生物标志物稳定氢同位素研究进展及在海洋古环境重建中的应用

生物标志物稳定氢同位素是一种比较新的古环境指标,越来越多的研究者利用生物标志物稳定氢同位素重建了陆地和海洋中古水循环的变化。在陆地上,生物标志物δD值可以用来重建降雨δD值、古海拔以及蒸散作用大小或者湖泊水的输入输出平衡。在海洋中,生物标志物δD值的变化能更好地反映与其相关的生物和环境信息。培养实验以及现场数据显示生物标志物δD值能很好地反映表层海水δD值以及表层海水盐度的变化。许多研究者也利用海洋中生物标志物δD值重建了长时间尺度降雨量以及表层海水盐度的变化。对近年来生物标志物稳定氢同位素的研究进展,尤其是在海洋古环境重建中的应用进行了总结。     

生物标志物重建浮游植物生产力及群落结构研究进展

海洋浮游植物生产力和群落结构在地质年代中的变化对深入理解碳循环的演变规律和机理有着重要的意义.生物标志物方法作为一种较新的研究手段,其含量与比值的变化被广泛用于浮游植物生产力与群落结构变化的重建.讨论了生物标志物方法在各大洋及我国边缘海的应用现状,提出了生物标志物的细胞产生量及其在环境中的保存效率的2种主要不确定因素,使目前多参数生物标志物方法只能够半定量地重建古生产力与群落结构的变化.针对我国边缘海,提出有必要通过现场调查和实验室培养建立生物标志物含量(比值)与浮游植物生产力(群落结构)的定量关系式,以达到能够定量重建生产力和群落结构变化的目的.     

湖泊沉积物中生物分子标志物稳定氢同位素在古气候变化研究中的应用

湖泊沉积物中包含有丰富的气候变化信息,其中生物分子标志物稳定氢同位素作为优良的气候变化代用指标已经得到广泛应用。由于湿润地区和干旱地区湖泊的蒸发作用和水文条件不同,用来重建所得的降水稳定同位素变化所指示的气候意义也不相同。文章介绍作者过去几年内在湿润地区和干旱地区所进行的探索,并探讨这些生物分子标志物同位素变化所代表的气候指示意义。在湿润地区,主要由水生植物产生的C22脂肪酸可以很好地记录湖水同位素变化和降水同位素变化,而后者又与采样地点的地表气温变化一致,因此C22脂肪酸的稳定氢同位素在湿润地区可以作为温度代用指标。在干旱地区,湖水受强烈的蒸发作用影响,由水生生物产生的生物分子标志物氢同位素不能反映降水同位素变化,而在湖泊沉积物保存的、由陆生植物产生的叶蜡化合物可以很好地记录降水同位素变化。最后介绍了在湿润地区的湖泊中应用C22脂肪酸稳定氢同位素成功重建北美洲东北部地区晚更新世到早全新世气候变化,并讨论其变化机制。     

海洋沉积物中生物成因Ba的海洋生产力研究

一直以来,对海洋古生产力的研究是古海洋学研究领域中一个非常重要的分支,因而寻求反演海洋古生产力替代性指标成为了海洋工作者的首要任务.沉积物中有机碳、钙质生物、硅质生物及其碳、氧同位素组成等经典的海洋生产力指标早已确立,但这些与浮游生物直接相关的替代指标因其在海底沉积物中低的保存率,限制了它们在广阔海域中的应用.一些与生...     

中国边缘海海洋沉积生态环境反演中的生物标志物

中国边缘海是海—陆—气圈进行物质和能量交换最活跃的海域之一,重建中国边缘海海洋生态环境演变对深入探析人类活动和气候变化的耦合作用意义重大,海洋沉积物生物标志物为定性/定量揭示海洋生态环境演变提供有效手段,可为预测人类活动影响下的海洋生态环境演变趋势提供科学支撑。本文总结归纳目前海洋沉积物中常用的古菌、细菌和真核来源生物标志物在海陆来源、化学结构、分布规律与功能等方面的特征,分析了不同生物标志物类型在重建海洋温度、酸碱度、氧化还原环境和浮游植物演变过程中的应用状况,剖析了多参数生物标志物在重建中国边缘海生态环境演变中存在的问题。总体而言,利用生物标志物重建中国边缘海生态环境演变的研究大多还停留在定性描述水平;由于对生物标志物母源生物及其适应机制认识不足会导致对生物标志物指标的解译存在偏差,进而影响海洋环境重建结果的准确性;此外,多种重要海洋环境演变参数并未建立起有效的生物标志物指标。未来的海洋生态环境重建研究应从结合新技术新方法厘清生物来源,整合大数据分析方法构建有更精确对应关系的校正公式以实现定量反演和准确预测,同时结合功能微生物群落筛选出更具独特性的新型生物标志物等方面开展研究。     

