環(huán)南極企鵝海豹的有機(jī)生態(tài)地球化學(xué)研究.pdf

1、阿德雷企鵝和南極毛皮海豹是南大洋食物鏈頂端捕食者，他們對環(huán)境變化的反應(yīng)敏感，是南極無冰區(qū)環(huán)境變化的指示計。研究歷史時期企鵝、海豹的生態(tài)變化有助于更好地認(rèn)識未來的全球變化對南大洋生態(tài)系統(tǒng)的影響。目前對南極企鵝、海豹生態(tài)變化的研究主要以野外調(diào)查、衛(wèi)星遙感觀測和糞土層標(biāo)型元素、Sr和N同位素的方法為手段，應(yīng)用有機(jī)地球化學(xué)方面的工作還不多。
　　 本文選取位于東南極西福爾丘陵阿德雷企鵝糞土沉積剖面DG2、西南極法爾茲半島毛皮海豹糞土沉積

2、剖面HN1和東南極羅斯島阿德雷企鵝糞土沉積剖面MB4進(jìn)行有機(jī)地球化學(xué)分析，以生物糞土沉積層為載體，利用生物標(biāo)志物結(jié)合地質(zhì)學(xué)方法與古氣候?qū)W、生態(tài)學(xué)、動植物學(xué)等多學(xué)科交叉的方法，研究了環(huán)南極三個區(qū)域的有機(jī)地球化學(xué)性質(zhì)和生態(tài)發(fā)展歷史，結(jié)合氣候變化和人類文明的發(fā)展，利用微觀生物地球化學(xué)來探索生態(tài)、氣候與環(huán)境變化之間的科學(xué)問題，探討生物對環(huán)境的響應(yīng)和海鳥、海獸對聚居地周圍植物生態(tài)環(huán)境的影響，為研究環(huán)南極生態(tài)和環(huán)南極氣候變化提供科學(xué)依據(jù)，也為更好的

3、預(yù)測未來提供基礎(chǔ)。涉及的主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1.東南極西福爾丘陵企鵝聚居地生態(tài)研究
　　 對東南極西福爾丘陵Gardner Island阿德雷企鵝糞土沉積剖面DG2開展了有機(jī)地球化學(xué)分析，研究了企鵝糞土層DG2的烴類、醇類和酸類等生物標(biāo)志物。DG2沉積剖面的正烷烴以短鏈為主；脂肪酸組分偶奇優(yōu)勢明顯，以C16,C18和C24一元飽和脂肪酸為主；不飽和脂肪酸含量很低，以C18:1△9為主，總體表明沉積剖面的沉積來源單

4、一穩(wěn)定，主要來源可能為淡水湖相沉積的藻類、細(xì)菌和水生苔蘚輸入，無大波動。醇類組分以高濃度的植醇、膽甾烷醇和膽甾醇為主，分別代表了植被和企鵝數(shù)量，指示了研究區(qū)域歷史時期的生態(tài)變化。本章利用糞便甾醇恢復(fù)了阿德雷企鵝在西福爾丘陵地區(qū)8,500年來的數(shù)量變化，恢復(fù)此地歷史時期的生態(tài)系統(tǒng)變化，并首次利用C24:0酸作為水生苔蘚的標(biāo)志物，恢復(fù)歷史時期水生苔蘚的生長狀況以及探討水生苔蘚和企鵝數(shù)量之間相互消長的關(guān)系。
　　 2.西南極法爾茲半島

5、海豹聚居地生態(tài)研究
　　 對西南極法爾茲半島毛皮海豹糞土沉積剖面HN1 開展了有機(jī)地球化學(xué)分析,這是首次利用生物標(biāo)志物的方法來恢復(fù)歷史時期海豹數(shù)量的變化。通過對采自該地區(qū)的海豹糞土沉積柱HN1的有機(jī)地球化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)HN1 沉積剖面的正烷烴以短鏈及n-C23 為主，主要來源可能為湖相沉積的藻類、細(xì)菌和苔蘚的輸入。脂肪酸組分偶奇優(yōu)勢明顯，以C16，C18和C24 一元飽和脂肪酸為主，主要來源可能是浮游動物、細(xì)菌及苔蘚；不飽和脂肪酸

6、含量很低，以C16:1和C18:1 為主，表明了沉積剖面的沉積源單一穩(wěn)定，無大波動。醇類組分以高濃度的植物甾醇和糞便甾醇為主，分別代表了植被和海豹糞土沉積的輸入，利用糞便甾醇和植醇恢復(fù)了該地區(qū)上個世紀(jì)以來海豹數(shù)量的變化和周圍植被變化。20世紀(jì)上半葉，由于人為的大量捕殺，該地區(qū)海豹數(shù)量下降，60年代后期由于人類禁止捕殺海豹，該地區(qū)海豹數(shù)量得以迅速恢復(fù)。該地區(qū)上個世紀(jì)以來人類活動對海豹數(shù)量變化有顯著影響。與此同時，氣候變暖在過去幾十年中使植

7、被和藻類增加，磷蝦減少，磷蝦數(shù)量的減少也影響了海豹數(shù)量的變化。
　　 3.東南極羅斯島企鵝聚居地生態(tài)研究
　　 對東南極羅斯島企鵝糞土沉積剖面MB4開展了有機(jī)地球化學(xué)分析，第一次利用生物標(biāo)志物的方法來恢復(fù)該地區(qū)歷史時期企鵝數(shù)量的變化。通過對東南極羅斯島Cape Bird的企鵝糞土沉積剖面MB4的有機(jī)地球化學(xué)分析，可以了解到MB4沉積剖面的正烷烴主要分布在C15到C30，以C17、C23和C29為主，主要來源可能為周圍環(huán)境

8、中的苔蘚輸入。脂肪酸組分偶奇優(yōu)勢明顯，以C16和C24一元飽和脂肪酸為主，主要來源可能是浮游動物、細(xì)菌及苔蘚。醇類組分以C28,30一元脂肪醇、植物甾醇和糞便甾醇為主。通過利用生物標(biāo)志物：膽甾醇+膽甾烷醇、植醇、nC16-ol、nC22-ol和nC28-ol來分別指示企鵝數(shù)量、植被狀況、藻類、苔蘚和地衣的變化，恢復(fù)羅斯島Cape Bird中部地區(qū)阿德雷企鵝聚居地1,120年來的生態(tài)變化，探討此地的沉積環(huán)境、有機(jī)質(zhì)來源以及環(huán)境對此沉積的影

9、響，探討企鵝生態(tài)和自然過程對南大洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，以及和周圍環(huán)境之間的反饋關(guān)系。
　　 4．環(huán)南極地區(qū)糞土層生物標(biāo)志物性質(zhì)對比與分析
　　 我們用生物標(biāo)志物的方法分析了環(huán)南極三個沉積剖面：東南極西福爾丘陵Gardner島、西南極法爾茲半島和東南極羅斯島Cape Bird，通過分析這三個生物沉積剖面中的有機(jī)生物標(biāo)志物分布，研究這三個區(qū)域沉積物由于周邊植被和聚居地動物的不同而造成生物標(biāo)志物的不同。烴類、脂肪醇和酸類的變化更多