海鸟活动在东南极中山站区莫愁湖沉积物中的记录

本文对采自东南极拉斯曼丘陵中山站区的莫愁湖沉积物的元素、氨基酸和Sr同位素组成进行了详细的地球化学分析。结果表明莫愁湖沉积物中Zn、Cu、F、S、P、Se等六种元素具有共同的物质来源,其标型组合特征很可能揭示了莫愁湖沉积物在历史时期曾受到过企鹅等海鸟粪的影响,沉积物中酸溶相Sr同位素组成则确认了海洋源Sr的生物地球化学转移过程。酸溶相87Sr/86Sr值和研究区的新鲜海鸟粪酸溶相Sr同位素组成基本一致,都非常接近于海洋来源锶同位素组成(87Sr/86Sr=0.7092),并且沉积物中的生物元素Zn、Cu、F、S、P、Se含量和酸溶相Sr浓度具有非常高的统计相关性。酸溶相的87Sr/86Sr比值和反映湖泊中藻类等生物自然生成量的氨基酸含量表现出明显的负相关关系,进一步揭示了莫愁湖沉积物在历史时期曾受到企鹅等海鸟活动的影响。上述研究结果为更深入地研究该地区的生态、气候和环境的演变历史及其相互作用提供了有价值的参考资料。     

北极新奥尔松地区现代污染源及其指示植物研究

分析了采自北极新奥尔松(Ny-lesund)(78°55′N,11°56′E)煤矿开采区水平剖面12个点位上的三种苔原植物Dicranumangustum(苔藓类植物)、Puccinelliaphryganodes(穗状植物)和Salixpolaris(管状植物)及土壤中10种重金属(Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、Ni、Fe、Mn、As、Se)及S、TOC的含量。结果显示采矿过程中煤层的暴露是本地区的Hg、Cd、S污染的主要来源。三种分布最广泛、数量最多的苔原植物中苔藓植物Dicranumangustum对重金属元素具有最大的富集能力,位于矿区的Dicranumangustu体内污染元素含量显著高于非矿区部分,这也说明该水平剖面上的元素污染是由当地煤矿开采导致的。同时发现,Dicranumangustum体内元素积累和土壤中元素浓度之间沿水平剖面的变化趋势较一致,能较好地反映本地区的污染状况,可以作为污染监测和指示植物。从全球区域对比来看,北极新奥尔松苔藓体内污染水平显著低于邻近的北欧等工业区,但却是北极地区Hg、Cd和S污染最严重地区,同时也比南极地区高。     

南极阿德雷岛湖泊沉积:企鹅粪土层识别

在 CHINARE- 1 5考察期间 ,采集了南极阿德雷岛 Y2湖 67.5cm长的一支湖芯。室内分析测试了部分化学元素的含量 ,与南极西湖沉积物、新鲜企鹅粪、阿德雷岛鸟粪土和南沙太平岛鸟成土的元素特征进行对比后指出该湖泊沉积物为企鹅粪土。元素的聚类分析结果表明该粪土的元素标型组合包括 P、S、Sr、Ba、Cu、Zn、Se、Ca和 F等 9种元素。这为进一步解释其中所记录的气候环境事件提供了依据。     

南极拜尔斯半岛企鹅粪土沉积物元素地球化学特征

拜尔斯半岛位于南极利文斯顿岛最西部,是南设得兰群岛中最大的无冰区。对采自拜尔斯半岛的一根长55 cm的企鹅粪土沉积柱P1进行了元素和同位素地球化学分析。通过对沉积物C/N、有机质来源和δ15N的分析,发现P1沉积剖面中有机质主要来源于企鹅粪。利用富集系数、相关性分析、主成分分析等统计分析方法,识别出该沉积剖面中P、F、Cu、Hg、As、S六种元素具有共同的来源,与企鹅粪的输入密切相关,并且这些元素与TOC和δ15N显著正相关,说明沉积剖面中这些元素含量主要受控于企鹅粪的输入程度。通过与长城站区阿德雷岛、东南极戴维斯站加德纳岛企鹅粪土沉积物的标型元素特征比较,发现上述三个地区的标型元素组合大体上一致,反映了整个南极地区企鹅粪土沉积物生物标型元素组合的共性。研究结果为进一步恢复该地区的企鹅种群数量演化,及其对气候变化的响应提供了可能。     