中国边缘海海洋沉积生态环境反演中的生物标志物

中国边缘海是海—陆—气圈进行物质和能量交换最活跃的海域之一,重建中国边缘海海洋生态环境演变对深入探析人类活动和气候变化的耦合作用意义重大,海洋沉积物生物标志物为定性/定量揭示海洋生态环境演变提供有效手段,可为预测人类活动影响下的海洋生态环境演变趋势提供科学支撑。本文总结归纳目前海洋沉积物中常用的古菌、细菌和真核来源生物标志物在海陆来源、化学结构、分布规律与功能等方面的特征,分析了不同生物标志物类型在重建海洋温度、酸碱度、氧化还原环境和浮游植物演变过程中的应用状况,剖析了多参数生物标志物在重建中国边缘海生态环境演变中存在的问题。总体而言,利用生物标志物重建中国边缘海生态环境演变的研究大多还停留在定性描述水平;由于对生物标志物母源生物及其适应机制认识不足会导致对生物标志物指标的解译存在偏差,进而影响海洋环境重建结果的准确性;此外,多种重要海洋环境演变参数并未建立起有效的生物标志物指标。未来的海洋生态环境重建研究应从结合新技术新方法厘清生物来源,整合大数据分析方法构建有更精确对应关系的校正公式以实现定量反演和准确预测,同时结合功能微生物群落筛选出更具独特性的新型生物标志物等方面开展研究。     

沉积物中古DNA在古生态、古环境和古气候研究中的应用

随着分子生物学技术的发展,DNA技术的应用逐渐从生物学研究拓展到进化、环境和气候变化等研究领域。因为DNA容易受到水解、氧化、紫外辐射、酶解等过程的破坏,所以人们认为DNA很容易降解,保存时间不长,但是近年来的研究成果显示,古生物和古人类的化石或骨骼、冻土、湖泊海洋沉积物等样品中包含已保存数千年甚至长达数百万年以来的古DNA。古DNA作为重要的信息载体,可以诠释人类、动植物和微生物进化和迁移过程及它们对环境和气候变化的响应。反过来,古DNA在古环境、古气候重建方面也起着重要作用,沉积物样品的古DNA往往保存了历史时期的水体和水体周围环境以及气候变化等信息。通过对沉积物中古DNA的研究,可以获得历史时期的水生生物(包括藻类、水生动植物等)的群落演化,和水体周围岸基生活的动植物群落(植物落叶、动物毛发冲带到水体并沉积下来)演替,进而反演水体和水体周围气候环境以及气候变化信息。通过研究古人类和动物化石中保存的DNA,可以探讨人类的迁徙和进化过程,溯源家畜的驯化历史。本文将介绍环境古DNA的保存和可靠性评价,重点探讨古DNA在古生态以及古环境、古气候重建研究中的优势及应用,并展望古DNA在生物进化和环境研究等领域的应用前景。     

内蒙古湖洞察汗淖（碱）湖沉积物中的生物标志物特征及其古环境意义

湖洞察汗淖湖是一个高盐度碱性湖泊其沉积物中存在一个特殊的生物标志物组合，以长链不饱和脂肪酮和乙基甾醚同时存在为特征。该湖沉积物的有机质具有来源于陆生高等植物和水生生物的双源性，且以陆生高等植物为来源为主。     

生油古湖泊生产力的估算方法及应用实例

文中综述了生油古湖泊生产力估算的常用方法,并以山东东营凹陷早第三纪生油湖为例进行了应用尝试。结果表明,无论是定性分析还是定量计算,均以沙三中、下亚段、沙四上亚段和沙一段沉积时期的古湖泊生产力最高,其次是沙三上亚段沉积时期,沙二段沉积时期古生产力最低。把东营湖古生产力定量计算的结果与现代不同营养类型湖泊生产力的值相比较,可以发现沙三中、下亚段、沙四上亚段和沙一段沉积时期的东营湖是超养湖,沙三上亚段沉积时期是富养湖,沙二段沉积时期是中养湖。所以沙三中、下亚段、沙四上亚段和沙一段沉积时期古湖泊最有利于生成石油,这与油气勘探的实际结果极为吻合。     

