岩溶表层带水生动物研究进展

本文旨在介绍岩溶表层带水生生态研究中微小甲壳类生物的最新研究进展,相关研究国内还少有涉及。岩溶表层带不仅仅是岩溶地下含水层的一个重要组成,而且是岩溶发育的活跃地带,同时也是大量地下生物生存的栖息地。目前,岩溶表层带内甲壳类主要采自洞穴滴水,残留的滴水水洼以及裂隙中的水体。这些甲壳类主要是桡足类,也有其他甲壳类,如端足目和介形虫,它们主要为暗层生物（stygobiont）,也包括一些陆生物种。以斯洛文尼亚为例,在所调查的洞穴中平均每个洞穴有近9个暗层桡足类物种,为了适应表层带特殊的地质环境,这些物种在形体上存在适当的进化。表层带的众多地质因子如顶板厚度、栖息地的连通性、及栖息地的大小等,以及水文因子包括水文动态特征、水化学特征等,都对这些物种的组成与分布有较大的影响。虽然岩溶表层带及其水生动物的独特性和重要性已逐步得到了许多地质学家和生物学家的认可,但还有很多问题有待进一步的解答,譬如邻近群落间差异性,以及桡足类对非饱和带水流指示作用等。      

环境因子影响下疏勒河上游高寒草甸物种丰富度与生物量间的关系

生物多样性与生产力的关系是生态学领域争论不休的重要科学问题。调查了青藏高原疏勒河上游高寒草甸典型植物群落物种丰富度、生物量及环境因子,分析了不同植物群落物种丰富度与生物量的关系及其差异性,并探讨了影响两者间关系的关键环境因子。结果表明：1）以莎草科或毛茛科物种为主要建群种的植物群落物种丰富度与生物量不存在显著的相关性（P>0.05）,如高山嵩草+苔草群落、线叶嵩草+黑褐苔草群落、唐松草+矮火绒群落、草苔草+昆仑蒿群落;而以禾本科为建群种的植物群落（紫花针茅+紫菀群落、紫花针茅+沙生风毛菊群落）两者间存着显著正相关性（P<0.05）.2）CCA排序中,环境因子对植物群落分布格局的累计解释量为83.4%,这说明环境异质性是影响植物群落空间格局的主要原因,其中冻土上限埋深是影响植物群落特征及分布的关键环境因子。冻土上限埋深小于-4m时,丰富度与生物量间存在着显著的正相关;冻土上限埋深大于-4m时,两者间无显著相关性。这有助于深刻认识生物多样性与高寒草甸生态系统功能的关系。     

青藏高原纳木错湖阶沉积的发生特征及环境指示意义

选取的21个湖相沉积物样品分别采自纳木错湖西岸塔吉古日（剖面Nam Co 1）和纳木错湖东北岸的干玛弄附近（剖面Nam Co 2）。按照其发生特征分别将剖面从顶部到底部划分为12个和9个层次,通过分析各个层次沉积物的粒径分布特征、质地组成特点、总有机碳（TOC）、总无机碳（TIC）、总碳（TC）的百分含量、酸度值（pH）、电导率（EC）、含水量等若干环境指示因子。结果显示:无论在比较两个剖面的发生特征,还是环境指示因子特征,剖面Nam Co 1发育程度较剖面Nam Co 2更加发育;通过对测年数据结果分析,两个剖面均形成于晚更新世,并且通过比较各自剖面在垂直方向上的各项环境指示因子的变化趋势,可知纳木错湖流域在晚更新世（约40 ka BP）阶段发生过3次相对明显的冷暖交替过程.     

