祁连山敦德冰心微粒变化特征和大气环境记录

对祁连山敦德冰心总微粒含量、粒径分布以及总微粒含量、粗微粒含量与沙尘暴的关系进行了分析,结果表明,微粒主要来源于亚洲粉尘发源地和区域性源地,属于典型的陆源微粒。微粒含量和微粒粒径变化反映了沙尘暴的强度和波动历史,沙尘暴频率高时,微粒含量高,微粒粒径大,反之,微粒含量低,微粒粒径小。末次冰期以来,微粒含量变化呈减少趋势,暖期微粒含量低,冷期微粒含量高,夏季微粒含量高,冬季微粒含量低;不同粒径微粒相关性良好,反映了它们在来源、沉积和冰内变化方面具有相同之处。     

地球生物学前沿:进展与问题

地球生物学是地球科学与生命科学的交叉学科,其核心任务是探讨生物与环境的相互作用和协同演化.在分析国际地球生物学的研究进展、中国科学院学部地球生物学前沿论坛成果以及本专辑代表性论文的基础上,本文简要评述了重大地质突变期的地球生物学、地质微生物与全球环境变化以及极端环境地球生物学这三大主题的主要研究进展和存在的科学问题.在重大地质突变期的地球生物学方面,人们已经认识到生命的起源、辐射、灭绝和复苏等重大生命事件的发生与地球深部过程以及受其影响的海-陆-气环境过程密切相关;但对于地质历史时期生物与环境是如何协同演化的,其具体的机制和动力学过程是什么,还知之甚少.在地质微生物与全球环境变化方面,各类地质微生物功能群不仅灵敏地响应地质环境的变化,而且通过元素循环和矿物转变对地质环境产生重要影响;但人们对不同地质微生物功能群是如何通过协同作用而改变地质环境的,还了解得很少.在极端环境地球生物学方面,人们从深海、冰川冻土、地下水、洞穴和热泉等极端环境中发现和分离出一些重要的微生物,并开展了许多生物学的研究;但真正能上升到极端环境地球生物学的研究很少,极端环境微生物的地球化学功能还远未查明.地球生物学将大大拓展生物过程研究的时空范畴,在资源领域和全球变化领域有广阔的应用前景.地球生物学需要多学科的协同研究,包括加强地质微生物的研究,加强生物地球化学循环的数据库建设和定量化模型研究,加强各类典型地质环境条件的研究,加强生物过程与物理化学过程的耦合研究.     

海南尖峰岭不同海拔土壤中微生物脂肪酸和脂肪醇分布特征及对古海拔、古温度重建的启示

海南尖峰岭不同海拔造成的年平均温度差异为检验和建立基于微生物类脂物的环境替代指标提供了良好条件.尖峰岭土壤中含有种类丰富的微生物脂肪酸和脂肪醇化合物,包括异构/反异构脂肪酸(i/aC12:0~i/aC19:0),10-甲基十六酸、异构和反异构脂肪醇(i/aC13~iC26)、10-甲基十六醇和不饱和脂肪醇,指示了尖峰岭土壤中强烈的微生物活动.土壤中异构和反异构脂肪醇,不饱和脂肪醇主要以结合态,即蜡脂形式存在,只有经过皂化才能释放出支链脂肪醇.反异构十五酸/异构十五酸与海拔成正相关关系,表明温度降低能够引起反异构十五酸相对比例的增加.与脂肪酸不同的是,反异构十五醇/异构十五醇,反异构十五醇/正构十五醇随海拔升高却逐渐降低,表现出随温度降低减小的趋势.同样,单不饱和十八醇/十八醇比值随海拔升高而逐渐减小,与微生物脂肪酸不饱和度随温度降低而增加的规律相反.此外,植物叶蜡长链正构脂肪醇(C22~C30)的平均碳链长度ACL,正构脂肪醇(C14~C31)的碳优势指数CPI与海拔(或年平均温度)呈显著相关关系,证明了其应用于古气候重建的潜力.因此,微生物脂肪酸和脂肪醇、高等植物叶蜡都能够灵敏的响应环境温度的变化,可以为重建古温度和古海拔提供新的途径.     

红原泥炭正构烯烃的分布与古气候意义

利用GC-MS对红原泥炭样品中的分子化石进行了系统检测,获得了一系列正构烯烃,碳数分布范围为C18—C28,主峰碳为C27,次主峰为C23或C25,与同一深度处的正构烷烃分布模式完全不同。泥炭中正构烯烃的轻重组分∑C21-/∑C2 1、正构烯烃与相应碳数的正构烷烃比值呈有意义的阶段性变化。其中∑C21-/∑C21 与正构烷烃L/H的变化趋势大体一致;而C24:1/C24:0和C23:1/C23:0比值却与之相反。这可能与正构烯烃,特别是这些中碳数化合物因气候如温度的变化在厌氧条件下发生微生物的氢化作用有关,很可能记录了青藏高原东北部地区全新世以来的温度信号。(C26 C27 C28)/(C23 C24 C25)正构烯烃比值,与该区植被分布具有一定的对应关系,说明这些正构烯烃可能除了与植被有关外,也与不同植被类型的组织具有不同抗微生物降解能力相关。这些指标记录的气候信息与前期报道的分子化石记录的气候演化基本一致,说明正构烯烃可以作为古气候的替代性指标。     