戴维斯站区与长城站区企鹅粪土层生物标型元素的确定与比较

在中国第22次南极考察(2005/2006)期间,采集了东南极戴维斯站区加德纳岛(GardnerIsland)上一根含企鹅粪的沉积泥芯。分析测试了该沉积物、新鲜企鹅粪和当地基岩中部分化学元素的含量。对元素进行聚类分析并结合对比新鲜企鹅粪、基岩中的部分元素含量特征后得出,该粪土沉积的生物标型元素组合包括P、Se、F、S、As、Cu和Sr等7种元素。这与西南极阿德雷岛企鹅粪土层的生物标型元素组合是基本一致的。在此基础上,对东、西南极企鹅粪土层的生物标型元素进行了优选,得出东南极优选生物标型元素为P和Se,西南极则为F、P和S。这为探讨东南极企鹅数量变化及东、西南极企鹅数量变化的对比研究打下了基础。     

北极新奥尔松地区湖泊沉积物色素含量变化及环境意义

大量的古气候资料和现代器测数据表明,最近100年来北极气候经历了明显的变暖过程,这必然会对脆弱的极地湖泊生态系统产生影响。以北极新奥尔松地区的湖泊沉积柱样为研究对象,对其中4种色素(叶绿素及其衍生物CD、总胡萝卜素TC、蓝藻叶黄素Myx和颤藻黄素Osc)进行了分析,结合其他物化指标如碳酸钙含量、TOC等,从历史演化的角度重点探讨了新奥尔松地区最近100年以来湖泊初级生产力演化过程。结果表明,在相对寒冷的小冰期,气候对湖泊中藻类的生长不利,湖泊生产力下降,沉积物中色素含量出现低值,生物硅含量降低;表层5cm(对应约1890AD)沉积物中有机质含量显著升高,各色素含量均明显增加,表明小冰期后气温上升,导致湖泊藻类生长迅速,湖泊生产力大大提高,但此时生物硅仍保持在相对较低的水平,这可能与其他藻类的竞争生长有关。最近100年,沉积物中Osc/Myx比值不断降低,表明该湖泊中蓝藻含量不断上升,暗示北极地区人类活动的增强可能导致湖泊营养水平增加。     

北极新奥尔松地区鸟粪土的分子有机地球化学研究

本文研究了位于北极地区的斯瓦尔巴(Svalbard)群岛上的新奥尔松(Ny-lesund)地区的鸟粪土层(YN)的分子有机地球化学组成特征。YN沉积物的烷烃呈双峰分布,奇偶优势不明显,烷烃组分包含UCM(不可分辨成分),姥鲛烷、惹烯是烷烃的主峰,表明烷烃组分受到附近三叠纪含煤地层的强烈影响。脂肪醇类组分偶奇优势明显,主要为现代生物来源。甾醇以谷甾醇为主,由于谷甾醇是草食动物粪便的主要甾醇,所以YN沉积物中谷甾醇可能来源于鸟粪。脂肪酸类组分的偶奇优势同样十分明显,不饱和脂肪酸以C18∶1为主,除脂肪酸外,还检测到β-羟基酸和ω-羟基酸。综合YN生物标志物的组成与分布特征,认为YN既受到附近含煤地层的影响,也受到附近的鸟粪和植被的影响。     

