气候变化通常被认为是影响哺乳动物演化的重要因素。在第四纪时期，中国北方的哺乳动物群组成具有明显的阶段性，可分为四个阶段：2.6-1.3 Ma，1.3-0.13 Ma、0.13-0.011 Ma和0.011 Ma-现代（Qiu，2006）。而该时期显著的4万年或10万年气候变化周期无法较好地解释哺乳动物群的阶段性变化。植被作为陆地环境的重要组成部分，对于温度和降水具有敏感的响应。同时由于植物花粉在地层中具有良好的保存性，常被用做可靠的气候指代指标。而基于花粉的气候定量重建也能直接体现古代气候的变化情况。另一方面，植被作为重要的资源，也会直接影响哺乳动物的生存。因此，一个关键问题就被提出，在第四纪时期的中国北方地区，气候变化如何影响植被以及哺乳动物的阶段性变化？然而，针对整个第四纪的定量古气候重建研究仍相对匮乏，阻碍了对这一问题的深入理解。
近日，《Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology》杂志在线发表了由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所，中国地质调查局天津地质调查中心，中国地质大学（武汉）和云南省文物考古研究所合作研究的题为“Climate reconstruction and mammalian faunal turnover in northern China since the late Pliocene”的研究论文。该项研究利用天津LN-1钻孔岩芯的花粉数据，定量重建了该地区晚上新世以来的古植被格局和古气候，探讨了气候和植被的变化情况。并结合哺乳动物群的演化序列，为揭示晚上新世以来中国北方气候、植被与哺乳动物系统之间的耦合关系提供了新的见解。
图1. 研究区域和剖面位置。（A）LN-1钻孔、哺乳动物化石点及古气候记录位置。(B) LN-1钻孔位置（图A中白框区域）；(C) LN-1钻孔区域植被分布情况。（华杰群和马嘉成 供图）
LN-1钻孔位于华北平原。古地磁测年结果显示，其岩芯底部年龄至少为2.68 Ma；而岩芯顶部9.6米处的年龄由14C测年法厘定为19,310 ± 70 cal yr BP。从LN-1岩芯中共提取了121份花粉样本进行鉴定。花粉证据显示，中国北方的植被在约1.2 Ma前后发生了显著转变：从2.68 Ma以来占主导的开阔落叶阔叶林，更替为草原及灌木草原（Zhou等,2023）。研究团队基于该花粉数据，分别利用生物区系法和转换函数法定量重建了古植被与古气候。
图2. LN-1岩芯部分古植被重建结果以及树木与非树木花粉比值（AP/NAP比值）。术语全称：温带落叶阔叶林（TEDE）、热带落叶阔叶林与林地（TRDE）、温带旱生灌木丛（TEXE）及温带草地（TEGR）。（华杰群和马嘉成 供图）
该研究获得如下新认识：（1）晚上新世以来，中国北方森林持续衰退，并在约1.3 Ma出现大幅减少。（2）区域温度与降水整体呈下降趋势，该特征与深海氧同位素及中国黄土等指标所揭示的气候趋势一致；而气候波动则可能与大气CO₂浓度变化相关联。（3）在哺乳动物群变化的时间点（2.6 Ma、1.3 Ma和0.13 Ma），出现了极端气候和森林大幅度衰退的现象，可能指示了气候对植被格局变化以及哺乳动物群更替的重要作用。
图3. 基于LN-1岩芯及其他古气候记录的重建结果对比。(A) AP/NAP比值；(B) 年均降水量(Pann)；(C) 年均气温(Tann)；(D) 最冷月平均气温(MTco)； (E) 热带海表温度（SST）（Herbert et al,2010）；(F) 靖边剖面砂含量（Ding et al,2005）；(G) 灵台剖面基于钙结核团簇同位素的空气温度（Yang et al,2024）。（华杰群和马嘉成 供图）
图4. 上新世晚期以来中国北部大型哺乳动物群与气候、植被的响应。(A) 红线为地球轨道偏心率，黑线为北纬65°处日均日照辐射量（Laskar等，2004）； (B) 二氧化碳分压记录源自海洋岩芯硼同位素数据：紫线（Hönisch等，2009），橙线（Bartoli等，2011）；(C) 氧同位素曲线（Lisiecki，2005）； (D) 年均降水量（Pann）；(E) 年均气温（Tann）；(F) 树木花粉百分比；(G) 上新世晚期以来中国北方哺乳动物群主要代表物种的分布时期（Qiu,2006）。（华杰群和马嘉成 供图）
论文共同第一作者为中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士研究生华杰群和马嘉成，通讯作者为周新郢研究员。本研究得到中国国家重点研发计划（2022YFF0801502），青年科学家项目（YSBR-019），中国科学院青年创新促进会基金（2022071）和国家自然科学基金（NSFC42303017,NSFC41888101）的支持。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0031018225006054