湖泊纹层的沉积机理研究评述与展望

湖泊纹泥和湖相页岩主要沉积于湖水明显分层的条件下，湖水的分层受气候、盐度、水体深度等多方面的控制。在湖水分层的前提下，各种藻类、碳酸盐、有机质、粘土、粉砂等可以按不同季节分别形成不连续的纹层。其中，藻类、有机质纹层的沉积与藻类的季节性勃发密切相关；碳酸盐纹层的沉积可以与化学作用有关，也可以与藻类勃发产生的生物化学作用有关；粉砂、粘土则是以平流或层间流的方式季节性输入的。总之，纹层或页岩沉积的变化与气候的变化密切相关，利用纹层中的沉积信息研究气候和环境变化早已引起人们的重视，但以气候的周期性变化为主控因素来探讨纹层的变化和湖水的物理化学性质演化还有待开展。     

中全新世以来南极宇航员海的古生产力演变

本文通过对南极宇航员海ANT36-C4-05岩心的放射性核素²¹⁰Pb、AMS¹⁴C测年、XRF岩心扫描、多参数物性扫描和主、微量元素的测试分析,重建了该海区中全新世(6 500 Cal a BP)以来的古生产力演变及其制约因素。研究结果表明,中全新世以来宇航员海古生产力波动较强,其演变趋势与南极气温变化基本一致,受海冰范围变化制约较大。在6 500~5 200 Cal a BP期间宇航员海古生产力随着温度升高和海冰范围减小而快速上升;在5 200~3 350 Cal a BP期间宇航员海的古生产力处于高值期,波动较小;在3 350~2 000 Cal a BP期间随着温度降低和海冰范围的扩大,硅质、钙质生产力下降;在2 000~0 Cal a BP期间古生产力水平变化复杂,变化程度相较于之前小。同时,中全新世以来宇航员海区沉积记录较好地反映了5 500 Cal a BP冷事件、DACP冷事件、MWP暖期和LIA冷事件的气候变化,受冷、暖事件影响导致的古生产力的变化最为明显。     

藏南地区海相白垩系富有机质沉积的影响因素浅析

藏南地区白垩纪时期广泛沉积了一套海相富有机质沉积物,而其中与C-T界线缺氧事件有关的黑色页岩引起了广泛关注。但是,其有机碳含量与西特提斯相比明显偏低。因此,有关该区对海相白垩纪富有机质沉积影响机制的认识显得尤为重要。文中选取前人研究程度较高的岗巴宗山Ⅱ剖面、定日贡扎剖面和江孜加不拉剖面、床得剖面,利用其相关数据,定量计算了这些剖面的沉积速率、堆积速率和古生产力值。结果表明,藏南地区沉积速率以C-T界线时期最高,而岗巴、定日地区与江孜地区的沉积速率表现出较大的差异,这主要与沉积环境有关;并且在沉积速率<4cm/ka时,随着沉积速率的增加,有机碳含量随之增加,而沉积速率较大时,则关系不明显。江孜地区初级生产力较低,其缺氧期黑色页岩的形成并不是高生产力的结果,可能与缺氧条件的保存作用相关;对于岗巴和定日地区而言,尽管计算的古生产力较低,但碳同位素正偏以及推测存在的沿岸上升洋流表明,该区白垩纪富有机质沉积拥有高的初级生产力和缺氧的保存条件,表明该区有良好的古海洋条件,富有机质沉积的形成是高生产力、缺氧的保存条件以及低的沉积速率(<4cm/ka)共同作用的结果。而产生有机碳偏低,从而使得计算的古生产力值偏低的原因,则可能与成岩后期强烈的风化作用,导致有机碳的损失有关;另外定日地区C-T期有机碳含量偏低则还与其沉积物粒度有关。     

湖相沉积物有机地球化学在古环境研究中的应用

湖相沉积物中的有机质蕴含着丰富的地球化学信息,是古环境研究中必要的基础资料之一。文章综述了近年来湖相沉积物有机地球化学在古环境研究中的应用,结果表明:1在应用有机地球化学信息探讨古环境时,首先要根据有机质组成特征区分其来源,不同来源的有机质,其地球化学特征存在差异;2有机质碳同位素(δ13Corg)是研究古气候变化的常用指标,在区分暖湿、暖干、冷湿、冷干气候类型时需结合沉积物中总有机质丰度(TOC)、总有机氮丰度(TN)、自生碳酸盐氧同位素(δ18O)等资料;3脂肪酸不饱和度可作为恢复古环境温度的定性指标,UK37和UK37'在定量恢复古湖水表层温度中有较好的应用效果,TEX86有望应用在古湖水表层温度的重建;4生物标志化合物可较好地区分沉积物中有机质的来源、沉积水体的盐度及氧化还原性。可见,有机地球化学是研究古环境常用且有效的技术手段,多项有机地球化学参数相互验证能够更精确地重建古环境并预测其演化趋势。     