东南极企鹅和海豹粪土层细菌群落的变化特征

海洋动物粪土是南极陆地生态系统养分的重要来源,粪土层细菌群落对南极苔原碳、氮循环过程起重要作用,但目前对南极海洋动物粪土层中细菌群落的变化特征却鲜有报道。本文采集了东南极四个企鹅、海豹粪土剖面样品,通过酶活性、微生物量碳、微生物熵、土壤呼吸和DNA浓度测定以及16 S r DNA-DGGE分析,探讨了粪土层中细菌群落变化特征及其与环境因子的关系。土壤转化酶、脲酶和磷酸酶活性、微生物量碳、土壤呼吸和微生物熵随深度增加而递减,而代谢熵增加,表明随深度增加,微生物生存环境恶劣,造成细菌丰度和酶分泌量减小,需更多有机碳进行能量代谢。土壤DNA浓度与pH、含水率、TOC、TN、微生物量碳、土壤呼吸以及酶活性呈高度正相关,表明这些因子对粪土层中细菌种群的丰度有重要影响。DGGE图谱分析证实：东南极海洋动物粪土中含丰富的细菌群落结构,随深度增加泳道带型数量和亮度递减,表明细菌多样性和丰度递减。聚类分析表明：四个剖面随深度泳道带型差异明显,细菌遗传相似性为46%,企鹅、海豹粪土细菌群落差异性尤为明显;发现四个粪土剖面中,细菌丰度与企鹅、海豹粪的相对含量呈协调一致性变化,且表层5cm粪土层细菌丰度最高,表明东南极企鹅和海豹排泄物对土壤中细菌群落多样性变化起重要作用。     

东南极阿曼达湾湖泊沉积物物源的元素分析

2008年在东南极阿曼达湾帝企鹅聚集区附近岛屿开展了野外工作,于岛屿湖泊集水区采集到两个短沉积剖面,分别命名为EPI和PI。根据野外实地考察情况和室内分割样品发现EPI剖面主要为泥炭沉积,含有大量水生藻类;PI剖面为黑色泥质沉积,散发出浓烈的粪臭味,沉积物中含有大量的幼年帝企鹅绒毛和少量的残骨。对EPI和PI剖面沉积物、当地风化母岩及水生湖藻进行了部分生源元素和重金属元素浓度分析与对比,结果显示EPI剖面元素含量主要来源于背景母岩和湖藻沉积。PI剖面为帝企鹅粪土沉积序列,沉积物中的TC、TN、TP、Cu、Zn、Hg和Se的含量远远高于风化母岩中的浓度,其主要来源于帝企鹅粪的输入,而Pb元素主要来源于当地风化母岩的贡献。本研究首次显示帝企鹅活动同样可以为南极贫瘠的陆地湖泊系统带来大量的营养物质,但同时也输入了大量的重金属污染元素。     

北极新奥尔松地区夏季近地面CO2、CH4和N2O浓度的观测研究

2008和2009年夏在北极新奥尔松地区（Ny-Ålesund）不同苔原区域（鸟类保护区、海滩苔原、矿区、人类活动区等）监测CO₂、CH₄和N₂O近地面浓度的时空变化并分析其可能的影响因素。2008年7月25日-8月13日和2009年7月13-26日,在不同观测区域设置常规和非常规采样点采集气体样品共239瓶并妥善保存。实验室内使用气相色谱（GC）测定准确真空瓶中温室气体（CO₂、CH₄和N₂O）的浓度。鸟类保护区的日变化中,2008年鸟类保护区CO₂和N₂O日变化浓度均大于2009年约30 ppm和25 ppb。2008年海滩苔原CO₂浓度均高于2009年约30 ppm;N₂O浓度低于2009年11 ppb;2008年鸟类保护区CH₄浓度低于2009年,而海滩苔原2008年浓度高于2009年,差值均约为0.7 ppm。这些年际变化可能由环境条件（天气变化等）和地表覆盖情况的变化引起。高海鸟活动区（HB）CO₂浓度低于海鸟活动较少的区域（MB 和 LB）;鸟类保护区CO₂浓度低于海滩苔原,N₂O浓度高于海滩苔原,主要原因是海鸟活动和鸟粪增加了土壤营养元素,影响苔藓植被发育的情况并改变上垫面状况。综合不同苔原区域：新奥尔松地区CO₂和CH₄浓度高于ZEP (Zeppelin Station)监测平均浓度,地表向大气输送CO₂和CH₄;而N₂O低于ZEP监测的平均浓度,地表从大气吸收N₂O。不同区域影响因素不同：鸟类保护区、海滩苔原和鸟岛主要是受到海鸟活动影响;矿区主要是受水分和土壤基质影响;站区和机场受到人类活动影响但并不明显,总的来说直接原因是由于地表覆盖情况以及地形不同引起。     

