基于底栖有孔虫转换函数的南黄海近岸古环境演化过程定量重建

利用加权平均偏最小二乘回归方法(WA-PLS)建立了南黄海西北近岸71个表层沉积物样品中的底栖有孔虫组合与夏季底层水盐度(Ss)、夏季底层水温度(Ts)以及冬季底层水温度(Tw)之间的数值转换函数.将3个函数应用于南黄海近岸SY01孔,重建了这一海区3.9 cal.ka BP以来的Ss,Ts以及Tw变化曲线.横向对比结果表明,SY01孔3.9 cal.ka BP以来的Ss和Ts曲线与九仙洞石笋的?18O记录变动基本同步,可以作为东亚夏季风强度变动的可靠指标;而Tw变动曲线与南黄海ZY-2孔的东亚冬季风强度指标也有着良好的对应关系,可以作为冬季风强度变化指标.此次研究结果证实了底栖有孔虫的转换函数是一项具有较大潜在价值的古环境、古气候定量重建工具.     

冲绳海槽中南部18 ka以来的底栖有孔虫与底层水演化

根据冲绳海槽中部E017孔底栖有孔虫的定量分析, 结合浮游有孔虫氧碳同位素、AMS14C测年和前人在冲绳海槽南部的研究资料, 对18 cal. ka BP以来冲绳海槽中南部的底层水团演化进行了初步研究. 结果表明冲绳海槽中南部底栖有孔虫在9.2 cal. ka BP以前的冰期-冰消期以Bulimina aculeata (d’Orbigny), Uvigerina peregrina (Cushman), Hispid Uvigerina和Uvigerina dirupta (Todd)等为主. 在9.2 cal. ka BP以来的冰后期以Epistominella exigua (Brady), Pullenia bulloides (d’Orbigny), Cibicidoides hyalina (Hofker), Sphaeroidina bulloides (d’Orbigny)和Globocassidulina subglobosa (Brady)等为主. 底栖有孔虫堆积速率(BFAR)与生产力定量估算值及底栖有孔虫群落组成等一致反映冲绳海槽中南部冰期-冰消期表层古生产力和有机质通量高于冰后期, 并且在冰期-冰消期表层古生产力由海槽南部向中部逐渐增加, 可能与陆源营养物质的接收量差异有关. 脉冲式有机质输入的指示种E. exigua在9.2 cal. kaBP以后的大量出现可能反映冰后期河流季节性脉冲式注入较冰期-冰消期明显增强, 而且海槽中部接受河流季节性注入的强度可能大于南部. 底层水含氧量与流通状况的典型标志种分布特征显示冲绳海槽中南部冰期-冰消期的底层水流通状况较冰后期弱, 反映冰期西北太平洋中深层水演化没有对冲绳海槽中南部底层水团性质产生影响. 此外, 胶结壳底栖有孔虫的丰度变化和碳酸盐溶解作用表明18 cal. ka BP以来冲绳海槽的碳酸盐溶解作用逐渐增强, 其中9.2 cal. ka BP至今碳酸盐溶解作用急剧增加, 并于最近3 cal. ka BP左右形成现代的浅溶跃面.     

冲绳海槽南部20ka来深水底栖有孔虫的古海洋学记录

对冲绳海槽南部255柱状样的66个样品进行底栖有孔虫定量研究。结合浮游与底栖有孔虫稳定同位素分析和AMS~(14)C测年,追溯20ka来深海环境和表层古生产力的变化历史。底栖有孔虫胶结质壳比例和浮游有孔虫碎壳率的变化揭示冰后期的碳酸盐溶解作用比冰期的强。属种分布和Q型因子分析结果显示冲绳海槽区近20ka来存在冰期、冰消期和冰后期3个明显不同的底栖有孔虫组合,其中冰期的Bulimina aculeata组合(特别是优势种Uvigerina peregrina)与高的表层初级生产力和沉积物中富有机质含量有关,冰后期的Uvigerina asperula组合对应于较低的表层初级生产力,而冰消期的Chilostomella oolina组合则可能反映底层水体低氧含量。     

