花粉里的氣候密碼

最近，中國科學院南京地質古生物研究所在地鐵勘探時獲取了一份來自幾千年前的紫金山山麓的“花粉檔案”，其中的水稻型花粉說明8 200年前就有了“南京人”，并且可能已經吃上“稻米飯”，將新石器時代長江下游的人類活動記錄提前了至少1 200年。

搜集地層中沉積的花粉，不僅可以重建植被面貌，還可以研究人類活動對植被的影響。曾經，西方學者認為水稻起源于4 000年前的印度。通過研究中國長江下游河姆渡遺址中的花粉信息和水稻殘余，人們一舉將水稻的栽培歷史提前到7 000年前的中國。

花粉還是重要的氣候重建證據，當地層中對氣候敏感的植物花粉的百分比或含量出現明顯波動時，可以反映出氣候的變化，從而重建古氣候的變遷。仙女木是一種生長在極地寒冷地區的植物，通過對1萬年前的歐洲仙女木花粉的研究，讓我們了解到全新世暖期之前的一次超強變冷事件，這就是“新仙女木事件”。

花粉游歷記

花粉是種子植物的繁殖器官，它們孕育于花粉囊中。為了取得傳粉勝利，花粉往往采取“人海戰術”。德國植物學家波爾曾計算過，一朵歐洲榛子花平均含255萬粒花粉。花粉成熟后，花粉囊裂開，百萬花粉大軍就此開啟一場與雌蕊的單向奔赴之旅。

花粉身姿輕盈，其直徑一般為10～150微米，可以輕易隨著風、流水、昆蟲移動。有些花粉還自帶飛行輔助裝備——氣囊，能夠在空氣中飄浮上萬千米。然而遺憾的是，即使可以飛翔千萬里，也只有小部分花粉能落在雌蕊上，開啟新的生命周期，大部分花粉都落到地球表面，被埋進大地、海洋、湖泊、沼澤，甚至被“雪藏”進冰蓋。

除了數量多、體積小，花粉還掌握了lG3IqW+1QkNQdjwiFXeJ3Tw8ZeRutgKmVgEv6Ma+BWg=萬年不腐的技能。孢粉素是花粉外壁的主要成分，被譽為“植物界的金剛石”，使得花粉可免受各種腐蝕，被認為是早期植物向陸地定植的關鍵。

植被指示器

“松下柴門閉綠苔，只有蝴蝶雙飛來。蜜蜂兩股大如繭，應是前山花已開。”宋代詩人饒節以生動的筆觸描繪出蜜蜂收集了大量花粉的情景，此時蜜蜂的腿因滿載花粉而變得很大。

一只蜜蜂周身的絨毛間可攜帶500余萬粒花粉，經過“花粉梳”梳集到后腿的“花粉籃”后，仍有2萬粒以上的花粉黏附在蜜蜂大腿的絨毛上。蜜蜂的“盤中餐”何以揭示氣候密碼？

17世紀晚期，顯微鏡的發明讓人們發現不同植物的花粉形狀、大小各不相同，這一特點有助于植物分類學的發展。不過，此時的花粉研究集中在現代花粉上。19世紀中葉，古老地層中的化石花粉被發現，并且每個地層的花粉形態、組合各異。自此，人們認識到化石花粉也可以用來指示地層年代。20世紀20年代起，花粉就開始作為建立第四紀地層單元和重建區域植被變化、環境演變的重要指標。

一片森林中，喬木錯落生長，宛如巨人，腳下是低矮的灌木與草叢。植物的生存、生長和分布離不開合適的生態因子，包括氣候、土壤、生物、地形和人為因素，因此森林中的這種錯落分布并非全無規律。通過層層堆疊的沉積物里的花粉，可以指示出沉積時附近生長的植物群落，從而重建出植被狀況、氣候狀況。

以榆屬植物為例，榆屬植物耐旱，對土壤要求不高，在我國廣泛分布，尤以長江流域以北為多。當沉積物中的榆屬花粉出現驟降，說明當時的氣候可能變得更加潮濕或寒冷。饑荒年代，古人還常以榆錢、榆葉補充口糧。因此，榆屬花粉的減少還可能指示荒年的出現。

需要注意的是，僅憑一種花粉的含量變化不能直接下結論，還應該結合花粉組合、地理狀況和文獻資料等進行綜合考慮。

火眼金睛識花粉

科研人員要利用花粉來復原環境和氣候變化，需要進行包括提取花粉、鑒定花粉、分析花粉在內的一系列復雜流程。

想獲得這些花粉，就要先采集沉積物樣品。為了獲取鉆孔中的化石花粉，科研人員需要在泥地里跋涉、在波濤里航行，到海洋、湖泊、沼澤、冰蓋里進行采樣。獲取樣品后，要馬上密封冷藏，避免空氣中的孢粉干擾。回到實驗室，還要進行一系列處理工作，才能獲得想要的花粉。獲得花粉樣品后，接下來就是進行鑒別。冷杉屬和松屬這兩種高大樹木的花粉十分相似，個頭大的是冷杉屬花粉，個頭小的是松屬花粉。仔細看，它們的“帽子”也不一樣，冷杉屬花粉的“帽子”中間最厚，越到邊緣越薄；而松屬花粉的“帽子”在邊緣處會有加厚。雖然冷杉屬花粉和松屬花粉都是松科植物的花粉，但是細微之處的不同便可以幫助科研人員進行區分，這就是花粉鑒定。科研人員借助顯微鏡觀察花粉時，就像偵探一樣由表及里地進行觀察，先觀察花粉的形狀，判斷它是單粒花粉還是復合花粉，再看萌發器官、紋飾、大小等。花粉一般可以鑒定到科、屬級別，少量的甚至可以鑒定到種級別。

通過對地層中花粉的統計，就可以繪制出花粉的眾生態——花粉圖譜，由此可以對應了解當時的植被，還原出當時地面上長了哪些喬木、灌木、草本等。這些對應的植被中，有一些種類十分特殊，對環境變化尤其敏感，可以反映氣候的冷暖、干濕狀況，進而從植被組合信息中提取出氣候變化數據。

過去是認識未來的鑰匙，化石花粉中包含了過去氣候的密碼，只要耐心地發掘和辨識，氣候的真相終將大白于天下。

（責任編輯：白玉磊）