藻类对金的吸附与吸收作用试验

根据苏联及其它国家对64个地区4500个样的分析结果估计,黑色页岩建造的碳质页岩中金的平均含量为14.7·10~(-7)%,为同类地区粘土页岩中金平均含量(2.0·10~(-7)%)的7~10倍.这个事实说明,藻类及其产生的有机物质在金的富集中起了重要作用.为了说明这一作用,我们开展了现代藻类对金的吸附和吸收作用研究.实验材料为现生集胞藻(Synechocystis)、刚毛藻(Cladophora)和浒苔(Enteromorpha),在不同金浓度(5×10~(-8)、10~(-7)、5×10~(-7))的溶液中培养,每隔2天、3天或5天取培养液用“微株法”测定金浓度的变化.结果表明:实验藻类都能从溶液中富集金,溶液的金浓度下降,但不同的藻类富集金的能力不同.在试验期间,藻类对金的富集速率并不均衡,有高峰期和低谷     

微生物成矿作用研究的新进展和新动向

本文论述了四种微生物成矿作用的方式及其研究新成果，评述了微生物成矿作用研究方法上的新认识及一些矿种的生物作用研究新进展，阐述了“生物─有机质─流体”成矿系统等一些微生物成矿理论的重点研究方向，最后简述了微生物成矿机制应用于找矿和选矿上的新技术。     

区域生物成矿系统中分子化石来源的复杂性

在由单个热液金属矿床的生物——有机质成矿作用研究向区域生物——有机质成矿系统深入的今天,分子化石的重要性和复杂性日益显得突出。热液金属矿床成矿带往往属于有机质的过成熟区,分子化石的存在首先要考虑成矿后迁入事件的叠加,从中排除某些生物成矿作用假象,如川甘陕金三角区。除了最常见的吸附有机质外,晶包有机质可以是有机质过成熟的金属成矿区分子化石的一种不可忽视的新来源,可提供流体源或矿源的信息,如长江中下游多金属成矿区。赋矿岩与蚀变岩之间的某些分子化石差异则蕴含着与成矿有关的诸如还原作用等化学反应信息,如长江中下游多金属成矿区。     

末次间冰期以来黄土高原的草原植被景观：来自分子化石的证据

利用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)从兰州九洲台全新世古土壤(S₀ )、马兰黄土(L₁)和离石黄土顶部的S₁等黄土-古土壤系列中检测出种类众多的异地源和原地源分子化石, 这两类分子化石的共存与黄土的风成成因有关, 而只有其中的原地分子才对研究区古植被的恢复有意义. 在引进了一种评估异地源贡献的方法以后, 计算出来的原地源正构烷烃分布反映了研究区从末次间冰期以来发育了草原植被的景观, 其中全新世最暖期可能还有一定的木本植物, 末次冰期可能出现荒漠(草原)植被. 这些研究结果与新近报道的植物硅酸体资料吻合, 为末次间冰期以来黄土高原塬面上有关古植被景观的争议提供了新的分子化石方面的证据. 黄土地层的工作也揭示了在分子地层学的工作中, 要考虑异源分子化石存在的可能性.     

分子地层学的原理、方法及应用实例

当前分子地层学研究已涉及蛋白质、核酸、碳水化合物、类脂物和木质素等多种生物化学组分。在地层中,分子化石具有分布的广泛性、定量的准确性、应用的指纹性和信息的多样性等特点,其地层学应用的主要原理是依据分子化石的生物源信息和其离开生物体后发生的一系列转化途径来实现的,其表述方法可以是含量、相对丰度、碳数分布和单体同位素特征等。在各类年代学框架下,由这些分子化石参数所揭示的各类生物事件和环境事件可以成为区域性乃至全球性地层对比的主要依据。分子地层学与分子古生物学、生物地球化学、有机地球化学密切相关,它与传统三大地层学分支学科明显不同,目前还没有明确的分子地层单位,也没有进行广泛的分子地层划分与对比工作。对各类生物事件与环境事件有重要指示作用的分子地层学,与生态地层学、事件地层学等地层学分支学科类似,其主要任务是在传统生物地层学或其他年代学框架下,提高地层划分和对比的精度。以浙江长兴煤山二叠纪-三叠纪界线地层和第四纪泥炭为例,以高分辨率的生物事件与环境事件为切入点,分别探讨在生物地层学或其他年代学框架下的分子地层工作,由此提出了分子地层学的分类单位——分子化石带。     

中国东部季风区与西北干旱区 降水变化的石笋记录对比

中国东部季风区和西北干旱区分别受控于季风和西风环流,是全球变化响应的敏感区域.过去50年全球升温,西北干 旱区降水显著增加,而东部季风区的降水变化不明显.在未来全球继续变暖的情况下,两个地区降水将如何变化尚不清楚.利 用湖北神农架三宝洞和新疆特克斯科桑洞的石笋生长速率记录,考察它们对降水变化的响应,研究冰期-间冰期旋回中两地 的降水变化及其差异,为未来气候变暖下的中国降水模型预测提供一个验证实例.研究表明,500ka以来中国东部季风区和西 部干旱区降水呈现冰期-间冰期波动变化,气温偏高的间冰期降水量大.但是,中国西北干旱区降水的响应滞后于东部季风 区,指示两地降水对温度变化的响应可能并非完全同步.