花粉里的气候密码

最近，中国科学院南京地质古生物研究所在地铁勘探时获取了一份来自几千年前的紫金山山麓的“花粉档案”，其中的水稻型花粉说明8 200年前就有了“南京人”，并且可能已经吃上“稻米饭”，将新石器时代长江下游的人类活动记录提前了至少1 200年。

搜集地层中沉积的花粉，不仅可以重建植被面貌，还可以研究人类活动对植被的影响。曾经，西方学者认为水稻起源于4 000年前的印度。通过研究中国长江下游河姆渡遗址中的花粉信息和水稻残余，人们一举将水稻的栽培历史提前到7 000年前的中国。

花粉还是重要的气候重建证据，当地层中对气候敏感的植物花粉的百分比或含量出现明显波动时，可以反映出气候的变化，从而重建古气候的变迁。仙女木是一种生长在极地寒冷地区的植物，通过对1万年前的欧洲仙女木花粉的研究，让我们了解到全新世暖期之前的一次超强变冷事件，这就是“新仙女木事件”。

花粉游历记

花粉是种子植物的繁殖器官，它们孕育于花粉囊中。为了取得传粉胜利，花粉往往采取“人海战术”。德国植物学家波尔曾计算过，一朵欧洲榛子花平均含255万粒花粉。花粉成熟后，花粉囊裂开，百万花粉大军就此开启一场与雌蕊的单向奔赴之旅。

花粉身姿轻盈，其直径一般为10～150微米，可以轻易随着风、流水、昆虫移动。有些花粉还自带飞行辅助装备——气囊，能够在空气中飘浮上万千米。然而遗憾的是，即使可以飞翔千万里，也只有小部分花粉能落在雌蕊上，开启新的生命周期，大部分花粉都落到地球表面，被埋进大地、海洋、湖泊、沼泽，甚至被“雪藏”进冰盖。

除了数量多、体积小，花粉还掌握了lG3IqW+1QkNQdjwiFXeJ3Tw8ZeRutgKmVgEv6Ma+BWg=万年不腐的技能。孢粉素是花粉外壁的主要成分，被誉为“植物界的金刚石”，使得花粉可免受各种腐蚀，被认为是早期植物向陆地定植的关键。

植被指示器

“松下柴门闭绿苔，只有蝴蝶双飞来。蜜蜂两股大如茧，应是前山花已开。”宋代诗人饶节以生动的笔触描绘出蜜蜂收集了大量花粉的情景，此时蜜蜂的腿因满载花粉而变得很大。

一只蜜蜂周身的绒毛间可携带500余万粒花粉，经过“花粉梳”梳集到后腿的“花粉篮”后，仍有2万粒以上的花粉黏附在蜜蜂大腿的绒毛上。蜜蜂的“盘中餐”何以揭示气候密码？

17世纪晚期，显微镜的发明让人们发现不同植物的花粉形状、大小各不相同，这一特点有助于植物分类学的发展。不过，此时的花粉研究集中在现代花粉上。19世纪中叶，古老地层中的化石花粉被发现，并且每个地层的花粉形态、组合各异。自此，人们认识到化石花粉也可以用来指示地层年代。20世纪20年代起，花粉就开始作为建立第四纪地层单元和重建区域植被变化、环境演变的重要指标。

一片森林中，乔木错落生长，宛如巨人，脚下是低矮的灌木与草丛。植物的生存、生长和分布离不开合适的生态因子，包括气候、土壤、生物、地形和人为因素，因此森林中的这种错落分布并非全无规律。通过层层堆叠的沉积物里的花粉，可以指示出沉积时附近生长的植物群落，从而重建出植被状况、气候状况。

以榆属植物为例，榆属植物耐旱，对土壤要求不高，在我国广泛分布，尤以长江流域以北为多。当沉积物中的榆属花粉出现骤降，说明当时的气候可能变得更加潮湿或寒冷。饥荒年代，古人还常以榆钱、榆叶补充口粮。因此，榆属花粉的减少还可能指示荒年的出现。

需要注意的是，仅凭一种花粉的含量变化不能直接下结论，还应该结合花粉组合、地理状况和文献资料等进行综合考虑。

火眼金睛识花粉

科研人员要利用花粉来复原环境和气候变化，需要进行包括提取花粉、鉴定花粉、分析花粉在内的一系列复杂流程。

想获得这些花粉，就要先采集沉积物样品。为了获取钻孔中的化石花粉，科研人员需要在泥地里跋涉、在波涛里航行，到海洋、湖泊、沼泽、冰盖里进行采样。获取样品后，要马上密封冷藏，避免空气中的孢粉干扰。回到实验室，还要进行一系列处理工作，才能获得想要的花粉。获得花粉样品后，接下来就是进行鉴别。冷杉属和松属这两种高大树木的花粉十分相似，个头大的是冷杉属花粉，个头小的是松属花粉。仔细看，它们的“帽子”也不一样，冷杉属花粉的“帽子”中间最厚，越到边缘越薄；而松属花粉的“帽子”在边缘处会有加厚。虽然冷杉属花粉和松属花粉都是松科植物的花粉，但是细微之处的不同便可以帮助科研人员进行区分，这就是花粉鉴定。科研人员借助显微镜观察花粉时，就像侦探一样由表及里地进行观察，先观察花粉的形状，判断它是单粒花粉还是复合花粉，再看萌发器官、纹饰、大小等。花粉一般可以鉴定到科、属级别，少量的甚至可以鉴定到种级别。

通过对地层中花粉的统计，就可以绘制出花粉的众生态——花粉图谱，由此可以对应了解当时的植被，还原出当时地面上长了哪些乔木、灌木、草本等。这些对应的植被中，有一些种类十分特殊，对环境变化尤其敏感，可以反映气候的冷暖、干湿状况，进而从植被组合信息中提取出气候变化数据。

过去是认识未来的钥匙，化石花粉中包含了过去气候的密码，只要耐心地发掘和辨识，气候的真相终将大白于天下。

（责任编辑：白玉磊）