黄海的季节性酸化现象及其调控

根据2012和2015年开展的涵盖四季的黄海碳化学调查,研究了水柱溶解氧和碳酸盐体系参数的分布、特征及其生物地球化学调控.结果表明,黄海表层以下的冷水团持续积累群落呼吸产生的CO_2,造成夏、秋季调查区域1/3面积上的底层海水文石型碳酸钙饱和度(Ω_(arag))达不到1.5,对钙化生物的生存与发育构成严重威胁.按照21世纪中叶大气CO_2增量的预测值同步提高黄海底层海水的CO_2逸度,计算得出2050年前后黄海夏、秋季底层水Ω_(arag)不足1.5的区域将比现在扩大55%(夏季)和33%(秋季),届时黄海将有50%左右的海底面积在夏、秋季被Ω_(arag)不足1.5的季节性酸化水体所覆盖,甚至开始出现Ω_(arag)低于1.0的底层海水,相应的总氢离子标度pH为7.85上下(夏季)和7.80上下(秋季).本研究再次说明,黄海冷水团区域可能是中国近海最先遭受海洋酸化潜在负面影响危害的海区之一.     

晚第四纪对马暖流的演化和变动: 浮游有孔虫和氧碳同位素证据

在对取自对马暖流影响区的CSH1和黑潮主流轴影响下的DGKS9603孔沉积物中的浮游有孔虫种群以及混合层种Globigerinoides ruber和温跃层种Neogloboquadrina dutertrei的δ¹⁸O, d¹³C记录的对比分析基础上, 探讨了晚第四纪对马暖流的演化和变动. 结果表明在40~24 cal ka BP的低海平面时期对马暖流消失, 然而黑潮仍然存在于冲绳海槽内部, 黑潮水体在海槽北部的爬升引起显著的上升流, 同时低海平面也使得陆源冲淡水对于海槽北部的影响加强; 冲淡水的影响在末次冰期最盛期(LGM)期间达到顶峰, 而最低海平面和黑潮的减弱使得LGM期间上升流明显减弱; 现代对马暖流的发育始于16 cal ka BP左右; 冰消期中黑潮对于海槽区影响的加强在中部和北部是同步发生的, 伴随其发育过程, 黑潮水体逐渐成为对马暖流主要的水体来源; 而现代对马暖流的最终形成是在8.5 cal ka BP左右, 此后这种环流格局相对稳定, 从水体组成上而言现代对马暖流水体主要来源于黑潮主干; 距今3.0 cal ka BP左右, 可能是在冬季风强化和黑潮减弱的背景下, 对马暖流流径发生了一次偏转, 导致冷水团影响加强.     

南黄海表层沉积物粒度端元反演及其对沉积动力环境的指示意义

应用端元分析模型对南黄海表层沉积物粒度数据进行了反演,分离出四个端元.根据各端元频率分布曲线及平面分布特征,结合南黄海沉积动力格局,分析了各端元与研究区物源和水动力环境的对应关系.端元1和端元2反映了海洋动力过程对陆源沉积物的输运和分选,端元3和端元4反映了海洋动力对残留砂的改造.南黄海海洋锋面主要对陆源较粗颗粒沉积物的输运有影响,陆源较粗颗粒沉积物基本不能跨越山东外海海洋锋面.陆源细颗粒沉积物受海洋锋面影响较小,并在潮汐动力条件较弱的南黄海中部大量沉降,构成南黄海中部泥质区主体.南黄海中部细颗粒沉积物可能有西北和西南两个不同物源方向,其北部沉积物主要来自沿岸流输运跨越锋面后的黄河沉积物的细颗粒部分,西南部沉积物主要来自跨越苏北海洋锋面具有长江和黄河混合物源的苏北沿岸沉积物的细颗粒部分.和直接利用沉积物粒度数据研究沉积动力环境的传统方法相比,利用沉积物粒度端元分析方法分离出的沉积物不同端元分析区域沉积动力环境效果更好.     

