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研究环境演化与生物响应相互间的影响,寻求人类与自然协调发展的更佳途径,具有重要的理论和实际意义。当“温室效应”、土地荒漠化、环境污染以及淡水资源短缺等一系列全球性问题日益严峻地摆在我们面前的时候,人们开始关注那些与人类生活密切相关的过去发生的各种短时间尺度(a、10a、100a)的环境变化。为此,“过去全球变化/南北半球古气候计划”(PAGES/PANAsH)已将获取最近2000年来连续、高分辨率自然(环境、古气候)记录作为工作重点之一。高原封闭、半封闭湖泊,一般具有汇水面积小、入湖河流短、湖水较深等特点,其沉积物记录具有连续性、敏感性和高分辨率的特点,因而在过去全球变化研究中具有重要地位。尤其是在恢复和重塑各种短时间尺度(千年、百年、十年)的气候和环境演化序列上,具有其它自然历史记录无法替代的优势。
星云湖流域是滇中地区比较发达的经济区域,是当地工农业生产和沿湖人民生活的重要水源地,维系着江川县经济发展的命脉,对于调节滇中高原的气候、提供水源和美化环境起着不可替代的重要作用。随着江川经济的快速发展,排入湖泊的工业、农业和生活污水大幅增加,严重污染了星云湖的水质。过量的湖泊垦殖严重地破坏了湖泊的生态平衡。这一切使湖泊富营养化加剧,湖泊自身净化能力降低,水质急剧恶化,加速了湖泊的衰老。星云湖环境在近200年来发生了很大的变化,受人类干扰较大,其生物响应可能给研究生物集群绝灭与环境的关系以启示。
本文以星云湖的近现代沉积物为重点,通过植硅石来分析陆生植物的变化状况与气候演变,类脂物分子则解释了湖泊有机物沉积的变化情况,区分外源输入与内源输入,另外通过对硅藻,盘星藻两类藻类作为湖泊生物响应的代用指标。系统研究了星云湖流域环境演化过程以及相应的生物变化,从自然变化和人为影响两个方面揭示湖泊环境演化的动态过程与生物响应过程的关系。
经过三年的研究,获得以下成果:
1植硅体组合详细记录了星云湖地区近150a以来气候变化及植被演化的过程,可以分为四个阶段:1923年以前,气候表现为冷干,植被以裸子植物为优势,森林盖度高,C3植物发育。1923年-1957年间,为温暖时期,气温在40年代达到最高,裸子植物有所下降,森林盖度略降低,草本植物比例上升。1957年-1985年间,气候向冷干发展,在80年代回升,森林盖度57年后急剧下降,草本植物比例攀升,反映了较强的人类活动影响。80年代后,气候再次呈现出变冷趋势,森林覆盖率提高。
2类脂物分子特征忠实地记录了湖泊环境的改变,反映出自然变化和人为扰动对湖泊的影响。正构烷烃高碳数同系物与低碳数同系物比值(H/L-ALK)、正构脂肪醇低碳数同系物与高碳数同系物比值(Rh/1-ACHL)、碳优势指数(CPIh-ALk、CPIh-ACHL)、以及
C27/C31-ALK和C23/C31-ALK等的分析结果表明,湖泊有机物输入的内、外源以及有机物组成的变化,经历了内源低碳(1923年前)-外源高碳(1923-1982)-内源低碳(1982-2004)为优势的演变过程。并且反映了星云湖流域的气候变化:1866年-1920年,为冷期;1920年-1956年,气候转暖,40年代为高温期;1957年-1982年,气候再度变冷,于70年代后期回升;1982年-,气温回暖后又呈现降低趋势。 3剖面上部硅藻组合显示出较强富营养型特征;下部硅藻缺失,可能与人类活动导致的水动力异常有关。发现盘星藻2种和若干变种,盘星藻的兴衰也记录了星云湖的环境变化历史。
通过上述多环境指标的综合研究判别,结合历史文献的记载,将19世纪初叶以来星云湖的发展演化大致划分为四个阶段。即湖泊自然演化阶段(公元1866年-1923年)、人为扰动阶段(公元1923年-1956年)、人为改造阶段(公元1956年-1982年)和富营养化阶段(公元1982年-2004年)。1923年以前湖泊发展主要受自然因素的控制,1923年后人类活动对湖泊环境的影响逐渐加强,甚至超过了自然的影响力。
全文包括六章,68页,25个图表,6个图版,共约4万字。