及草本中蒿的含量劇增,最高時(shí)占灌木及草本植物總含量的80%,而藜、麻黃、白刺等則相應(yīng)降低,本帶蒿的上下波動(dòng)極大?？偟目?當(dāng)蒿隨喬木含量增加而減少時(shí),麻黃、白刺和藜卻明顯的增高。(3)蕨類孢子在本帶中含量較高,含量變化與喬木花粉含量變化一致。深60—0cm,巖性為灰綠色粉砂質(zhì)粘土。深60cm的14C測年為1,500年。本帶喬木花粉含量較低,通常不足20%,而草本灌木花粉含量卻上升至75%以上。(1)喬木植物中,以樺占優(yōu)勢,而云杉、松含量較Ⅳ帶明顯降低。盡管冷杉花粉在喬木植物曲線中所占比例增加,但因喬木花粉含量總的是較低,因此,事實(shí)上并不意味著冷杉在總的花粉含量中的增加。本帶在深20cm(約500年前后)時(shí),喬木花粉含量稍有過上升,喬木花粉中占優(yōu)勢的是松和云杉,其次是樺。(2)灌木及草本植物中,以蒿為主,含量一般大于50%,其次為藜,在20—40%之間。當(dāng)喬木花粉增加蒿明顯降低時(shí),而唐松草、藜和蓼等相應(yīng)增加。(3)蕨類孢子的含量隨喬木植物花粉的含量增加而增加,在26cm的孢粉樣中,蕨類曾達(dá)到孢粉總數(shù)的6.7%,使之成為該孔孢粉圖式中的第二個(gè)峰值。綜上所述,QH85-14C孔孢粉圖式中,喬木、灌木及草本植物花粉百分比含量變化比較明顯,具有一定的規(guī)律:喬木是從低(Ⅰ)→增加(Ⅱ)→高(Ⅲ)→降低(Ⅳ)→低(Ⅴ)而草本、灌木恰好相反,而又以蒿最為突出,蕨類大致變化趨勢與喬木具有一致性。從孢粉圖式中不難看出,具有代表性植物大體上分為二個(gè)生態(tài)類型:第一個(gè)類型為松、樺、蒿;第二個(gè)類型為云杉、冷杉、藜、麻黃、白刺、唐松草、莎草科、蓼科以及蕨類。處在同一類型的植物,在孢粉圖式中的變化具有相似性,而另一類型在孢粉譜中的變化恰好相反。青海湖區(qū)鹽湖區(qū)植被和氣候特征限于條件,我們僅從湖區(qū)周圍不同地貌單元采取表土祥10多個(gè)。從分析并按百分統(tǒng)計(jì)的6個(gè)表土樣結(jié)果看(表1),在QH85-14C孔中大量出現(xiàn),并在湖區(qū)北部祁連山區(qū)尚有分布的喬木植物云杉、松、樺的花粉,盡管它們具有較強(qiáng)的飛翔能力,但它們卻在湖區(qū)表土中只是個(gè)別出現(xiàn),只有在海晏灣湖岸的表土樣中統(tǒng)計(jì)花粉不足100粒的情況下,樺的含量可達(dá)7.5%,布哈河、泉吉河的河漫灘表土花粉種類較多,除旱生灌木、半灌木、草本的麻黃、白刺、蒿、藜科外,還有中生濕生草本植物禾本科、莎草科、唐松草、蓼科等,反映了河流流域廣大范圍內(nèi)的植被組成。151廠湖濱湖岸帶表土樣,除含旱生的麻黃、蒿、藜的花粉外,主要以中生、濕生禾本科、莎草科植物花粉為主,還有沼生、水生植物眼子菜、黑三稜,主要反映湖濱及其周圍的植被成分。二郎尖干鹽灘表土主要以旱生鹽生的麻黃、白刺、蒿、藜科等為主,另外還有少量中生、濕生的禾本科、蓼科等花粉,反映干旱荒漠草原植被成分。11,000年來青海湖區(qū)的植被發(fā)展和氣候變化青海湖鄰近的察爾汗鹽湖晚更新世、全新世湖沼相沉積物的孢粉資料,說明了鹽湖區(qū)植被和氣候特征。青海湖作為青藏高原的一部分,隨著全球性冰后期氣候的回暖,在距今11,000多年至10,000年(第I孢粉帶),青海湖區(qū)植被以蒿、藜、禾本科等組成的草原為主,在比較干的地段生長有白刺、麻黃等組成的荒漠鹽生灌叢;在湖周圍水、熱條件較好的局部地段尚分布著由云杉、松等樹種組成的寒溫性或溫性常綠針葉林或由云杉、松、樺等組成的針闊葉混交林。約在距今10,625年前后,氣候變的較前期濕潤溫暖,使之由云杉、松、樺組成的針、闊葉混交林在湖區(qū)迅速擴(kuò)展,并占據(jù)一些山地,同時(shí)在高海拔局部狹小地帶出現(xiàn)由冷杉、云杉組成的暗針葉林,在森林邊緣及其林內(nèi)潮濕地段,生長著一些溫性蕨類植物。