古湖沼学研究揭示湖泊生态系统服务变化的过程

当今在气候变化和人类活动等多重压力影响下,作为地表过程重要组成部分的湖泊生态系统正遭受着巨大威胁,其服务功能急剧退化.如何客观地评价湖泊生态系统服务的现状,并科学地预测其发展趋势,是当前亟待解决的问题.开展长期生态系统服务变化过程与机理的分析,有助于未来生态系统服务变化趋势的预测.然而,现有的观测数据往往时间较短(通常小于50年).连续的湖泊沉积记录为研究生态系统服务变化的长期过程提供了可能.本文结合前人研究成果,列举了可反映湖泊生态系统服务变化的一些古湖沼学指标,依据这些指标相对明确的生态和环境指示意义,将其与各项服务关联起来.最后,结合巢湖实例分析来说明这些指标在评估湖泊生态系统服务方面的具体应用,研究表明当今巢湖生态系统服务供应能力的持续增加是以调节服务的丧失为代价的.尽管目前的研究尚处于起步阶段,但古湖沼学手段无疑为今后湖泊生态系统服务历史状况的评估提供了途径,为古湖沼学的应用提供了一种新的思路,并为今后生态系统的保护和可持续利用提供重要的决策依据.     

云南鹤庆钻孔揭示的古生产力轨道尺度演化

本文在分析鹤庆古湖泊不同演化阶段烧失量指标变化特点的基础上,采用频谱分析、滤波分析方法,探讨了该湖泊古生产力轨道尺度的演化特征．综合分析结果显示:在整个演化过程中,由于北半球夏季太阳辐射与南半球潜热输出相位关系的不同,导致斜率周期一直强于岁差周期;在987-1552 ka阶段,15 ka、10．7 ka和10 ka为较强周期,其中10 ka、10．7 ka周期是与100 ka周期强化有关的半岁差周期;在湖泊古生产力演化中存在与气候变化相一致的中更新世转型．     

青藏高原北缘三危山断裂东北段的古地震事件

三危山断裂位于青藏高原北缘,为阿尔金断裂带的一条重要分支,研究其晚更新世以来的活动特征,可为全面地把握青藏高原北缘的地震活动规律提供基础资料。在对三危山断裂东北段(十工口子西-双塔)进行遥感资料解译、野外地质地貌调查和探槽开挖,并分析探槽内揭露的断层、地层和楔状堆积三者之间关系的基础上,结合相关堆积物的光释光断代研究,最终利用逐次限定法分析了古地震事件发生的年代。研究发现该断裂段上晚更新世以来发生了3次古地震事件:距今最远的一次事件E1发生在约5.3万年前,接近5.3万年;第二次事件E2发生于距今约4万年之前,5.3万年之后,更接近4万年;最近的一次事件E3发生于距今7.42—2.47ka。由于晚更新世以来探槽开挖地点地层沉积的不连续,或地层沉积之后发生的侵蚀作用,导致探槽内揭露出的古地震事件存在严重缺失。但可以确定的是,在晚更新世中晚期和全新世,三危山断裂东北段上确有破裂地表的古地震事件发生。     

据花粉分析论许家窑遗址的时代和古环境

本文应用花粉分析,对许家窑遗址沉积物的地质时代和古环境进行了探讨。指出:遗址沉积期间的气候比较寒冷,气温比现今低;其时的植被面貌,为森林草原类型;遗址沉积物的地质时代为晚更新世     

全新世镜泊湖粒度特征记录的该地区古降水变化历史

在湖泊沉积与环境演变研究中,粒度参数通常用来反映湖泊水动力条件的变化,进而反映湖面波动状况以及湖区环境有效湿度的变化．镜泊湖JPH-1钻孔沉积物粒度分析表明:全新世以来镜泊湖沉积物粒度的变化呈现明显的粗细交替变化的规律性．结合14C测年,镜泊湖沉积物粒度特征有效地指示了历史时期镜泊湖水动力变化的情况．进而揭示了该地区古降水的变化历史．9300-8540cal aBP,是一个降水较少的偏干旱时期;8540-6350 cal aBP,降水颇丰的湿润时期; 6350-3120cal aBF,气候波动频繁,前期(6350-4800 cal aBP)由湿润向干旱过渡,后期(4800-3120cal aBP左右)又由于早转向湿润,31 20-1 580 cal aBP,降水较多,气候湿润;1 580 cal aBP至今,降水变化波动剧烈,这阶段粒度特征的变化除了与降水的自然变化有关外,还与人类活动的剧烈影响有关系．湖区周围人类活动破坏了原始植被,大量地表裸露,降水冲刷地表作用明显增大,陆源物质被携带人湖,粗颗粒含量显著增多．     

