葉蠟是植物葉面表面由類脂物質組成的特殊結構，對調節植物葉片內部的水分平衡，抵禦紫外線照射和病菌侵害具有重要作用。長鏈正構烷烴是高等植物葉蠟的主要成分之一，因其化學性質穩定、分佈廣泛、易於提取而成為利用沉積物樣品來開展古環境重建研究的最常用標誌物之一。
葉蠟正構烷烴碳同位素很好地記錄了植物生長時的氣候環境狀況，是研究陸地過去生態水文環境變化的一個替代性指標。然而，研究發現不同植物類型的葉蠟碳同位素存在顯著的差異，不同的光合作用途徑（C3、C4、CAM），以及不同的植物類型（單子葉、雙子葉、裸子植物等）葉蠟碳同位素存在明顯的不同。這種葉蠟碳同位素的“植物類型效應”會給古環境重建造成較大偏差。因此，深入理解植物葉蠟碳同位素的“植物類型效應”機理對於解釋古環境至關重要。
最近，中國科學院地球環境研究所古環境研究室副研究員劉金召通過收集全球已發表的數據，對全球不同植物種類（光合作用途徑和植物類型）葉蠟碳同位素進行了系統分析。結果表明植物葉蠟碳同位素的“植物類型效應”在全球尺度上明顯存在：葉蠟碳同位素在C3植物和C4植物以及單子葉植物和雙子葉植物之間均存在顯著差異（圖1）。更為有趣的是，這種不同植物種類之間的葉蠟碳同位素對降雨和溫度變化存在差異性響應，C
3植物葉蠟碳同位素主要記錄降雨信號，而C4植物葉蠟碳同位素主要記錄溫度信號。這種C3植物和C4植物對降雨和溫度信號的差異性響應恰好呼應二者在生態水平植物分類學上的差異，造成這種差異的原因是C3植物和C4植物葉片細胞內部存在不同的酶，這些酶導致二者在二氧化碳利用途徑上存在差異（圖2）。研究成果近期在線發表於國際地學期刊Earth-Science Reviews上。該研究得到中科院和國家自然科學基金委共同資助。
圖1 全球陸地植物葉蠟碳同位素概析
圖2 C3和C4植物葉蠟碳同位素對降雨和溫度信號機制模型(修改自林光輝教授《溫度同位素生態學》)
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