北京石花洞洞穴滴水中硫酸根浓度的时空变化及其意义

硫是环境地球化学循环中重要的元素之一,是区域及全球性环境变化的重要驱动因子。本文通过对石花洞洞穴4个滴水点（JG,SH,PL1和PL2）硫酸根浓度近3个水文年的分析测定（BL点观测近两年）,结果表明:响应降雨快的滴水点（SH和JG点）滴水SO42-浓度升高幅度最明显,且滴水SO42-浓度与滴率成指数关系;滞后响应降雨的观测点滴水SO42-浓度雨季升高幅度不明显,但在长期观测期间有明显增加的趋势;对降雨没有响应的滴水点,其SO42-浓度低且雨季没有明显变化。通过分析表明,在快速响应降水的滴水点,滴水硫酸根浓度大幅升高可能在一定程度上影响滴水pH值,这也可能是导致雨季时,快速下渗进入洞穴的滴水碳酸钙饱和度降低,从而抑制滴水沉积的一个不可忽略的因素。      

水文模型参数区域化研究进展

参数区域化方法是解决资料缺乏地区水文模拟和预报的有效手段,主要包括回归法、空间邻近法和属性相似法三类方法,可将有资料流域的水文模型参数移用到资料缺乏流域。首先回顾了区域化方法的基本原理和应用方法,并分析了三类主要区域化方法的适用性。从流域特征因子、水文模型及参数、不确定性探讨三个方面综述了区域化方法的研究进展。分析发现,当前区域化方法缺乏完善的理论基础,流域特征因子选择存在主观性,水文模型及参数的适用性方面研究不足。最后展望了未来的研究重点：（1）多维度适用性比较;（2）水文过程和参数的空间分布规律;（3）参数的尺度问题;（4）参数区域化的不确定性问题。     

岩溶滴水中痕量磷的测定及其古环境意义

为解决因洞穴滴水中磷酸盐含量低而无法了解磷的存在形式和分布特征这一问题,借鉴经典氢氧化镁共沉淀法,开发了集分离-富集-测定于一体的共沉淀-磷钼蓝分光光度法,用于定量测定岩溶滴水中PO43-。通过4个回收实验表明,岩溶滴水中痕量磷的回收率分别是99%、102%、95%和96%,达到定量分析的要求。对湖北清江和尚洞内HS4滴点2005—2012年的滴水样品中的磷酸盐进行测定,结果表明滴水PO43- (以P计)最大浓度为12.1μg/L,最小浓度为0.1μg/L,平均值为4.55μg/L。洞穴滴水中磷的浓度呈现季节波动,总体上夏、秋季高,冬、春季低,与同期的温度和滴水速率的季节变化相一致,较好地响应了气候和环境的变化。      

长江中游水成沉积与风成沉积磁组构特征

为了建立长江中游不同成因的沉积物磁组构识别标志,讨论磁组构参数与沉积环境之间的关系,对采自长江中游风成沉积与现代不同沉积环境下的水成沉积物进行了磁组构参数测试和对比。结果表明：①风成沉积的κ、Ｐ、Ｆ、Ｌ值均明显低于水成沉积的相应值,但q值却比水成沉积的偏大,反映风成沉积物的分选较水成沉积物的要差;②在磁组构参数FL关系图上,风成沉积数据点多集中于坐标原点附近,指示沉积动力相对比较弱的沉积环境,而水成沉积数据点却主要分布于F轴附近,反映水成沉积物的F较L发育;③风成沉积的磁化率最大主轴偏角的方向比较分散,但总体方向仍与形成风尘砂的风向一致,并且长轴的倾角较大（22°～24°）,短轴的倾角较小（45°～51°）,而水成沉积的磁化率最大主轴偏角的方向比较稳定,指示了来水方向,并且长轴的倾角一般小于10°,短轴的倾角大于80°;④风成沉积的T值介于-1~1之间,而水成沉积的T值却主要以大于1的为主。上述特点可作为长江中游风成与水成沉积物的识别标志。     

洞穴滴水地球化学的空间和时间变化及其控制因素--以北京石花洞为例

通过对北京石花洞滴水地球化学一个水文年的观测,揭示了洞穴滴水水文地球化学季节变化与外界气候变化的关系,3个滴水点的滴率随降雨量的增加都有明显的变化,但不同滴水点滞后时间不同。滴水滴率、Mg²⁺和SO^{2-₄含量的季节变化数据显示,雨季洞穴滴水主要来源于当季降水,但也存在岩层滞留水的混入。滴水中Mg/Ca比值存在明显季节变化,旱季较低而雨季较高,但在雨季初期出现较大的波动。分析洞穴上覆土壤和洞内裂隙土壤数据,认为雨季初期滴水中Mg/Ca比值的波动是由土壤中Mg2+的快速淋溶造成的,上覆土壤结构性质和组分变化均影响滴水地球化学特征。}     