中国哺乳动物区系的演变与青藏高原的抬升

基于哺乳动物具有演化速度快和对环境变化反应灵敏的特点, 通过对已知哺乳动物化石的分析, 结合含化石地层的岩石学特征, 概述了中国新生代哺乳动物群的演替,探讨了青藏高原隆升和动物地理区系的演变历史. 哺乳动物的演化趋向及其地史、地理分布资料表明, 青藏高原开始隆升、季风出现和哺乳动物地理分布的分异可能始于渐新世. 青藏高原的隆升似乎是个逐渐和相对稳定的过程, 其升起使亚洲的气候和自然环境发生了很大的变化, 导致我国哺乳动物分布自中新世以来出现了明显的分异, 并最终形成现代的动物地理区系.     

黄河龙门段商周转折时期的古洪水事件及气候背景

通过野外观察研究,在黄河中游晋陕峡谷龙门段乡宁-韩城大桥西端支沟内,发现了全新世古洪水滞流沉积物.通过野外观察和室内实验分析,证明它们是黄河特大洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境下的沉积物,记录了黄河晋陕峡谷段一期4次特大古洪水事件.通过地层学对比分析和光释光测年,确定这4次洪水发生在全新世中期-晚期转折阶段,即我国历史上商代末期-西周初期的气候突变转型期.利用"古洪水滞流沉积物厚度含沙量法"恢复古洪水洪峰水位,运用HEC-RAS模型估算出4次古洪水事件洪峰流量介于46280~48800 m~3/s之间.这些成果为黄河中游地区的防洪减灾、水资源开发利用、流域生态环境综合治理等方面提供了可靠的超长尺度水文数据.这为深入理解黄河流域水文系统对于全球变化的响应规律提供了新的证据.     

海洋沉积物中深古菌的固碳潜能——基于DNA的稳定性同位素示踪研究

深古菌分布广泛、生境多样,是地球丰度最高的微生物之一,被认为在全球碳循环中扮演着重要角色.由于分离培养困难,深古菌的生理代谢功能尚不清楚.前期研究表明,深古菌具有降解木质素的功能;宏基因组分析也表明深古菌包含完整的无机碳固定途径(Wood-Ljungdahl pathway,WL途径),但尚未有直接的功能验证报道.本研究利用木质素与NaH¹³CO₃对海洋沉积物样品进行长期培养,探究深古菌固定无机碳的能力.结果表明:在添加了木质素的培养体系中深古菌持续增长,10个月后其丰度增幅高达15.3倍,并在古菌中占比由30%上升为80%.为查明培养体系内微生物的固碳功能,监测了总有机碳δ¹³C随时间的变化,发现两种添加了NaH¹³CO₃的体系的总有机碳在最初的一个月均有升高,随后在未添加木质素的体系中基本保持不变,而添加了木质素的体系中δ¹³C缓慢而持续地增长.对培养过程中不同处理和不同阶段的样品进行DNA提取,并通过超高速密度梯度离心获得不同浮力密度DNA后,利用Q...     

西藏纳木错表层沉积物中正构烷烃的来源与空间分布特征

通过测定纳木错现代植物和表层沉积物样品中的正构烷烃,结合主成分分析方法,明确了表层沉积物中烷烃的主要来源,并初步分析了它们在湖泊中的空间分布特征.研究结果显示,沉水植物所含烷烃以n-C21-C25为主,具有n-C23的峰值;陆生植物主要含n-C27-C33烷烃,具有n-C29或n-C31的峰值;但垫状点地梅(Androsace tapete)和香柏(Sabina pingii)的主峰碳却是n-C33烷烃,这在以往研究中鲜有报道.在纳木错表层沉积物中,正构烷烃具有典型的n-C31和n-C23双峰分布形式,来源于低等菌藻类、沉水植物以及陆生植物,其中碳数小于C20的短链烷烃主要来源于低等菌藻类,其空间分布均一,由低等菌藻类的浮游生活型所决定;长链烷烃主要来源于高等植物,含量从滨岸到湖中心逐渐减少,这与其在运移和沉积过程中受微生物的持续降解作用有关,此外,来源于陆生植物的n-C27-C33烷烃因河流汇水面积和流量不同而存在空间差异,这值得重视和进一步研究.     