Esters of acyclic and polycyclic isoprenoid alcohols: Biochemical markers in lacustrine sediments

Esters of phytol or related isoprenoid acids and fatty acid esters of pentacyclic triterpenoid alcohols and sterols have been isolated from lacustrine sediments varying in age from contemporary to c. 50,000 years old. The esters were analysed by C-GC-MS and identified by GC retention data and mass spectral interpretation based on comparison with authentic compounds.In surface sediment of a productive lake, phytyl and steryl esters are biochemical markers of input from algal and Zooplankton sources. Esters of pentacyclic triterpenols detected in an older, peat-derived sediment may reflect constituents of peat-forming plant species. In sediments derived mainly from terrestrial organic matter, steryl esters containing the same acyl group showed a lower stanol/Δ⁵-stenol ratio than did the corresponding free sterols.     

中国芒硝类矿床研究现状

本文综述了近二十年来中国对芒硝矿的地质研究进展,包括芒硝分类、沉积环境、成因以及在地质上的作用等。芒硝矿的成因和成矿理论研究是当前芒硝矿研究的重点。     

中国湖相碳酸盐岩时空分布与碳氧同位素特征*

湖相碳酸盐岩产状多样,多以夹层形式分布在碎屑岩剖面中,也见以结核或钙质微体化石等薄层赋存于泥岩、页岩等碎屑岩中,具有层数多、单层薄、呈韵律性变化等特点。受构造背景、物源输入和古环境等因素控制,中国湖相碳酸盐沉积最早出现于二叠纪,主要发育时段为古近纪,具有沉积时间跨度大、分布面积广的特征。湖相碳酸盐岩按成因可分为原生沉积型、成岩改造型和热液喷流型3类。中国湖相碳酸盐岩的碳氧同位素特征可揭示原生和成岩过程中水介质环境的差异性: (1)δ¹³C和 δ¹⁸O 密切相关,且δ¹³C多正偏,指示封闭型咸水、半咸水湖泊环境;(2)δ¹³C和 δ¹⁸O 无相关性,且δ¹³C多负偏,指示开放型湖泊环境;(3)δ¹³C严重正偏,指示成岩作用时发酵带的环境受到古细菌参与的甲烷生成作用的影响。     

An application of Iatroscan thin-layer chromatography with flame ionization detection—lipid classes of microorganisms as biomarkers in the marine environment

Iatroscan TLC-FID combines the separatory capabilities of thin-layer chromatography (TLC) (on silica coated chromarods) with the possibility of quantitation by flame ionization detection (FID). It can be used to separate lipid extracts into classes of compounds ranging from neutral to polar products. The rapidity with which this system provides lipid class profiles from small samples makes it particularly useful in oceanographic studies where routine analyses of large numbers of samples are required. Lipid classes were analysed in 4 marine bacterial strains grown on various substrates and 10 microalgae isolated from the marine environment and grown in batch cultures. Data on lipid composition of these microorganisms were obtained and compared to literature data. Results show that ratios between classes of compounds within the different groups of microorganisms were characteristic enough to constitute a good print of bacterial or phytoplankton sources in organic matter in sea water. In a preliminary study, phospholipid classes from a bacterial strain and a microalga were separated. Results show that the determination of ratios between phospholipid classes in organic matter could represent an improvement in the utilization of lipid classes as biomarkers.     

陆相坳陷湖盆沉积对深时古气候的响应信号:以准噶尔盆地西北缘安集海河组为例

"深时"古气候研究范围为前第四纪地质记录,目的在于为未来气候预测提供依据.准噶尔盆地西北缘安集海河组沉积期,研究区处于早古近纪极热气候(PETM)时期,由于其温室气体排放与当前工业废气排放水平相当,对于全球变化以及地球系统科学研究具有重要意义,一直以来都是古近纪气候研究的热点.准噶尔盆地西北缘在早古近纪沉积期发育大范围...