苏北平原区河流生态水位阈值计算方法适用性研究

针对平原区多数河流缺乏有效的流量资料的情况,研究适用于平原区河流生态水量阈值的计算方法具有重要现实意义。本文对比分析7Q10法、保证率法、湿周法、基于Tennant改进的生态水位法等4种代表性生态水量计算方法与结果,以水文节律、生态水位满足度为判别原则,评价了上述方法的适用性。分析结果显示：（1）在水文节律相应性方面,7Q10法、Q90法、湿周法计算的生态水位值为单一的特定值,无法反映水文节律的天然变化过程;（2）在生态满足度方面,7Q10法的多年平均生态水位的满足度最小;（3）基于Tennant法改进的生态水位法的水文节律模拟效果最好、生态水位满足度最高。研究表明：在选择的4种计算方法中,相较于7Q10法、Q90法及湿周法,基于Tennant法改进的生态水位法能较好地满足水文节律相应性和生态水位满足度原则,对平原区河流生态水位（阈值）计算具有一定的适用性。该研究成果可为苏北平原河网区流量资料缺乏型河流生态需水的确定和管理提供有益的参考。     

洞穴次生化学沉积物环境替代指标形成的地球化学动力学研究

洞穴化学沉积物气候-环境记录机理研究中,亟需了解各种环境替代指标形成的地球化学过程及其影响因子.我们以洞穴滴水为主线长期系统监测研究了气候-环境信号的传递过程和受控因素,判别了洞穴顶板土壤基本情况(自然和人为作用),分析了洞穴滴水的水动力特征,归纳了水文、水文地球化学过程及简单模型,考察了滴水的DOC、荧光强度及相关性,综合探讨了氢、氧、碳同位素信号传递过程及其受控因素,以及对不同生态系统的碳、氧同位素的对比.当前我们所获得的主要成果和认识是发现滴水的溶解有机碳和荧光强度以每年4～6月最强,并与洞穴上覆植被条件成正相关;降雨对洞穴滴水氧同位素组成有明显的控制作用和一致的季节变化特征,蒸发作用对氧同位素信号的传递有不大于2‰的影响作用;植被条件对滴水碳同位素信号起主导控制作用,δ13C值在湿热条件下低于干冷条件,明显受降雨稀释效应、水动力过程、方解石溶解/沉积作用和CO2逃逸等因素的影响.     

岩溶洞穴现代沉积间断的影响因素研究--以河南鸡冠洞为例

岩溶洞穴次生沉积物--石笋因其独有的高精度测年和高分辨率记录的优势已越来越成为过去全球变化研究中重要的支柱。进行洞穴碳酸盐沉积机理研究对于理解石笋沉积速率,结晶形态、准确解译气候替代指标和现代洞穴合理保护具有重要意义。以我国南北交汇带亚洲季风敏感区河南鸡冠洞为例,通过对2010-2015年连续6个水文年对鸡冠洞滴水和碳酸盐沉积的监测发现:①洞内滴水水化学指标与沉积速率表现出很好的一致性,雨季大气降水增加,气温升高,生物活动加强,土壤CO₂含量增加,滴水滴速、Ca2+、HCO₃-、电导率（EC）和沉积速率同时增加,旱季反之;洞内CO₂对方解石沉积的抑制作用被滴水饱和度掩盖。②受2012-2013年年降雨量显著减少的影响,水岩作用减弱,2014年滴水饱和度降至最低,出现为期一年的沉积间断,直至2014年下半年降水增加,于11月重新接收到方解石沉积。③自2013年下半年开始,受人为淋滤洞穴影响,滴水NO₃-上升数十倍,模拟实验显示其对CaCO₃溶解的能力较之前提高约60%,表明NO₃-对方解石沉积存在抑制作用,这可能是个别月份滴水饱和度高却没有回收到CaCO₃沉积的原因,建议景区在进行补水的同时要考虑水质对岩溶作用的影响。     

