植物亲缘关系影响植物叶蜡正构烷烃的含量和分布特征

沉积物中的长链正构烷烃主要来自陆生高等植物叶蜡,在古环境重建中有着广泛应用。植物叶蜡正构烷烃的含量和分布特征受植物遗传因素控制。尽管前人对遗传因素的影响有报道,但还没有学者从植物系统进化发育学的角度来揭示植物的亲缘关系对植物叶蜡正构烷烃含量和分布特征的影响。为此,本研究选择了气候差异显著的北京东灵山(温带半湿润气候)和宁夏沙坡头(温带干旱气候)作为植物样品采集地点,于2004~2019年每年9月中旬进行样品采集,通过超声提取法分离植物叶片的叶蜡正构烷烃并进行测定。结果显示,两个地区相同科的植物主峰碳(C_(max))分布相似,叶蜡正构烷烃总量(Σalk)和碳优势指数(CPI)存在显著性差异(p<0.05),东灵山Σalk和CPI的平均值分别是393μg/g和12,沙坡头是952μg/g和15。两个地区的平均碳链长度(ACL)没有显著性差异(p>0.05),东灵山的ACL是29.4,沙坡头是29.6。本研究还发现东灵山和沙坡头地区都存在着不同科植物之间的叶蜡正构烷烃含量和分布特征具有显著差异,同一科不同属植物间差异相对较小,同一属不同种植物之间基本一致的规律,表明植物正构烷烃在植物间的分布基本上符合生态位保守理论,即亲缘关系越近的植物其叶蜡正构烷烃分布特征越相似,呈现出较强的系统发育保守性。由于两个地区都存在这样的规律,说明该规律不会受到局地气候环境的影响,具有普适性的意义。这在古环境重建中的意义是,当利用沉积物正构烷烃信号重建古环境时,除了考虑气候变化对植物叶蜡正构烷烃的直接影响,也应考虑气候变化会导致植物种类发生变化,从而改变正构烷烃含量和分布特征,最终影响沉积物中的正构烷烃信号。另外,沉积物正构烷烃信号与其他指标,如孢粉相结合,有可能提供植物群落结构变化的准确信息。