运用生物标志物研究全新世南黄海泥质区陆源有机质输入的变化

分析南黄海中部泥质区柱状样ZY1和ZY3中的生物标志物,来研究全新世沉积有机质的来源和运输过程的变化.根据海源生物标志物(菜子甾醇、甲藻甾醇和长链烯酮含量的总和(?PB,Phytoplankton Biomarker)和泉古醇(crenarchaeol))、陆源生物标志物(烷醇(?n-alkanols)和土壤厌氧细菌生物标志物(br GDGTs))以及TMBR′和BIT指标,重建了全新世黄海海源有机质(marine organic matter,MOM)和陆源有机质(terrestrial organic matter,TOM)的沉积历史.结果表明海源有机质和陆源有机质的变化与陆地植被丰度、海洋浮游植物生产力和海洋环流系统的输运过程有关.受海洋环流系统不断增强的影响,全新世南黄海海源生物标志物含量呈增加趋势,指示了海源有机质输入的增多.陆源生物标志物含量变化波动较大,揭示了影响黄海陆源有机质埋藏的因素可能更复杂:早全新世(7200~6000cal a BP)陆源有机质输入量适中,由于环流系统还未形成,输运黄海陆源有机质有限,但仍存在河流输运的陆源有机质.中全新世(6000~3000cal a BP)陆源有机质含量较低,陆源有机质供应的减少和环流系统输运的增强共同导致陆源生物标志物含量减少,但是变化趋势比较稳定.晚全新世(3000cal a BP至今)南黄海陆源有机质增加,原因是尽管陆地有机质的供应减少,但由于环流系统增强,输运较多陆源有机质至南黄海中部.     

渤海庙岛黄土中微体化石再研究

定量研究了庙岛黄土剖面中的微体化石,其中腹足类是原地生活的陆生动物,而所有底栖有孔虫、介形虫、双壳类和海胆刺都是在冰期时被流行的冬季风从渤海的北部和西北部搬运来;浮游有孔虫很可能源于黄海和东海北部,由南风吹来。海相微体化石丰度和分异度在黄土剖面自下而上显著减少,表明海相化石的搬运主要发生在海退的早期。     

杂食性鱼类对浅水水体底栖—浮游生境耦合作用的影响:微综述

浅水水体存在着强烈的底栖-浮游生境耦合作用,耦合的结果决定着水生态系统关键特征.在缺少大型水生植物的浅水系统中,底栖藻类和浮游藻类对光照和营养盐的竞争是底栖-浮游生境耦合最为重要的生态过程之一,但该过程受到杂食性鱼类的影响.本文以浅水水体的底栖-浮游生境耦合作用为切入点,综述了杂食性鱼类对浅水水体底栖-浮游生境耦合作用的影响过程及机理.一般而言,杂食性鱼类有利于提高水层营养盐浓度,促进浮游藻类生长,降低水体透明度,不利于底栖藻类竞争,从而加速水体富营养化.但不同种类的杂食性鱼类(如底栖杂食性鱼类、偏植物性饵料的杂食性鱼类、偏动物性饵料的杂食性鱼类以及小型杂食性鱼类)因食性差异,对底栖-浮游生境耦合的影响机理不同,产生的生态环境效应各异;即便同一种杂食性鱼类也可因发育阶段不同对底栖-浮游生境耦合产生不同的影响.在人类活动、全球变暖以及富营养化等多重因子胁迫下杂食性鱼类在鱼类群落结构中的比例上升,因此,杂食性鱼类对水生态环境产生的影响深远、复杂,值得持续关注.     

北方环境敏感带岱海湖泊沉积所记录的全新世中期环境特征

对中国北方环境敏感带封闭湖泊岱海获得的高质量沉积物岩芯, 进行了年代学、以及有机质含量(TOC, TN)、碳酸盐含量(CaCO3)和孢粉等代用气候环境指标的测试与分析. 结果表明: 全新世以来岱海沉积物中TOC, TN等有机质含量的变化与孢粉百分含量、孢粉通量的变化相当吻合, 并在约6.7~3.5 ka BP(日历年约7.6~3.6 ka BP)期间达到全新世以来的高值; 6.7 ka BP以来, 沉积物中碳酸盐含量与有机质含量的变化也具有很好的相关性, 也在6.7~3.5 ka BP期间达到峰值; 而在早全新世及中全新世早期9.0~6.7 ka BP(日历年龄约10~7.6 ka BP)期间, 相对较低的有机质含量、孢粉通量却对应较高的碳酸盐含量. 上述关系揭示: 在6.7~3.5 ka BP期间, 岱海流域生产力、有效降水条件均得到很大增强, 进而有可能在水动力条件增强的情况下, 携带较多的流域有机质、花粉以及碳酸盐类物质入湖, 并造成有机质和碳酸盐的同时富集. 而9.0~6.7 ka BP期间, 较低的有机质含量、孢粉通量以及高碳酸盐含量恰恰说明在流域有效降水减少、植被相对匮乏的背景下, 湖泊自身可能的高蒸发率. 二者具有不同的气候环境背景. 基于上述认识, 认为中全新世6.7~3.5 ka BP期间极可能是岱海流域降水充沛、植被丰盛的气候适宜期, 而不是通常认为的中全新世早期或早全新世.     

