多参数生物标志物法重建冰期/间冰期日本海生态环境变化

论文摘要

多参数生物标志物法作为一种新的地球化学指标,已被广泛应用于重建一些海区的古生态环境,由于其具有来源明确、性质稳定等优点,利用沉积物中的多参数生物标志物可以很好地重建浮游植物生产力和群落结构的变化。但是目前在日本海的应用还比较薄弱。本文通过对日本海ODP 797沉积物柱状样（38.62°N,134.54°E）进行生物标记物分析,重建了过去166 ka古海水表层温度、海洋初级生产力、浮游植物群落结构的变化,从一个新的角度探讨日本海生态环境的变化。利用长链烯酮不饱和度重建了166 ka来古海水表层温度（SST）,结果显示在冰期（MIS 2-4、MIS 6）海水表层温度低,在间冰期（MIS 1、MIS 5）海水表层温度高,且冰期/间冰期温度波动幅度较大（温度变化范围为3.8～21.6℃）。日本海海水表层温度的变化主要是与东亚季风、对马暖流的流量、亚极地锋的位置变化等因素密切相关。而在末次冰盛期（LGM）时期重建得到的U37κ海水表层温度,可能是由于此时表层海水盐度降低、长链烯酮的含量过低,使U37K’SST的计算方程出现偏差造成的。对ODP 797沉积物柱状样生物标志物的研究发现,长链烯酮只在MIS 5期有高值,而其他几种生物标志物在冰期和间冰期都存在高值,但海源生物标志物与陆源生物标志物的比值存在明显的间冰期（MIS 1、MIS 5）高值,冰期（MIS 2-4、MIS 6）低值的现象,表明日本海海洋初级生产力冰期时低,间冰期时高,这与前人的研究结果一致。冰期时随海平面降低,进入日本海的对马暖流流量减小日本海初级生产力水平低,但由于水柱分层,底层水缺氧,有机质得到较好保存,导致生物标志物含量出现高值；而间冰期对马暖流流量增大,供给日本海充足的营养盐,日本海初级生产力提高,导致生物标志物含量出现高值。通过长链烯酮、菜子甾醇和甲藻甾醇相对百分含量的变化重建了日本海浮游植物群落结构的变化,结果表明从冰期到间冰期颗石藻的竞争优势增大,硅藻、甲藻的竞争优势减小,即冰期到间冰期日本海浮游植物群落结构由硅质生物（硅藻）向钙质生物（颗石藻）转化。群落结构的这种变化趋势主要是由盐度控制的,冰期时海平面低,低盐的东海沿岸流和陆源淡水相对对马暖流对日本海的贡献增大,降低了日本海表层海水盐度,使颗石藻的贡献有低值；而间冰期高温高盐的马暖流流量增大,颗石藻的竞争优势增大。群落结构的这种变化趋势与前人用微体化石方法所得的结论不同,可能的原因是生源硅和生源钙微体化石方法在重建群落结构时受到不同的溶解作用的控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 生物标志物概念及其在古环境研究中的应用
• 1.1.1 生物标志物与海洋初级生产力
• 1.1.2 陆源生物标志物
• 1.1.3 生物标志物与浮游植物群落结构
• 1.1.4 海水表层温度
• 1.2 日本海古环境研究
• 2 区域地质和海洋环境
• 2.1 区域地质概况
• 2.2 区域环流体系和水文特征
• 3 材料与方法
• 3.1 研究材料
• 3.2 有机地化分析
• 4 海水表层温度
• 37^κ'温度记录'>4.1 ODP 797沉积物柱状样的U₃₇^κ'温度记录
• 37^κ'海水表层温度'>4.2 日本海LGM时期的高U₃₇^κ'海水表层温度
• 4.3 本章小结
• 5 海洋初级生产力与浮游植物群落结构
• 5.1 生物标志物与海洋初级生产力
• 5.1.1 生物标志物含量及堆积速率的变化
• 5.1.2 生物标志物与古生产力
• 5.2 浮游植物群落结构变化
• 5.2.1 浮游植物群落结构的变化
• 5.2.2 群落结构变化的控制因素
• 5.3 与其他记录的对比
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、发表的学术论文