典型岩溶包气带洞穴滴水水文过程研究——以桂林硝盐洞为例

选取桂林丫吉试验场硝盐洞为研究对象,通过示踪试验和高分辨率水文水化学监测,确定滴水补给来源,研究典型岩溶包气带洞穴滴水对降雨响应的水文过程。研究结果表明,硝盐洞XY5滴水主要受到两种径流成分补给,即集中补给的管道流和弥散流。硝盐洞上部包气带中可能存在表层岩溶带含水层,长期维持滴水流量。滴水流量、电导率和示踪剂浓度的峰值均出现在强降雨时段,表现出快速响应的管道流特征,存在降雨阈值引起硝盐洞滴水降雨响应。降雨前岩溶含水层水分条件是包气带水文响应差异的主要原因,雨季滴水对降雨响应迅速,XY5滴水对降雨响应的滞后时间为10 h;而旱季对降雨的响应滞后明显,滞后时间达9.8天,体现了土壤和表层岩溶带的调蓄作用。74.4 mm降雨量是旱季转雨季滴水响应的降雨阈值。借助于洞穴滴水的水文动态变化和示踪试验技术对于研究包气带水文过程,深入了解岩溶含水层结构及特征,揭示岩溶区降雨入渗补给机制具有重要作用。     

Intra‐annual variation of the calcite deposition rate of drip water in Shihua Cave,Beijing, China and its implications for palaeoclimatic reconstructions

Cai, B., Zhu, J., Ban, F. & Tan, M. 2011: Intra‐annual variation of the calcite deposition rate of drip water in Shihua Cave, Beijing, China and its implications for palaeoclimatic reconstructions. Boreas, Vol. 40, pp. 525–535. 10.1111/j.1502‐3885.2010.00201.x. ISSN 0300‐9483. Monthly in situ monitoring of the calcite deposition rate, drip‐water chemistry and surrounding cave environment was carried out at Shihua Cave, Beijing, China, through two hydrological years (from January 2006 to February 2008) to determine the seasonal variability and mechanisms of stalagmite growth in Shihua Cave. Calcite deposition rates exhibit significant intra‐annual variation, with the lowest values during the summer monsoonal rainy season (July–August) and peak values from autumn to spring. The temporal change in the calcite deposition rate is negatively correlated with the drip rate, cave‐air PCO₂ (CO₂ partial pressure) and Ca concentration, and positively correlated with the pH of the feeding drip water. The seasonal recharge regime of drip water is likely to be the primary control on the drip‐water quality and quantity, which, in turn, control the calcite deposition rate in Shihua Cave. During the summer rainy season, periodic and intense rainstorms increase the drip rate and cave‐air PCO₂, leading to drip water with a lower pH and saturation index of calcite, thereby reducing the calcite precipitation. It seems that the high cave‐air PCO₂ is the dominant control on the calcite deposition rate during the rainy season. Our previous study on the dissolved organic carbon of drip water concluded that the thin luminescent bands in stalagmite laminae from Shihua Cave form during the rainy season. The lower calcite deposition rate during the rainy season further supports this suggestion. The significant intra‐seasonal variability of the calcite deposition rate implies that the seasonal bias of δ¹⁸O of stalagmites should be considered when stalagmite δ¹⁸O is used as a high‐resolution palaeoclimatic archive.     

桂林硝盐洞滴水水文和水化学动态变化特征

为认识裸露型岩溶包气带洞穴水文水化学动态变化特征,以桂林硝盐洞滴水为例,选取桂林硝盐洞3处滴水,对滴速、电导率、pH值、Ca2+、Mg2+、Sr2+进行监测,结果显示:(1)岩溶洞穴滴水的离子浓度与温度降水关系密切,高温多雨时节岩溶作用加快,洞穴滴水中Ca2+、Mg2+含量升高,同时强降雨会导致离子浓度产生很大波动;(2)滴水化学性质受到土壤、基岩顶板厚度、滴水量等的影响,土壤层越厚,滴水中Ca2+含量越高;(3)受“慢速补给”的滴水点,其滴水量与离子浓度呈正相关性,而受“快速补给”的滴水点,其滴水量与离子浓度呈负相关性;同时接受两种方式补给的滴水点,其滴水量和离子浓度变化剧烈,且呈良好的正相关性。      