基于镭同位素分布的黄海和东海垂直混合速率计算

在黄海和东海采样测定了水体中的镭同位素分布,用平流扩散模型描述镭同位素分布,最小二乘方法计算了垂直涡动扩散系数和上升流或下降流流速.结果给出北黄海中部、南黄海中部、浙江沿岸和台湾北部海域存在上升流,流速分别为0.46×10^-3cm·s^-1、0.17×10^-3~1.39×10^-3cm·s^-1、2.02×10^-3~3.04×10^-3 cm·s^-1和1.06×10^-3~2.51×10^-3 cm·s^-1.北黄海中部和东海东北部存在下降流.流速分别为-2.30×10^-3 cm·s^-1和-0.61×10^-3~-2.10×10^-3 cm·s^-1.计算同时给出的垂直涡动扩散系数为5.84~48.2 cm²·s^-1,平均值为22.3 cm²·s^-1.北黄海和浙江沿岸上升流流速与文献的结果一致;北黄海中部存在下降流与文献的结论一致.本研究结果与文献结果一致是对所建立的方法的肯定,也是对文献研究结果的支持.     

吉兰泰盐湖沉积物孢粉记录的季风边缘区全新世气候演化

全新世气候具有不稳定性,且存在着区域差异,在季风边缘区尤为显著.因此,本研究选取季风边缘区吉兰泰盐湖沉积物的孢粉记录并结合AMS14C测年结果,对该地区全新世的古植被演化及古气候变化历史进行了重建.结果表明,在全新世阶段,该地区植被类型未发生变化,以干旱的荒漠植被为主.早全新世(10.5 8.5 cal ka BP),以蒿属孢粉为主,伴随出现少量藜科、禾本科及麻黄属孢粉,蒿藜比(A/C比值)相对稳定(4.11左右),指示全新世早期气候逐步转湿的过程,在8.5 cal ka BP,蒿属孢粉数量下降且被藜科孢粉取代,指示一次明显气候干旱事件;中全新世(8.5 3.5 cal ka BP),蒿属孢粉含量增加及藜科孢粉含量降低,A/C比值在7.1 cal ka BP左右达到峰值,指示该地区中全新世气候最为湿润;晚全新世(3.5 cal ka BP至今),藜科孢粉含量增加且超过早全新世,A/C比值低至3.66,区域呈现明显的干旱化趋势.此外,结合吉兰泰盐湖沉积物矿物组成结果,发现中全新世湖泊沉积物中,钙芒硝大量出现,一定程度上指示降水量增多所带来的淡水注入,与孢粉指标指示该阶段湿润的结果一致.通过区域对比,发现吉兰泰地区在全新世时期的气候演化模式与东亚季风区具有较好的一致性,表明该地区受到东亚夏季风的影响较大,尤其是在中全新世,东亚夏季风增强,带来较多的降水,气候湿润.     

海山铁锰结壳中反映环境氧化程度的新指标

铁锰结壳形成于氧化环境, 其形成环境氧化程度的变化通过对氧化程度敏感元素Co记录在结壳壳层中. 在较准确定年的基础上, 对三块太平洋结壳用电子探针进行剖面原位高分辨率主要元素含量测定, 得到其Co/(Fe+Mn), Co/(Ni+Cu)的剖面变化曲线, 并通过与前人太平洋底栖有孔虫δ¹⁸O曲线的对比研究发现, 这两个指标能够较好地反映结壳形成环境氧化程度的变化, 它们所反映的环境氧化程度变化与太平洋底栖有孔虫δ¹⁸O曲线所反映的渐新世以来太平洋底层水的温度变化十分相似, 反映了渐新世之后结壳形成环境主要是由南极底层流(AABW)的活动带来的富氧底层水控制的, 而渐新世之前却不是. 同时也说明结壳形成环境氧化程度对结壳的形成及其中Co含量起到明显的控制作用, 从而较好地解释了结壳新壳层中Co含量随着年龄的降低而增高的现象.     

