南极普里兹湾表层沉积物GDGTs含量分布与TEX86指标应用研究

利用中国南极考察获取的沉积物样品,对普里兹湾10个表层沉积物中GDGTs的含量与分布进行分析。结果表明:普里兹湾内GDGTs含量为27.69~900.78 ng/g,其中类异戊二烯GDGTs占比94%~99%,远高于支链GDGTs。类异戊二烯GDGTs与支链GDGTs都呈现东南高、西北低的分布趋势,且与沉积物中有机碳含量显著正相关(R>0.95)。沉积物中类异戊二烯GDGTs来源于水生古菌,而支链GDGTs主要来源于沉积物中的细菌。根据GDGTs不同异构体含量计算得到的指标TEX₈₆和TEX^L₈₆都与普里兹湾1月表层海水温度呈现良好的相关性。这表明TEX₈₆和TEX^L₈₆指标在普里兹湾海域具有适用性,可以作为重建古海温的替代指标。     

GDGT在全球气候变化研究中的应用进展

甘油双烷基甘油四醚(Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,GDGTs)是古菌和细菌等微生物细胞膜脂的主要组成部分,包括类异戊二烯GDGTs和支链GDGTs两大类。类异戊二烯GDGTs主要来自海洋泉古菌,其分子中环结构的数目随温度变化而变化。描述类异戊二烯GDGTs相对分布的TEX86指标与表层海水温度(SST)和湖泊表面温度(LST)之间存在良好的线性关系,可以用来重建长时间尺度,特别是地质历史高温时期的古海洋和古湖沼温度。支链GDGTs则主要来自土壤中的厌氧细菌,其分子中环数量和碳链中的甲基数目与大气温度和土壤pH相关,由此而建立的MBT/CBT指标可以通过对近海沉积物的研究反演流域气温的历史变化。将支链GDGTs和类异戊二烯GDGTs相结合而形成的BIT指标则可以用来解析近海沉积物中陆源土壤有机质的来源和分布,与上述指标的结合可以提高结果的可靠性。GDGTs及其相关指标正在逐渐成为推动海洋和陆地全球气候变化研究的重要工具。     

冲绳海槽中部8.2ka以来GDGTs组成及温度重建*

异戊二烯类甘油二烷基甘油四醚脂类化合物(isoprenoid Glycerol dialkyl glycerol tetraethers, isoGDGTs)在海洋奇古菌(Thaumarchaeota)中广泛存在, 其结构对温度变化的敏感性使其成为广受欢迎的古气候与古温度重建材料。在北冰洋和西太平洋气候以及黑潮等多种因素的影响下, 冲绳海槽中部成为研究全新世以来古海洋和古气候变化的天然实验室。本文通过研究C14柱状沉积物的GDGTs组成、含量变化特征及其延伸的86个碳原子的四醚指标(tetraether index of tetraethers consisting of 86 carbons, TEX^H₈₆), 分析冲绳海槽中部的GDGTs来源, 并定量计算C14柱状沉积物记录的海洋表面温度(sea surface temperature, SST), 从而探讨8.2ka以来冲绳海槽中部古温度变化的驱动机制。通过甲烷指数和支链/异戊二烯类指标等, 我们确认isoGDGTs主要来自于氨氧化古菌, 适用于古温度重建。距今8.2ka以来, TEX^H₈₆ SST的变化范围是21.6~27.2℃。冲绳海槽中部SST主要受到西热带太平洋、低纬度冬季日晒量的影响; TEX^H₈₆指标记录的温度上升趋势与东亚夏季风强度的减弱不一致。7.4—6.6ka冷事件广泛存在于冲绳海槽的SST记录中, 但只在TEX^H₈₆数据中显示较大幅度的降低(~5℃), 我们推测可能受到Kikai-Akahoya火山灰(~7.3ka)的影响。     

长江口及邻近海域沉积物中四醚脂类的来源及其对底层溶解氧指示作用探究

甘油二烷基甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)作为一种重要的膜脂化合物,广泛存在于海洋水体和沉积物中。基于GDGTs对温度的敏感性, TEX₈₆(Tetra Etherinde Xoftetraethers consisting of 86 carbons)指标被广泛用于海洋古温度重建。然而,研究表明GDGTs母源生物古菌也会受到环境中溶解氧(DO)变化的影响,进而影响其膜脂组成,但边缘海DO对GDGTs组成的影响仍不清楚。本文研究了夏季长江口及其邻近海域颗粒物与表层沉积物中GDGTs的含量与组成,探讨了表层沉积物中GDGTs的来源及其组成对底层DO的响应。结果表明,长江口及其邻近海域颗粒物GDGTs的含量随水深的增加而增加,同时表层沉积物中的GDGT-2/GDGT-3和GDGT-0/Cren比值均与底层颗粒物相近,表明沉积物中GDGTs主要来源于底层颗粒物的沉降输入。进一步对受陆源有机质输入影响较小的站位研究发现有机质来源BIT(Branched and Isoprenoid Tetractter)指...     

