正构烷烃是植物叶蜡中一类稳定的直链碳氢化合物，叶片的降解不会影响最终在土壤及湖泊中记录的植物信号，因此其特征分布模式可以作为鉴别植被类型的特征指纹。经过三羧循环在叶片中形成的糖类是转化为叶片正构烷烃的重要物质，光合作用的强度受氮元素等因素调节，因此通常正构烷烃浓度与叶片中总氮/总有机碳呈正相关，而与孢粉浓度形成的显著正相关也进一步强调了正构烷烃作为植物生物量的潜力。正构烷烃的衍生指标ACL，Paq等被广泛用于重建气候变化。生物有机地球化学实验室周爱锋教授团队在最近几年的研究中，更多针对正构烷烃的生物特性进行拓展研究，分别展开了湖泊富营养化（Chen et al., 2022 QSR），湖泊植被生态演化（Cao et al., 2024 Palaeo-3 ）以及陆地植被生物量（Ma et al., 2024 Holocene; Chen et al., 2024 GPC）的重建工作，形成了一系列的正构烷烃新成果。
陆地植被生态系统是人类生存和社会发展的物质基础，在全球气候调节、碳循环等过程中发挥着关键作用。在人类主导的地球环境演化过程中，全球变暖和人类对土地的占用对森林生态系统产生了深远影响，目前地球上 80% 以上的自然植被已被改造后的植被所取代。在气候变化和人类活动的双重压力下，陆地生态系统崩溃的可能性依然存在。因此，研究不同形式的人类活动和气候背景下陆地生态系统的响应过程，可以解释陆地生态系统对气候和人类活动的响应机制。
在团队最近发表在GPC的工作中，周爱锋教授团队基于黄土高原六盘山天池和新疆天山中段仙女湖沉积物中的正构烷烃记录，结合已发表的浑善达克沙地达里湖的正构烷烃记录，在可靠年代控制的气候和人类活动数据下，探讨了不同地区不同气候环境下人类活动与陆地植被生物量的关系。研究表明，不同区域陆地植物生物量在空间上存在显著差异，与气温和降水没有明显的单一线性关系，二氧化碳的施肥效应和粉尘的养分补充会促进流域内植物生物量的增加，但人类活动的加强会破坏陆生植物，这是因为过去人类的生产和生活、军事建设和军事活动严重依赖陆生植被资源，最终导致陆生植物生物量减少，粉尘活动对植物生物量增长的促进作用也会中断。该成果最近以“Human settlement and destructive activities disrupt the positive contribution of dust to plant biomass growth over the past 2000 years”为题在《Global and Planetary Change》上在线发表。
图1 过去2000年中国北方地区植物生物量与气候要素之间的关系。
图2 过去2000年植物生物量的变化与CO2，粉尘及人类活动之间的关系。
兰州大学西部环境教育部重点实验室周爱锋教授和黄小忠教授为论文通讯作者，2021级博士研究生陈林为第一作者，仇梦晗，黄有良等作者为共同作者。该研究成果由国家自然基金委“青藏高原地球系统基础科学中心”项目（41988101）和国家自然科学基金面上项目（42171153）共同资助。
相关成果：
Chen, L., Huang, Y.L., Qiu, M.H., Li, Z.L., Yang. R., Li, M.J., Sun, H.L., Xiang, L.X., Zhang, S.J., Huang, X.Z.*, Zhou, A.F. *, 2024. Human settlement and destructive activities disrupt the positive contribution of dust to plant biomass growth over the past 2000 years. Global and Planetary Change, 244, 104640.
Chen, L., Zhao, J.J., Zhang, Z.P., Shen, Z.W., Dong, W.M., Ma, R., Chen, J., Niu, L.L., Chen, S.Q., Wu, D., Liu, J.B., Zhou, A.F.*, 2022. Lake eutrophication in northeast China induced by the recession of the East Asian summer monsoon. Quaternary Science Reviews, 281, 107448.
Cao, K.Y., Chen, L., Lu, Y.X., Zhang, Y., Li, M.J., Wu, D. *, Wang, Y.L., Chen, L., Zhang, X.N., Yang, R., Huang, Y.L., Zhou, A.F. *, 2024. Natural and anthropogenic forcing of ecological and environmental changes at Lake Qilu, SW China, since the last deglaciation. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 655, 112514.
Ma, D.W., Chen, L., Niu, L.L., Li, M.J., Zhou, S., Yang, R., Huang, Y.L., Zhou, A.F. *, 2024. Climatic and environmental changes since last deglaciation in the steppe region of northern China and their impact on early population survival patterns. The Holocene, 1292000.