Early Permian Conodonts from the Baoshan Block, Western Yunnan, China

The Rabeignathus bucaramangus fauna was recently found from the limestone beds of the top part of the elastics-dominated Dingjiazhai Formation in the Aluotian section, southern Baoshan Block, western Yunnan. With Rabeignathus bucaramangus as the dominant species, this fauna includes Rabeignathus bucaramangus (Rabe), Homeoiranognathus huecoensis (Ritter), Sweetognathus inomatus Ritter, Sweetognathus whitei (Rhodes), Mesogondolella cf. bisselli (Clark and Behnken) and a few of ramiform elements. The characteristies of the fauna suggest that it can be correlated with the upper part of the Sweetognathus whitei Zone and assigned to the Middle Artinskian.     

New Quaternary Mammalian Faunas and Cave Deposits in the Zhoukoudian Area,Beijing

From 1985 to 1987, four new localities with abundant fossil mammals were dis-covered by Cao, Tian and others in the Zhoukoudian (Choukoutien) area, Beijing. They are theEast, West, Shangdian and Donglingzi caves. The East Cave fauna consists of 28 speices ofmammals and its age is middle Early Pleistocene. The East Cave assemblage shows that a tem-perature-falling event took place at around 1.20 Ma B.P. at Zhoukoudian. Sixteen species ofmammals were collected from the West Cave, which are mainly forms of late Early Pleistoceneage. The West Cave fauna represents a transitional fauna from the East Cave fauna (dry-cold)to the fauna (warm) at locality 9. The Shangdian Cave fauna is composed of four forms, beingMiddle Pleistocene in age. The Donglingzi Cave fauna contains 21 Late Pleistocene forms. Inthe cave two fossil horizons may be distinguished. The age of the lower horizon is early LatePleistocene, which is equivalent to that of the New Cave fauna; while the fauna of the upper ho-rizon may be correlated with the Upper Cave fauna.     

喀斯特洞穴体系元素迁移及环境指示研究进展

洞穴滴水与沉积物中的元素作为环境替代指标,在反映其物质来源以及反演古环境气候的研究中有着重要的作用,已受到国内外学者的广泛关注。本文在总结前人研究成果的基础上,概述了喀斯特洞穴体系中的元素迁移机理,重点对土壤、基岩、滴水中Ca、Mg、Sr、Ba四种元素的迁移变化机制进行了系统归纳;结合环境影响因素,分析了各元素的来源与特性,进而对滴水与沉积物中元素比值所反映的环境指示意义进行了综述。同时提出,应深入探究洞穴体系的元素迁移机制;结合洞穴环境体系的自身特点,区分元素指标在不同环境中的信息指示特征,提高沉积物中元素指示古气候环境信息的精准性;结合石漠化地表环境特征,从洞穴滴水的降雨响应研究入手,建立石漠化环境地下监测指标体系。      

Combination Features, Paleobiogeographic Affinity and Mass Extinction of the Latest Ordovician （Hirnantian） Rugosan Fauna from Northern Guizhou, China