南海北部31 ka以来GDGTs组成及其对古温度和季风变化的响应

南海因受到高纬度气候、低纬度大洋以及东亚季风等多种因素的影响而成为研究古温度和季风变化的理想区域。本文通过研究QH-CL11柱状沉积物的GDGTs组成、含量变化特征及其延伸的86个碳原子的四醚指标(TEX₈₆^H),分析南海北部GDGTs来源,并定量计算QH-CL11柱状沉积物记录的海洋表面温度(SST),从而探讨31 ka以来南海北部古温度变化的驱动机制。通过甲烷指数和支链/异戊二烯类指标等,确定isoGDGTs主要来自于奇古菌,适用于古温度重建。TEX₈₆^H温度显示出明显的冰期一间冰期旋回,与南海北部有孔虫和UK’₃₇ SSTs具有很好的相似性。出现在TEX₈₆^H SST中的海因里希冷事件(H1-3)和Bφlling-Allerod暖期之前的温度大幅度上升事件(14.6 ka)反映了高纬度气候对南海的影响。南海SSTs和北太平洋MD01-2421 U^K’₃₇SST的差异(△SST5)可以用...     

南太平洋东部劳盆地扩张中心表层沉积物中甘油二烷基甘油四醚脂类化合物的组成特征及生物地球化学意义

通过对南太平洋劳盆地东部扩张中（ELSC）表层沉积物样品中甘油二烷基甘油四醚脂类化合物（GDGTs）的分析结果表明,所有样品均检测出类异戊二烯GDGTs和支链GDGTs。其中,类异戊二烯GDGTs占总GDGTs的58．1％-93．4％,泉古菌醇（crenarchaeol）、GDGTⅠ和GDGTⅤ为其主要组分,说明古菌对...     

东海沉积物中微生物标志物GDGTs年代际变化及来源

甘油双烷基甘油四醚(Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,GDGTs)是近几年来新发现的一类生物标志化合物,基于GDGTs的各种指标以其在指示物质来源以及海洋和陆地古温度重建等方面显示出的巨大应用潜力,逐渐成为古海洋学、古湖沼学和古气候学研究的重要工具。对采自东海陆架区的DH5-1站位(29°28.118′N、123°06.639′E,水深63.5m)的柱状沉积物样品进行了总有机质和GDGTs分析,研究了GDGTs化合物在东海陆架区柱状沉积物样品中的含量和沉积通量变化,并利用δ13 C、C/N以及基于GDGTs化合物的BIT指标讨论了该海区近150年来沉积有机质的来源变化。结果显示,近百年来东亚冬季风的增强,加强了冬季闽浙沿岸流对长江口沉积物的搬运,使得该海区陆源输入量呈增加趋势,但20世纪80年代以来,人类活动的加剧导致营养盐输入的增加,使得海洋生产力提高,沉积有机质中陆源有机质比例下降。     

神狐海域Site4B表层沉积物中脂肪酸组成及其碳同位素分布特征

通过对神狐海域表层5个沉积物样品进行脂肪酸组成及其碳同位素分布特征测试和研究,结果表明总脂肪酸含量分布为5.14~8.99 μg/g,碳数分布范围从C₁₂到C₃₂,类型包括正构饱和脂肪酸、支链脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和类异戊二烯酸等计48种;样品中饱和的短链脂肪酸主要来自细菌与浮游生物,而长链饱和脂肪酸来自陆源高等植物,其比例表明研究海域中海洋细菌与浮游生物输入量远远大于陆源高等植物的输入。支链脂肪酸10me16:0与单不饱和脂肪酸18:1ω9、16:1ω9主要来自硫酸盐还原菌,而单不饱和脂肪酸16:1ω7很大可能来源于硫氧化菌,比较相对含量得出神狐海域表层沉积物为还原环境。样品中检测出8种类异戊二烯酸,主要是植烷酸和17,21-ββ二升藿烷酸,及少量的姥鲛酸,推测为叶绿素a和细菌微生物的共同贡献。     

