葉蠟是植物葉面表面由類脂物質(zhì)組成的特殊結(jié)構(gòu)，對(duì)調(diào)節(jié)植物葉片內(nèi)部的水分平衡，抵御紫外線照射和病菌侵害具有重要作用。長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴是高等植物葉蠟的主要成分之一，因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、分布廣泛、易于提取而成為利用沉積物樣品來(lái)開展古環(huán)境重建研究的最常用標(biāo)志物之一。

　　葉蠟正構(gòu)烷烴碳同位素很好地記錄了植物生長(zhǎng)時(shí)的氣候環(huán)境狀況，是研究陸地過(guò)去生態(tài)水文環(huán)境變化的一個(gè)替代性指標(biāo)。然而，研究發(fā)現(xiàn)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(yīng)”會(huì)給古環(huán)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(yīng)”機(jī)理對(duì)于解釋古環(huán)境至關(guān)重要。

　　最近，中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所古環(huán)境研究室副研究員劉金召通過(guò)收集全球已發(fā)表的數(shù)據(jù)，對(duì)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(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果表明植物葉蠟碳同位素的“植物類型效應(yīng)”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(duì)降雨和溫度變化存在差異性響應(yīng)，C₃植物葉蠟碳同位素主要記錄降雨信號(hào)，而C₄植物葉蠟碳同位素主要記錄溫度信號(hào)。這種C₃植物和C₄植物對(duì)降雨和溫度信號(hào)的差異性響應(yīng)恰好呼應(yīng)二者在生態(tài)水平植物分類學(xué)上的差異，造成這種差異的原因是C₃植物和C₄植物葉片細(xì)胞內(nèi)部存在不同的酶，這些酶導(dǎo)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(fā)表于國(guó)際地學(xué)期刊Earth-Science Reviews上。該研究得到中科院和國(guó)家自然科學(xué)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(duì)降雨和溫度信號(hào)機(jī)制模型(修改自林光輝教授《溫度同位素生態(tài)學(xué)》)