北极Svalbard地区Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面物质平衡和运动特征分析

对位于北极Svalbard群岛新奥尔松(Ny-lesund)的Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川首个物质平衡年(2005/06年度)的冰川表面物质平衡及其运动特征进行研究,并阐述了Austre Lovénbreen冰川末端位置的变化状况。结果表明:(1)Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川净物质平衡分别为-0.44和-0.20m w.e.,年消融量分别为0.99和0.94m w.e.,对应冰川零平衡线高度分别为478.10和494.87m。(2)两条冰川符合Svalbard地区跃动冰川运动的特征模式。运动速度矢量的水平分量表现为:向主流线辐合或平行于主流线。下游运动速度较慢,而在中上游运动相对较快。Austre Lovénbreen冰川表面各观测点的运动速度平均值为2.28m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为3.91和0.81m·a-1;Pedersenbreen冰川表面观测点运动速度平均值为6.74m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为8.13和5.49m·a-1。运动速度矢量的垂直分量表现为:消融区冰川消融量随海拔升高而减弱,Austr...     

Source of and potential bio-indicator for the heavy metal pollution in Ny-lesund,Arctic

Three kinds of tundra plant samples including Dicranum angustum(a type of boreal bryophyte),Puccinellia phryganodes(a type of fringy plant),Salix polaris(a type of vascular plant) and surface soil were samples in 200 at Ny-lesund of the Arctic.The levels of eight heavy metal elements(Hg,Pb,Cd,Cu,Zn,Ni,Fe and Mn) and three metal-like elements(As,Se,Sr) in the plant and soil samples of the areas within previous coal mining activities are significantly higher than those of other areas.The relative accumulation of these elements in these tundra plant samples is consistent with the one in the soil samples,especially in the areas affected by previous coal-mining activities.Thus,the pollution is apparently from local coal mining activity.Dicranum angustum has the highest concentrations among those elements,and it can be a good bio-indicator for heavy metal pollution in Ny-lesund.Though Ny-lesund is less polluted by heavy metal than nearby Northern European human living areas,but much more than the tundras of the Alaska,Greenland and the Antarctic.     

南极普里兹湾NP951柱样元素地层与古环境初步研究

对南极普里兹湾ＮＰ９５１柱样的元素地球化学特征及其古环境意义进行了研究。结果表明，本区沉积物在沉积过程中受冰盖消融、淡水涌入和陆源物质的影响较大；沉积物中ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｐ、Ｓ、Ｃｏｒｇ等元素组分较好地记录了由古气候变化而引起的物源改变，这些元素组分在地层中的分布规律与古海洋沉积环境及古气候变迁相一致；自晚更新世末期以来的气候大致可分为温暖期、寒冷期、高温期、转冷期和转暖期五个区段；在柱样的１４５ｃｍ（１４．４ｋａＢ．Ｐ．）、８５ｃｍ（１０．３ｋａＢ．Ｐ．）和２５ｃｍ（６．３ｋａＢ．Ｐ．）处出现了古气温的高值点，指示了气候的变化；８５ｃｍ处元素含量的突变指示了异常事件的发生，该层位正好对应于哥德堡地球磁场漂移，全球气温突然变暖，标志着１０．３ｋａＢ．Ｐ．以后南极地区进入了全新世。     