西藏普莫雍错不同岩芯环境指标的对比研究及其反映的近200年来环境变化

在西藏南部普莫雍错不同位置处采集了四支岩芯沉积物,对其中一支利用~(210)pb和~(137)Cs方法建立了沉积物的年代序列,并对其他三支岩芯的上部沉积物进行了总有机碳、无机碳、粒度及化学元素含量的分析.结合沉积物年代,对不同岩芯的环境代用指标进行对比,讨论了该地区近200年来的环境变化状况.结果表明,不同位置处采集的岩芯其环境指标变化趋势在整体上具有一定的可比性,但在细节变化与环境指标的数值上仍具有明显的差异,显示了湖泊内部沉积状况的空间差异性,这可能是由于采样点水深、水下地形以及与主要补给河流距离的不同而造成的.PY04岩芯环境指标显示普莫雍错湖区环境在约1900AD之前较为稳定;在约1900-1940AD之间湖区环境波动加剧,地表侵蚀增强,沉积速率加快;湖区环境在1940AD左右发生了明显的变化,温度显著升高,沉积物粒度增大,湖泊处于退缩状态,表明湖泊环境向暖干化方向发展.     

青藏高原东南缘的新生代盆地古高度重建研究与进展

掌握青藏高原的高程演化历史对检验高原边界的变形机制和理解深部地球动力学具有重要意义.文中对青藏高原东南缘的囊谦盆地、贡觉盆地、芒康盆地、黎明-剑川-兰坪盆地、洱源盆地、怒河盆地和岔科-小龙潭盆地等不同区域的典型新生代盆地的古高度重建研究成果进行了系统梳理、总结以及部分重新计算后,恢复了青藏高原东南缘新生代隆升过程的时空...     

青藏高原东北部柴达木盆地古湖泊沉积物正构烷烃记录的MIS3晚期气候变化

通过对青藏高原柴达木盆地察尔汗古湖泊贝壳堤剖面254cm湖相沉积物中正构烷烃的分析,结合现有的湖相记录资料,探讨了柴达木盆地察尔汗湖区39.7～17.514CkaBP(校正年代为43.5～22.4cal.kaBP,相当于深海氧同位素第3阶段晚期)之间湖泊演化规律.在湖泊演化的不同阶段,正构烷烃呈现了不同的分布模式,体现了研究区植被变化及水文条件的改变.正构烷烃代用指标(CPIh,ACLh和Paq)与同纬度地区夏季太阳辐射量变化趋势一致,揭示了夏季太阳辐射是青藏高原地区气候变化的重要驱动力,间接影响了湖泊的演化.另一方面CPIh,ACLh与孢粉总浓度以及格陵兰冰芯气泡甲烷浓度变化趋势吻合,响应了气候快速变化的Dansgaard-Oeschger(DO)旋回,说明MIS3晚期察尔汗湖区气候相对暖湿阶段具有不稳定性.本次研究是青藏高原气候变化受控于夏季太阳辐射来自古湖泊沉积物分子化石的最新证据.     

广东湖光岩玛珥湖沉积物漫反射光谱数据反映的全新世以来古环境演化

利用漫反射光谱技术得到湖光岩玛珥湖沉积物的叶绿素a浓度.通过与TOC、Sr/Rb比值和磁化率的对比发现,叶绿素a浓度能够忠实地反映湖泊初级生产力的变化,较高的叶绿素a浓度代表季风较强、降雨量较高,反之亦然.湖光岩玛珥湖沉积物多环境代用指标分析结果显示,湛江地区早全新世季风强盛,中全新世季风迅速衰退.这种全新世季风演化模式与北半球季风区的很多地质记录以及北纬30°变化趋势相似,反映了太阳辐射是湛江地区千年尺度季风演化的主要驱动因素,但是湛江地区的季风演化滞后于太阳辐射变化大约2200 a.叶绿素a浓度记录显示6000 a BP左右季风迅速减弱,这与其他记录显示的季风渐变模式不同.一方面,太阳辐射渐变激发了湛江地区植被-大气圈的负反馈作用,这可能是造成6000 a BP左右气候迅速变干的原因之一;另一方面,沉积速率增加导致的稀释作用放大了叶绿素a浓度下降的趋势.3600 a BP以来的沉积环境可能受到了人类活动的影响.     

