湖泊沉積物C4 植物含量重建方法的討論
——以新生代柴達木盆地大紅溝剖面為例

李 元, 孫媛媛, 鄧國仕, 袁 峰, 劉 俊

(1. 合肥工業大學資源與環境工程學院, 安徽 合肥 230009; 2. 中國地質調查局成都地質調查中心,四川 成都 610081; 3. 自然資源部沉積盆地與油氣資源重點實驗室, 四川 成都 610081)

0 引言

陸生高等植物主要利用C3和C4兩種光合作用途徑進行固碳,因各自生成的第一個可觀察到的產物分別為三碳和四碳有機化合物而命名。 相比于C3光合作用,C4光合作用在植物的演化中是一種相對較新的機制,存在于某些被子植物屬種中,包括單子葉和雙子葉植物,但主要存在于單子葉植物(Ehleringer et al., 1997),而非古老的裸子植物中(Sage and Monson,1998)。 它能在較低的 CO2濃度條件下,將CO2“泵吸”到維管束鞘細胞內,然后進行光合作用,因此光合作用效率相對較高(Lopez et al.,2017; Osborne et al., 2006; Sage et al., 2012;Tipple et al., 2007;)。 然而 C4植物的這種“泵吸”的過程需要消耗能量,因此C4植物可能更適合于溫暖以及光照相對較強的環境中,譬如說中低緯度溫暖地區的草原環境(Osborne et al., 2006; Tipple et al.,2007)。 據統計,目前大約有8100 種植物物種(5044 種草、1322 種莎草和 1777 種雙子葉植物)通過C4光合作用途徑進行固碳(Sage,2017)。 日常生活中常見的農作物,如玉米、甘蔗、高粱等都屬于C4植物。 C4植物僅占陸地植被屬種大約3% (Sage et al.,1999a),而它的生產率卻占據了陸地植物生產率的25%左右(Still et al.,2003),這也顯示了C4植物相對于C3植物光合作用方面的優勢。 因此,生物學家也一直試圖把C4基因引入到光合作用機制為C3的農作物中去,以提高其產量,解決人類將要面對的糧食危機(Covshoff et al., 2012; Leegood,2013; Sage et al., 2011b; von Caemmerer et al.,2012; Weissmann et al.,2012)。

除了C4植物的實際應用價值之外,它的出現和演化也影響了地質歷史時期的大氣組成……