北极苔原Ny-?lesund地区短期气候特征

利用我国北极黄河站所在地,德国Koldwey站1994-2003年的逐时常规气象资料,对北极苔原Ny lesund地区短期气候特征进行了初步分析。结果表明,由于受北大西洋暖流的影响,该地是北极同纬度温度最高的地区。岛上气候温暖湿润,即使在隆冬季节,日平均气温都可以升至0℃以上。全年平均风力较小,以东南(SE)风居多。该地区平均增温速度为0. 68℃/10a,是北极增温较快的地区之一。与同期我国北冰洋浮冰区考察数据相比较,Ny lesund气候更温暖湿润,风速要小得多。在Ny lesund地区,美国国家环境预测中心/美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)的近地面气温的再分析结果,与Koldwey站实测常规地面资料相比,在冬季基本一致,而在夏季则差异较大。     

北极苔原新奥尔松地区的地表辐射特征

利用我国北极黄河站所在地,德国Koldewey站1993-2003年的资料,对新奥尔松地区的地表辐射特征进行了初步分析。结果表明,由于云的影响,新奥尔松极昼期间的日照百分率仅为32.2%。暖季由于下垫面地表冰雪融化,地表反射率迅速减小,地面吸收辐射和地面有效辐射都迅速增大。全年累计的净辐射为正值;暖季是接受太阳辐射能的主要时段,寒季接受的太阳辐射能极少。虽近10年来新奥尔松地区的气温增加十分显著,但各辐射量的变化趋势不明显。地表辐射实测值与同期NCEP/NCAR相邻格点逐日资料的比较表明,NCEP资料对各辐射项模拟的精度不高。     

东南极拉斯曼丘陵湖泊沉积生物标志物记录及其环境气候意义

东南极拉斯曼丘陵地区莫愁湖（69°22.3’ S,76°22.0’ E）沉积柱中的有机生物标志物记录了全新世中晚期该地区气候演变过程。不饱和长链烯酮在沉积柱111-76 cm （6450-5100 cal. yr. BP）和36-30 cm（3700-3500 cal. yr. BP）深度有检出,76 cm深度以上基本消失,表明该地区在5100 cal. yr. BP前后气候开始由冷转暖,冰川消融,陆壳抬升,相对海平面下降,同时大量的冰融水使湖泊逐渐淡化。沉积柱底部长链烯酮的检出阶段与东南极相对海平面较高时期相一致,而沉积柱36-30 cm（3700-3500 cal. yr. BP）深度不饱和长链烯酮的痕量检出则揭示了一个短暂的气候干冷,湖泊盐度升高的时期。沉积物中正构烷烃反映的当地气候变化所控制的湖生植物群落演变过程与上述过程基本一致。     

Brood patch temperature during provocation of common eiders in Ny-Ålesund, Svalbard

In this short note we describe the behaviour and body changes of three incubating female common eiders ( Somateria mollissima ) during provocation made by humans approaching the nest. The study site was near the settlement of Ny-Ålesund, Svalbard. Temperture transmitters were implanted subcutaneously at the brood patch and data recorded using a VHF receiver. We found that the female experiment exhibited a passive defence response ("freezing"), accompanied by a significant drop in brood patch temperature (0.6 °C) during provocation; this temperature drop lasted for 5 minutes. These accord with other studies of the physiological changes which the passive defence response in birds and other animals.     

河西走廊平原区全新世河流阶地对气候变化的响应

河西走廓的古洋河，黑河，北大河和疏勒不可在平原发育了两级阶地，根据＾１４Ｃ测年数据，低阶地形成于５．５７－３．１５ｋａＢ．Ｐ．，高阶地形成于１１－８ｋｇＢ．Ｐ．，在８－６ｋａＢ．Ｐ．之间为河流下切期。