青海喇家遗址古地震喷砂磁化率异常现象与机制的初步研究

国际地球科学计划(IGCP567,2008)指出"地震考古"的目的是:通过考古学中发现的遗迹,分析历史上的地震信息,这就首先需要在考古遗址中找出可靠的标准来识别古地震.目前,国外学者虽然对磁化率的微观研究比较深入,国内学者在实际应用领域亦取得成果.     

内蒙古额济纳旗嘎顺淖尔XK1孔揭示的第四纪晚期沉积特点及古环境

通过对嘎顺淖尔XK1孔沉积岩芯的岩性特征及多种环境代用指标的综合分析,初步认为:中更新世早中期,29．6 -42．5m(推测时代为距今218．3 kaBP以前),气候温凉偏干,滨湖与洪积相交替;距今218．3-172．8 kaBP气候温凉偏湿, 湖泊面积扩大,以滨浅湖-浅湖沉积为主,并一度出现半深湖环境;距今172．8-93．4 kaBP,沉积环境为湖滨相与洪积相交替,气候特点是冷凉干旱;距今93．4-67．4 kaBP,沉积环境以淡水浅湖为主,夹湖滨相．气候温偏湿;距今67．4-54．0 kaBP ,湖滨相沉积为主,气候温凉偏干;距今54-48．9 kaBP,气候暖湿的浅湖环境,气温较高;距今48．9-42．6 kaBP,凉而且干旱的气候特点,沉积相为湖滨相;42．6-0 kaBP,气候暖湿、凉干交替,浅湖相为主．     

新近纪黄土高原红黏土粒度和沉积速率的空间变化及其揭示的古大气粉尘传输动力

对黄土高原11个地点的新近纪红黏土沉积进行了粒度测量和统计分析, 发现晚中新世-上新世期间红黏土的粒度组成在空间上具有显著的南北向分异, 北部佳县红黏土堆积的平均粒径可达20 μm左右, 而南部蓝田则为9 μm左右; 佳县红黏土中>30 μm的粗颗粒含量达24.4%, 而蓝田红黏土中>30 μm的粗颗粒含量是5.6%. 红黏土的粒度分布特征指示了古粉尘主要是偏北风搬运来的, 进一步的分析以及与末次冰期旋回黄土高原12个黄土剖面的黄土-古土壤粒度的空间分布特征对比, 表明其传输动力可能为近地面的低空风系. 根据红黏土沉积序列粒度的变化特征, 将6.2~2.6 Ma BP期间古粉尘传输动力的强度变化分为3个阶段: 6.2~5.4 Ma BP颗粒较粗, 传输动力强度较大; 5.4~3.5 Ma BP颗粒最细, 传输动力强度小; 3.5~2.6 Ma BP颗粒最粗, 传输动力强度最大. 相应地, 将沉积速率的变化过程分为: 6.2~5.4 Ma BP 沉积速率较大, 5.4~3.5 Ma BP沉积速率最小, 3.5~2.6 Ma BP 沉积速率最大. 研究表明新近纪古大气粉尘传输动力及源区干燥度都在发生阶段性的变化, 可能与全球冰量的发展和变化有一定的联系.     

绰墩农业遗址古碳化稻粒有机结构研究及与其起源的可能关系

绰墩农业遗址第六次发掘中发现大量的古碳化稻粒,经^14C定年分析证明该碳化稻粒属于马家浜文化时期（7-6kaBP）的产物．为探求古碳化稻粒的形成机制,比较了古碳化稻粒与现代稻粒FT-IR光谱和热重分析的差异;并通过实验室方法在氦气氛围下制成现代碳化稻粒,利用CP]MAS-^13C-NMR光谱对古碳化稻粒与现代碳化稻粒的碳进行结构表征．结果表明：与现代稻粒相比,古碳化稻粒中存在大量的芳香族成分;随着氧化时间和温度的增加,现代碳化稻粒中的脂肪族成分不断减少,同时伴随芳香族成分的累积;氧化的时间越长、温度越高,现代碳化稻粒的结构组成越接近古碳化稻粒．同时,现代碳化稻粒的FT-IR光谱和热重分析结果也表明,通过人为氧化可使现代稻粒达到与古碳化稻了相似的结构组成．从而说明与火相关的原始耕作方式可能是古碳化稻粒的来源．     