古菌生物标志物古海水温度指标TEX_(86)研究进展

TEX86是最近几年提出的一个古海水温度重建指标,它是基于由古菌的一个分支Marine Crenarchaeota所产生的一组生物标志物(GDGTs)的比值。培养实验、水体颗粒物及大洋表层沉积物的研究结果都显示,温度是TEX86指标的主要影响因素,而盐度、营养盐等其他环境因子对TEX86指标无明显影响。由于陆源物质中也含有少量GDGTs,TEX86重建近海温度记录会有较大的误差。但是TEX86和另一个生物标志物指标BIT的同时测定也使TEX86用于近海古温度重建。与通常用的U3K7′古海水温度指标相比,TEX86指标可以应用于高于29℃的高温海域,目前已被成功地应用于地质历史中高温期古海水温度的重建。TEX86指标将为重建西太平洋古温度记录提供一种有效的方法。     

象山港大黄鱼Pseudosciaena crocea网箱养殖区沉积物-水界面营养盐通量研究

2013年5月、8月和11月调查了象山港大黄鱼网箱养殖区及附近沉积物中总有机氮(TON)、总有机碳(TOC)和总磷(TP)含量,并采用实验室模拟法研究了底泥耗氧率(SOCs)和沉积物-水界面营养盐(NH⁺₄、NO^-₂+NO^-₃和PO^3-₄)通量。结果表明:养殖区(YZ)沉积物中的TON和TP含量显著高于距离养殖区50 m(F1)和100 m(F2)的区域(P<0.05)。底泥释放NH⁺₄到上覆水中,但是从上覆水中吸收NO^-₂+NO^-₃和PO^3-₄。沉积物-水界面营养盐通量表现出明显的季节性变化,在8月,NH⁺₄及PO^3-₄的释放量达到最大值。上覆水中NH⁺₄、NO^-₂+NO^-₃和PO^3-₄的质量浓度随着沉积物-水界面营养盐通量的变化而变化。研究表明,象山港大黄鱼养殖活动对养殖区底泥造成了一定污染,且通过影响沉积物-水界面营养盐通量影响上覆水中营养盐分布,最终给整个养殖系统造成生态负担。     

细菌细胞膜脂记录的西太平洋暖池约4Ma以来沉积物风尘陆源输入变化

西菲律宾海作为西太平洋暖池的一部分,重建其在地质历史时期的热力学变化、陆源输入变化,对于理解西太平洋暖池在全球地质时间尺度上的作用具有重要意义.利用古菌与细菌的细胞膜质甘油二烷基甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)对西菲律宾海XT-47孔沉积物的陆源输入及其...     

Lipid biomarkers in surface sediments from the Gulf of Genoa,Ligurian sea (NW Mediterranean sea) and their potential for the reconstruction of palaeo-environments

A series of molecular organic markers were determined in surface sediments from the Gulf of Genoa (Ligurian Sea) in order to evaluate their potential for palaeo-environmental reconstructions. Allochthonous input can be characterized by the distributions of n-C₂₉ and n-C₃₁ alkanes, n-C₂₆ and n-C₂₈ alkanols and branched glycerol dialkyl glycerol tetraethers (GDGTs), whose concentrations are generally highest near the river mouths. In the open basin however, terrestrial n-alkanes and n-alkanols may have an additional, eolian source. Autochthonous input is represented by crenarchaeol and isoprenoid GDGTs. Their concentrations are highest in the open basin showing the preference of Thaumarchaeota for oligotrophic waters. Indications of a significant degradation of sterols and C₃₇ alkenones exclude these lipids as reliable productivity proxies. Using terrestrial and aquatic lipids as end-members allows estimating the percentage of terrestrial organic matter between 20% and 58% in the coastal area decreasing to 1–30% in the deep basin. The spatial distribution of sea surface temperature (SST) estimates using the alkenone-based U^K′₃₇ index is very similar to the autumnal (November) mean satellite-based SST distribution. Conversely, TEX^H₈₆-derived SST estimates are close to winter SSTs in the coastal area and summer SSTs in the open basin. This pattern reflects presumably a shift in the main production of Thaumarchaeota from the coastal area in winter to the open basin in summer. This study represents a major prerequisite for the future application of lipid biomarkers on sediment cores from the Gulf of Genoa.     

