开展古植物学、地球化学、植物生理学和环境变化等领域的学科交叉研究,运用生物学和地球化学方法,深入分析云南保山地区晚第三纪植物化石角质层构造,进行化石植物叶片气孔密度测量和d13C分析,获取青藏高原东南缘上第三系连续层位中被子植物化石叶片的气孔密度、气孔指数和碳同位素组成;揭示地史时期植物与环境的生理联系,将大量化石植物叶片变成颇有价值的古环境数据库分子,使植物化石角质层在研究青藏高原隆升及其环境变化中发挥出重要作用;开展化石与现生植物角质层生物特征和化学特征的类比研究,查明化石角质层在成岩过程中的性质和作用;了解地史时期植物演化对环境及其大气CO2浓度的重要影响,提取青藏高原强烈上升时期保存在植物化石记录中的环境信息,为自然与人类社会的可持续发展提供依据。
大气CO2浓度是影响全球气候变化的重要因素,植物化石气孔参数与大气CO2浓度的关系已成为国际学术界的研究热点。由于地史时期大气CO2浓度与许多陆生维管植物叶片的气孔参数存在着负相关关系,化石叶片被用来作为地史时期温室效应的重要生物指标。本项目运用古植物解剖学、植物生理学和有机地球化学等多学科交叉方法,研究了云南保山晚第三纪植物化石角质层,分析了化石植物与现生亲缘种和对应种植物的角质层气孔参数,碳同位素组成和地球化学特征,证实几种被子植物能够作为推测古大气CO2浓度及其环境变化的生物指标,并推论当时的大气CO2浓度略高于现在的水平,气候比今天更为温暖湿润。研究中还对甘肃侏罗纪银杏类化石Ginkgo huttonii,Solenites murrayana和现生银杏Ginkgo biloba叶片进行了表皮构造和地球化学分析,证明银杏类化石的角质层对陆相高蜡原油的形成有一定的贡献。另外通过分析云南和甘肃侏罗纪、第三纪植物压型化石表皮构造(如化石山杨)证明它们对探讨青藏高原隆升初期的植被类型、气候和环境变化均具有重要意义。研究成果在国家级出版社(科学出版社)出版专著一部,发表系列论文16篇。