西藏高喜马拉雅定结和北喜马拉雅拉轨岗日古元古花岗质片麻岩的年代学及其意义

在西藏高喜马拉雅(HHM)定结地区和北喜马拉雅(NHM)的拉轨岗日一带, 发现有大面积分布的花岗质片麻岩, 分别侵入于聂拉穆群的麻粒岩-角闪岩相和拉轨岗日群角闪岩相的变质沉积岩中. 这些花岗质片麻岩原岩主体岩性相当于过铝质的二长花岗岩, 野外地质特征反映为上述基底变质岩深熔的产物. 2个不同产地的花岗质片麻岩中所含的锆石在结晶形态和内部结构上非常相似, 大部分锆石为柱状的自形-半自形透明晶体, 发育有很窄的振荡生长环带, 具有岩浆锆石的特征. 少部分锆石中含有粒度大小不等的残留锆石核, 其幔部仍主要为具振荡生长环带的岩浆锆石. 用SHRIMP方法对锆石进行了U-Pb定年, 获得HHM和NHM花岗质片麻岩的结晶年龄分别为(1811.6 ± 2.9)和(1811.7 ± 7.2) Ma, 与广泛分布于小喜马拉雅, 年龄介于1815~2120 Ma之间的花岗质片麻岩的年龄基本一致但略偏新. 两个不同产地花岗质片麻岩锆石核部的残留锆石的年龄>(2493.9 ± 7.0), (2095.8 ± 8.8), (1874 ± 29) Ma, 显示了古元古时的其他可能重要热事件时间和聂拉木群、拉轨岗日群原岩的下限年龄(新于(1874 ± 29) Ma). 这些结果说明, 喜马拉雅的不同构造单元具有相同的印度结晶基底, 而不支持HHM和NHM是泛非造山事件的增生地体的说法, 同时高喜马拉雅具与小喜马拉雅相同或较年轻的基底也与当今较流行的喜马拉雅造山模式, 如低黏度的中地壳挤出模式和造山通道模式不吻合.     

基于环境DNA技术的黄河流域下游山区河流大型底栖动物群落多样性特征及其影响要素分析

河流生物群落组成由多种环境因子共同作用形成,但其影响机制尚不清楚。本研究基于环境DNA技术,选择黄河流域下游4条山区河流(锦绣川、锦阳川、锦云川和三川汇合后河流)的10个样点开展大型底栖动物监测。结果发现:不同溪段水质状况有所差异,锦云川盐化程度(以电导率EC表征)和营养盐浓度较高,锦阳川抗生素浓度较高,锦绣川水质较好。山区河流大型底栖动物群落组成差异明显,锦绣川以水生昆虫为主,软体动物占比较低。其中,昆虫纲的大蚊(Tipula abdominalis)、天角蜉(Uracanthella punctisetae)和寡毛纲的顠体虫(Aeolosoma sp.)是造成锦绣川与其他河流大型底栖动物群落结构差异的关键物种。冗余分析和变差分解分析结果表明,盐化、营养盐和抗生素均会对大型底栖动物群落组成产生影响。其中,EC的解释率为22.86%,营养盐中的TP、NH₃-N和TN的解释率分别为20.12%、13.25%和7.81%;此外,盐化可与营养盐和抗生素通过耦合效应对大型底栖动物群落组成产生影响,贡献率分别为21.60%和16.20%;抗生素与营养盐的贡献率为19.60%。逐步判别回归模型结果显示,Margalef指数(d)受盐化(EC)和营养盐(NH₃-N和NO₃^--N)的共同影响;随着河流中EC浓度升高,d 与NH₃-N之间的正响应关系及其与NO₃^--N之间的负响应关系显著增强。因此,多环境因子对水生生物的影响不容忽视,在大型底栖动物生物多样性保护中应关注各类环境因子的影响贡献。