CO2 exchange at air-sea interface in the Huanghai Sea

INTRODUCTIONTheroleoftheoceaniscrucialintheoverallcycleofCOZ,withitsspecialpumpingmechanismssuchassolubilitypumpingattheair-seainterfacewithcarbonatechemistry,biologicalpumpinginsurfacewatersandalsointhewatercolumn,anddynamicpumpingassociatedwithoceancirculation(BroeckerandPeng,1982).Inordertounderstandthesevariouspumpingprocessesintheocean,muchresearchhasbeencarriedoutonaglobalscaleasapartofeffortstounderstandtheglobalgeochemicalcycleofCOZ.TheHuanghaiSea,atypicalmid-latitudeepicontine…     

Distribution of glycerol dialkyl glycerol tetraethers, alkenones and polyunsaturated fatty acids in suspended particulate organic matter in the East China Sea

We investigated the spatial distribution of glycerol dialkyl glycerol tetraethers (GDGTs), alkenones, and polyunsaturated fatty acids in particulate organic matter collected at four sites along a depth transect from the continental shelf to the Okinawa Trough in the East China Sea during the spring bloom in 2008. The maximum alkenone concentration appeared in the top 25?m at all sites and the $ U_{37}^{{{\text{K}}'}} $ values were consistent with in situ water temperatures in the depth interval, suggesting that the alkenones were produced mainly in surface water. At the slope and shelf sites, GDGTs in the water column showed a concentration maximum at 74?C99?m depth, and the $ {\text{TEX}}_{86}^{\text{H}} $ agreed with in situ water temperatures, suggesting the in situ production of GDGTs in the depth interval. The low-salinity surface water above 20?m depth was characterized by low GDGT concentrations and low $ {\text{TEX}}_{86}^{\text{L}} $ -based temperatures, suggesting either the production of GDGTs in winter season or the lateral advection of GDGTs by an eastward current. At the slope and Okinawa Trough sites, TEX₈₆-based temperatures were nearly constant in the water column deeper than 300?m and corresponded to temperatures at the surface and near-surface waters rather than in situ temperatures. This observation is consistent with a hypothesis that Thaumarchaeota cells produced in surface waters are delivered to deeper water and also indicates that the residence time of suspended GDGTs in the deep-water column is large enough to mix the GDGTs produced in different seasons.     

珠江口表层水体颗粒物中古菌四醚类脂物的分布特征

类异戊二烯甘油二烷基甘油四醚类化合物（isoGDGTs）是古菌微生物的特征脂类标志物,由这组化合物构造出的TEX₈₆温标在海水古温度重建中得到了广泛应用。本文调查了珠江口及近岸海域（水深小于30 m）4个季节水体悬浮颗粒物（SPM）的isoGDGTs分布情况。结果显示:虎门上游河流水体中的isoGDGTs主要来自原地生产的甲烷古菌输入,进入河口水体后,主要来自原地奇古菌和广古菌的输入。陆源古菌的输入在5月份和8月份,对河流水体产生一定的影响,但对河口水体的影响相对较小。珠江口水体isoGDGTs中的GDGT-2与GDGT-3比值（GDGT-[2]/[3]）和GDGT-Cren'的丰度百分比（Cren'%）分别小于4和4%,与南海深水沉积物明显不同,表明珠江口与南海深水沉积物中isoGDGTs的古菌来源存在差异,这也可能是引起珠江口水体TEX₈₆温度（基于全球标定公式）偏离水体实际温度的原因。珠江口表层水体isoGDGTs中的GDGT-2和GDGT-3的丰度百分比与南海表层水体存在差异,这可能与GroupⅠ奇古菌和GroupⅡ广古菌相对比例空间变化有关。珠江口表层水体isoGDGTs的TEX₈₆温度在2月份明显高于原地表层水体温,而其他月份都低于原地表层水体温度,可能与Group Ⅰ奇古菌和Group Ⅱ广古菌相对比例的季节变化有关。几个月份中11月份isoGDGTs绝对含量最高,8月份较低,表明11月份和8月份分别是原地古菌生产量较大和较小时期。统计分析的结果显示,水体铵根离子含量、水体温度,以及溶解氧水平可能是控制珠江口水体isoGDGTs分布的主要环境因素。