The rugosan fauna from the Guanyinqiao Bed （latest Ordovician, Hirnantian） of northern Guizhou, China is known to belong to the cold or cool-water type corals. The components of the fauna are solitary corals only, and corallite septa are generally strongly dilated, especially the streptelasmatid corals are dominant comprising 98% of the whole fauna. The Guanyinqiao Bed is rich in rugosans of 18 genera, which are streptelasnmtid Streptelasma （=Helicelasma）, Brachyelasma, Amplexobrachyelasma, Salvadorea, Grewingkia, Borelasma, CrassUasma, Leolasma, KenophyUum, UUernelasma, Paramplexoides, Siphonolasma, Pycnactoides, Dalmanophyllum, Bodophyllum, Axiphoria, Lambeophyllum and cystiphyllid Sinkiangolasma. Although this fauna was fairly abundant in a confined area （northern-northeastern Guizhou, southern Sichuan） during the Hirnantian age, the rugosan mass extinction （generic extinction rate 81%） happened at the end of the Hirnantian Stage. It is conduded that the mass extinction is related to the ending of maximum glaciation and ice cap melting in Gondwana in the southern hemisphere in the latest Hirnantian, resulting in rapid global sea-level rise in the earliest Silurian. In the Upper Yangtze Basin, the sea bottom environments were replaced by anoxic and warmer water during that time, so that the cool-water type rugosan became extinct. The present paper attempts to revise some already described rugose coral genera and species （He, 1978, 1985） and to supplement a few new forms from the Guanyinqiao Bed. Fourteen species of 12 genera are re-described and illustrated, of which one species- Grewingkia latifossulata is new. As a whole, the rugosan fauna of the Guanyinqiao Bed may be correlated with those contemporaneous of North Europe, Estonia and North America, indicating a dose biogeographic affinity to North Europe.     

桂林洞穴滴水与现代碳酸钙δ18O记录的环境意义--以桂林七星岩NO.15支洞为例

现代洞穴动态监测的一个先决条件就是为洞穴碳酸盐(CaCO₃)沉积物-石笋的各种替代指标的解译提供可靠的依据,充分利用现代碳酸盐(CaCO₃)沉积物的各种替代指标,并与现代器测气象资料进行相互对比、并用以校正,是精确或定量解释石笋气候替代指标的关键.
经对桂林七星岩15号支洞的5个滴水点进行了长达四个水文年(2008~2011年)的大气降水、洞穴滴水、现代碳酸盐沉积物的动态监测和研究,并探讨了洞穴滴水和现代碳酸盐(CaCO₃)的δ18O与降水δ18O的相关关系.研究表明,洞穴滴水和现代碳酸盐(CaCO₃)的年平均δ18O值非常接近降水的δ18O平均值,并具有与地表降水δ18O相同的变化趋势,反映了洞穴滴水和现代碳酸盐(CaCO₃)的δ18O主要来自大气降水的δ18O,即明显受控于降水的δ18O.在4个水文年中,现代洞穴次生化学碳酸盐(CaCO₃)沉积物的δ18O值与滴水的δ18O值记录的年内(或年际)变化或多年的变化趋势基本相同,表现出明显的四高峰(δ18O低值区)四低谷(δ18O高值区)的波动变化特征,具有明显的年际、季节性变化规律,显示具有雨热同季的特点.研究结果表明洞穴滴水和洞穴现代碳酸盐(CaCO₃)沉积物的δ18O可以记录当地或洞穴上方的气候变化信号,即现代碳酸盐(CaCO₃)沉积物的δ18O主要作为夏季风强度或降雨量的替代指标.     

The ichthyofauna and abiotic hydrological environment of the Ria de Aveiro,Portugal

The abiotic hydrological environment and the community dynamics of the fish fauna were investigated in the Ria de Aveiro, an estuarine coastal lagoon system (43 km²), which has both marine and fluvial influences. Abiotic hydrological and fish community parameters were recorded routinely during 12 months at ten stations. Temperature ranged between 9.5°C and 26.0°C, salinity between 0.0‰ and 32.0‰, dissolved oxygen between 0.8 mg 1^?1 and 15.4 mg 1^?1, pH between 6.1 and 9.4, and transparency between 4.4% and 100.0%. No significant differences were observed in temperature and dissolved oxygen among stations, or in seasonal variation in transparency. Nineteen thousand thirty-one fish specimens comprising 55 species were sampled. Abundance, biomass, and species richness were highest in summer and late winter at stations near the lagoon entrance. Sedentary species were most numerous, marine migratory species had the highest biomass, and the category “occasional species” had the highest number of species. Atherinidae, Mugilidae, and Gobiidae were the most important families. Eight species represented about 80% of the total fish abundance and biomass but only six species occurred in all the months and at all the stations. It was concluded that the Ria de Aveiro, with high seasonal and spatial abiotic variation, has a very rich and representative fish community compared with temperate and tropical estuaries and estuarine coastal lagoons around the world.