此后,氣候趨于干旱,森林退縮,但有某些樹種作為隱域性植被,被保存在水熱條件較好的谷地,使之在湖盆邊緣及其鄰近山地,形成以禾本科、蒿、藜、白刺、麻黃等組成的草原。約從10,000年開始,本區(qū)氣候向暖濕方向發(fā)展,至9,125年前后,青海湖如同鄰近的察爾汗鹽湖一樣,以云杉、松、樺組成的針葉林和針闊葉林向四周擴(kuò)展,并分布在湖區(qū)周圍山地大部分地區(qū)。此時(shí)氣溫稍高,出現(xiàn)櫟等喜溫的闊葉樹種,由于這種氣候持續(xù)較短,森林很快發(fā)生退縮。約從第Ⅲ帶(距今8.000年)開始,受潮濕季風(fēng)型氣候的影響,森林逐漸開始繁盛,首先喜溫干的樺做為先驅(qū)成分迅速擴(kuò)展繁盛,隨之云杉、松取代了樺,成為森林的優(yōu)勢樹種。此時(shí),在青海湖區(qū)真正形成以云杉、松為主的針葉林和混有樺的針闊葉混交林,林下蕨類植物增多,在高海拔地區(qū)再次出現(xiàn)暗針葉林。湖區(qū)外圍有禾本科、莎草科、毛茛科、蓼科、藜科和蒿等組成的草原或草甸分布,但與Ⅰ、Ⅱ帶相比,蒿在草原成分中比例明顯下降,但喜生地下水位較高的荒漠鹽生植物麻黃、白刺在第Ⅲ帶并未消失,且有發(fā)展。這種溫濕氣候一直持續(xù)至距今3,500年。盡管在這期間曾經(jīng)出現(xiàn)過多次氣候干濕交替,由此引起森林小范圍的收縮,但由于變化幅度小,并未導(dǎo)致森林大范圍的退縮,只是由于降水量的變化,使草原成分出現(xiàn)更替,溫濕時(shí)蒿的相對(duì)比例下降,而藜、麻黃、白刺、莎草科、唐松草、蓼等比例上升。從3,500年開始(即第Ⅳ帶),青海湖區(qū)局部地段分布的暗針葉林消失,鄰近山地分布的溫性針葉林發(fā)生退縮,在氣候總趨干旱的同時(shí),出現(xiàn)多次干濕交替。受氣候干濕波動(dòng)的影響,導(dǎo)致由云杉、松、樺組成的針葉林和針闊葉混交林的擴(kuò)展或退縮,即使在森林退縮時(shí),局部地段仍殘留樺木?？偟目?在距今3,500—1,500年第Ⅳ帶沉積時(shí)期,青海湖區(qū)分別在距今3,100年和1,875年前后,湖區(qū)曾出現(xiàn)過兩次由云杉和松組成的針葉林?jǐn)U展,特別是在距今1,800多年,湖區(qū)森林分布范圍幾乎可以和第Ⅲ帶森林繁盛期相當(dāng),此時(shí)樺木減少,云杉、松增高,當(dāng)時(shí)氣候較今溫暖潮濕。從第Ⅴ帶開始(約1,500年前),本區(qū)氣候發(fā)生了轉(zhuǎn)變,進(jìn)入干旱與半干旱期,使起初繁盛的森林退縮至狹小范圍。約在500年前,青海湖再次出現(xiàn)濕潤期,但因受到自然或人為因素的影響,森林沒有發(fā)展,只是草原成分發(fā)生了變化,此后復(fù)又進(jìn)入草原的發(fā)展階段。青海湖區(qū)的森林生長和氣候特點(diǎn)1.在全球氣溫回暖,降雨量增加的冰后期,我國華北地區(qū)在7,000—2500年出現(xiàn)以松、櫟、樺、榆、椴等組成的針闊葉混交林的擴(kuò)展,在一些干旱、半干旱區(qū)亦出現(xiàn)溫暖濕潤的氣候和湖泊水位的上升。青海湖地區(qū)在8,000—3,500年進(jìn)入以云杉、松、樺等組成的針葉林或針闊葉混交林的繁盛期,此時(shí)柴達(dá)木盆地西部地區(qū)受溫干氣候的控制,植被仍以麻黃、白刺、蒿、藜為組成成分。由此看來,青海湖區(qū)與其相鄰的柴達(dá)木盆地有所差異,而和我國東部,如華北地區(qū)在氣候發(fā)展趨勢上具有相似性。2.總的看青海湖區(qū)在全新世不同時(shí)期植被和氣候并非一致,與現(xiàn)今分布的高寒灌叢、高寒草甸草原區(qū)相比,則有很大的差異。表明整個(gè)全新世期間青海湖氣候較今濕潤,距今1.1萬年的古人類也曾生活在青海湖