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科研进展

大阳城99AA:利用银杏叶片化石追踪古大气汞浓度的变化

发布时间:2024-06-27 打印

植被是大气汞循环中重要的汇(Sink)之一。在植被参与的大气汞循环中,叶片通过对大气气态汞(Hg0)的吸收与积累作用,将汞元素贮存在叶片组织内部。研究表明,现生植物地上组织中所含的汞元素大多来源于大气,其总量的80%贮存在叶片中。由于植物叶片与大气汞之间存在紧密联系,因此植物叶片被认为是记录大气汞浓度变化的良好指标之一。

地质历史时期,大气中的汞异常通常由古火山活动、古火灾事件引发。同时期的植物会吸收大气中过量的汞元素,并将这些汞异常变化的信息保存在化石中。然而,大气汞元素含量的波动变化是否能远古时期的植物叶片角质层中保存并记录下来,仍是目前亟待研究的领域之一。

近期,大阳城99AA研究员王永栋和爱尔兰都柏林大学博士Micha Ruhl研究团队,针对上述问题开展了交叉创新合作研究,提出银杏植物叶片化石可以作为追溯地质历史时期大气汞含量变化有效参数。该研究成果发表在国际学术期刊古地理,古气候,古生态》Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology。

研究人员通过测量现生银杏(Ginkgo?biloba在逐月生长期内叶片角质层样品,以及在中国10个不同地区采集的叶片样品的总汞浓度,研究了可能影响现代银杏叶片汞浓度变化的因素,认为区域环境中的气态汞浓度背景值可能是影响银杏植物叶片汞浓度的主要因素之一。

此外,研究人员根据青海柴达木盆地大煤沟地区早中侏罗世银杏类化石叶片角质层的总汞浓度,观察到化石样品中的汞浓度(585.5 ng?g-1)显著高于现代银杏叶片样品(61 ng?g-1)以及相同层位的沉积物样品(113 ng?g-1)。据此推测化石样品中高浓度的汞含量,可能是由于在叶片生长过程中吸收并存储了过量的气态汞所导致,并在后续化石形成过程中被保留下来。这很可能与早侏罗世开鲁-菲拉(Karoo-Ferrar大火成岩省事件造成全球大气气态汞浓度的变化有关,影响了同时期银杏类植物叶片中的汞含量。

本项目研究旨在探索孑遗植物银杏类化石叶片的地球化学元素特征对气候变化的响应及其在古环境变化研究中应用。研究结果表明银杏叶片化石角质层可以作为追溯大气汞含量变化的有效参数,为古气候和古环境研究提供更多来自古植物化石材料的关键信息。

南京古生物所博士后张立论文第一作者,王永栋和Micha Ruhl为共同通讯作者。此项研究得到了国家自然科学基金委、大阳城99AA战略性先导科技专项(B类)以及国家留学基金委等项目的资助。

论文相关信息:Zhang Li, Wang Yongdong*, Ruhl Micha*, Kovács EB, Xu Yuanyuan, Zhu Yanbin, Lu Ning, Chen Hongyu, 2024. Plant cuticle as a possible palaeo-Hg proxy: Implications from Hg concentration data of extant Ginkgo?L. and extinct ginkgoaleans. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 647, 112214. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2024.112214.

现生银杏叶片组织/角质样品(A)及化石银杏角质层的浓度差异(B

植物叶片形成化石过程中影响化石角质层汞浓度的主要因素

柴达木盆地?中侏罗统古植物角质层与沉积地球化学等古气候环境指标变化


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