昆明植物所周浙昆研究组在古大气CO2浓度重建研究方面取得进展

重建古大气CO2浓度不仅能反映地质时期的古环境和古气候情况，还能为未来的气候变化提供一定的参考。利用植物叶片气孔频度（stomatal frequency）与大气CO2浓度的相关性重建古大气CO2浓度是一种重要的古大气CO2浓度研究方法。气孔频度主要包括气孔密度（stomatal density, SD）和气孔指数（stomatal index, SI）这两个参数。若气孔频度与CO2浓度存在一定的相关性即可应用于相应的植物化石中以重建古大气CO2浓度。之前的研究发现，大部分植物的SD或/和SI与CO2浓度呈负相关关系，一部分无相关性，而呈正相关的比例不超过12%。目前几乎所有的研究者都是利用气孔频度与CO2浓度的负相关关系来重建古大气CO2浓度，而利用正相关关系来重建古大气CO2浓度的研究鲜见报道。

近期，中国科学院昆明植物研究所周浙昆研究组发现帽斗栎（Quercus guyavifolia H. Lév., 图1）的气孔频度与大气CO2浓度呈正相关关系，该关系来源于两个相互独立的系列：第一个系列沿海拔梯度采集，因为大气pCO2随海拔升高而降低；第二个系列沿时间变化采集，采集了最近90年间标本馆内历史腊叶标本的样品，因为近90年来大气pCO2逐步增加。这两个系列得出一致的结果：帽斗栎的气孔指数随CO2浓度升高而升高（图2, 3）。这一“反常”的正相关关系被应用于与帽斗栎亲缘关系最近的高山栎组植物化石Q. preguyavaefolia中，重建了时代为晚上新世的两个化石点的古大气CO2浓度，结果与同一时期他人的重建结果基本一致（图4）。这说明气孔频度与大气CO2浓度的正相关关系也是重建古大气CO2浓度的一种可靠途径，这一关系为古大气CO2浓度重建提供了一个新的思路。

研究结果以“A new positive relationship between pCO2 and stomatal frequency in Quercus guyavifolia (Fagaceae): a potential proxy for palaeo-CO2 levels”为题发表于植物学期刊 Annals of Botany（文章链接：http://aob.oxfordjournals.org/content/early/2015/02/13/aob.mcv007.abstract?keytype=ref&ijkey=SF2qBN97g4gGC5g）。本研究获得了国家自然科学基金重点项目（41030212）和973项目（2012CB821901）的资助。

图1：帽斗栎现生植物与前帽斗栎化石的形态比较图

图2：帽斗栎沿海拔梯度采集的样品的气孔频度与大气CO2浓度的关系

图3：帽斗栎历史标本样品的气孔频度与大气CO2浓度的关系

图4：晚上新世古大气CO2浓度重建结果比较图