南海北部上部水体4 Ma以来的古海洋学演化

通过对大洋钻探1146站浮游有孔虫组合, 及其表层海水古温度转换函数, 底栖有孔虫堆积速率的研究, 恢复了南海北部表层海水4 Ma以来的古温度和古生产力变化. 结果表明: 表层海水温度4 Ma以来阶段性降低, 而冬、夏季节温差、表层海水生产力逐渐增加, 时间主要发生在3.1, 2.7, 2.1, 1.6, 0.9和0.5 Ma. 浮游有孔虫混合层、温跃层属种含量除受温跃层的变化外, 还受表层海水温度和生产力变化的影响. 结合构造运动和地球轨道参数的变化, 认为南海北部上部水体晚上新世以来不同时间的变化可能是青藏高原新生代以来的阶段性隆升、 太平洋海道关闭和地球轨道参数变化作用的结果.     

南海北部近6 Ma以来的氧同位素地层与事件

通过对南海北部大洋钻探ODP1148站位1000余个浮游和底栖有孔虫样品进行稳定同位素分析,首次在南海将氧同位素地层学应用到距今约3Ma前,并揭示了南海北部近6Ma以来的古海洋学变化.底栖有孔虫δ18O表明南海深层水在约3.1Ma之前受温暖的太平洋中层水影响较强,在约3.1～2.5Ma之间显著降温,指示了北半球冰盖的形成.而浮游有孔虫δ18O反映的早、中上新世表层水的几次降温可能与南极冰盖波动有关,只有在约2.2～0.9Ma之间不可逆转的阶梯状降温才可能是对北半球冰盖形成与增长的响应.     

1988-2016年洞庭湖大型底栖动物群落变化及驱动因素分析

洞庭湖是我国第二大淡水湖泊,其水文条件对湖泊湿地生态系统健康的维系发挥着不可替代的作用.近年来,水环境恶化日益威胁湖区水生态系统健康.然而,有关底栖动物水生态健康评价的研究仍然停留在物种群落结构方面,缺乏底栖动物群落功能对水污染响应的研究,尤其在较长时间尺度上.因而,本研究分析了19882016年近30 a来洞庭湖的水质和底栖动物群落数据,探寻底栖动物群落功能对水环境恶化的响应规律.结果表明,洞庭湖水体总氮浓度是威胁底栖动物物种和功能群落变动的主要因素.此外,不断恶化的水环境驱动底栖动物物种和功能群落结构改变,表现为敏感水生昆虫的比例下降,寡毛类、小型软体动物比例的上升,并伴随着体长为1.00~1.99 cm、背扁型、侧扁型、不移动等功能性状类别比例的下降.同时,水环境恶化降低物种丰富度、功能丰富度和劳氏二次熵多样性.基于距离的冗余分析结果显示,水体氮营养盐、重金属离子和有机污染物共同驱动底栖动物物种群落结构的变异,而营养盐类与无/有机污染物决定着其功能群落结构的变异.鉴于洞庭湖水质不断恶化的状况,本研究建议采取一系列措施,包括合理管控湖区周边废水直排入湖、取缔湖区内的非法采砂以及调控枯水季洞庭湖水位等.生物监测和评价方面,建议将底栖动物物种和功能群落一并纳入评价体系,且优先选用物种丰富度、功能丰富度和劳氏二次熵指数评估换水周期较短的大型浅水湖泊水质变化对底栖动物物种和功能多样性的影响.     

新疆乌伦古湖大型底栖无脊椎动物的群落结构

乌伦古湖是我国十大内陆淡水湖之一,同时也是新疆维吾尔自治区的第二大湖泊和主要渔业基地.近年来,随着气候变化和人为因素的影响,湖区水体营养状况、生物群落组成等均发生了较大变化.为揭示该湖大型底栖无脊椎动物的群落结构特征及其对生态系统变化的响应,2006年11月至2008年7月设28个采样点对大型无脊椎底栖动物的群落结构特...     

中国南方晚二叠世-早三叠世礁区生物群落演替序列与古环境变化——以四川盆地东北部盘龙洞剖面为例

四川盆地东北部宣汉县盘龙洞剖面晚二叠世至早三叠世剖面发育著名长兴期海绵礁.川东北地区由于强烈白云石化作用的破坏,二叠-三叠系地层界线难以确定.本次研究从盘龙洞剖面的上二叠统长兴阶长兴组到下三叠统印度阶飞仙关组依次识别出6个古生物群落:苔藓虫-古始孔藻-钙质海绵礁群落、钙质绿藻-有孔虫-海百合群落、小腹足有孔虫群落、介形虫-小腹足-囊状微生物群落、介形虫-小腕足群落和非钙化蓝细菌群落通过群落演替和古环境分析,将该剖面的二叠系-三叠系界线定在发育囊状微生物群落的钙质微生物岩中部.盘龙洞剖面的晚二叠世到早三叠世群落演替序列与我国南方其他地区同期礁区剖面比较一致,表明华南各地区P-T重大转折时期具有一致的古环境变化.研究表明:(1)中国南方长兴期海绵礁一般在大灭绝发生之前消亡,它们的消亡可能与晚二叠世大海退有关;(2)钙质绿藻-有孔虫-海百合群落替代海绵礁群落并成为大灭绝前的最后一个群落,该群落的灭绝可能与同时发生的一次全球性海平面下降有关;(3)大灭绝之后,首先发育小腹足类、有孔虫为主的生物群落,然后发育以微生物为主的群落,以微生物为主的群落结束后,又一次发育以小腹足类、小腕足等为主的群落,这三种群落之间的替代可能指示大灭绝后环境由贫氧到缺氧,再到贫氧的变化过程;(4)早三叠世正常浅水台地生物丰度极低,以海百合、腹足类和双壳类为主.     

武汉东湖底栖藻类在不同基质上生长的比较

测定了富营养化武汉东湖中的底栖藻类在不同人工基质上建群发展为成熟群落的生物量(Chl.a),定性分析了人工和天然基质上成熟硅藻群落的种类组成和结构特征.通过比较建群期间底栖藻类在花岗岩、玻璃、塑料(PVC)和木板4种不同人工基质上的生物量变化,发现底栖藻类在PVC上的生物量峰值(Chl.a,71.0μg/cm2)明显高于其它人工基质,说明PVC是最适合底柄藻类生长的人工基质.分析发现人工基质花岗岩上底柄硅藻群落的种类组成、主要优势种类、群落的相似性指数、多样性指数都和天然基质上的硅藻群落是高度相似的,显示该人工基质能够代表天然基质上的藻类群落,表明花岗岩应该是以底栖藻类作指示生物监测和评价水质的理想人工基质.     

13.8ka以来内蒙古吉兰泰盐湖的演化过程

通过系统分析吉兰泰盐湖JLT-2010孔蒸发盐类矿物、碳酸盐矿物、碎屑岩矿物等,结合AMS14C测年获得的年代序列,研究该湖13.8 ka以来的演化过程.结果表明:吉兰泰盐湖13.8-11.7 cal ka BP期间水体较淡;11.7-10.2 cal ka BP期间湖泊开始萎缩、咸化,进入咸水湖阶段;10.2-5.5 cal ka BP期间湖泊进入硫酸盐沉积阶段,其中9.0-8.2 cal ka BP经历了一个明显的淡化过程;5.5 cal ka BP以来,湖泊成盐作用进一步加强,由前期的硫酸盐沉积转变为氯化物沉积,其中3.7-2.0 cal ka BP达到全面氯化物沉积阶段,2.0-1.7 cal ka BP又经历了一个短暂而明显的淡化过程;目前,该盐湖已进入干盐湖发展阶段.总体而言,吉兰泰盐湖蒸发盐类矿物主要是在全新世增温的背景条件下逐步萎缩形成的,由于区域性干旱气候的持续影响,吉兰泰盐湖逐步萎缩、咸化,进而析盐.