姚 鵬,于志剛,趙美訓(xùn)

(1.中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點實驗室,山東青島266100;2.中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,海洋有機地球化學(xué)研究所,山東青島266100;3.英國約克大學(xué)化學(xué)系,約克YO10 5DD)

甘油雙烷基甘油四醚(Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,GDGTs)是微生物細胞膜脂的主要成分[1]。從結(jié)構(gòu)上來說,GDGTs可以分為兩大類,即類異戊二烯GDGTs(Isop renoid GDGTs)和支鏈GDGTs(Branched GDGTs)(見圖1)。類異戊二烯GDGTs分子中包含數(shù)目不等的環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)(見圖1,Ⅰ～Ⅴ)[2]。其中泉古菌醇(Crenarchaeol,圖1-Ⅵ)及其重構(gòu)異構(gòu)體(Regioisomer,見圖1-Ⅵ′)是一類特殊的類異戊二烯GDGTs,分子中除了含有4個環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)外,還含有1個環(huán)己烷結(jié)構(gòu)[3]。支鏈GDGTs則一般含有2～6個甲基支鏈和1～2個環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)[4](見圖1,Ⅰa～Ⅲc)。

近幾年來,基于這兩類GDGTs分子比值的各種指標(biāo)在海洋和陸地古溫度重建等方面顯示了巨大的應(yīng)用潛力,已逐漸成為古海洋學(xué)、古湖沼學(xué)和古氣候?qū)W研究的重要工具[1]。類異戊二烯GDGTs主要來自古菌門(A rchaea)的泉古菌集合Ⅰ(Group I Crenarchaeota)[3]。研究表明類異戊二烯GDGTs分子中的環(huán)結(jié)構(gòu)數(shù)目和溫度相關(guān),根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的類異戊二烯GDGTs的相對分布所建立的TEX86(TetraEther indeX of 86 carbon atom s)古溫度指標(biāo)可以用于重建表層海水溫度(Sea Surface Temperature,SST)[5]。支鏈GDGTs主要來自土壤中的厭氧細菌[4],在土壤侵蝕和河流搬運的作用下進入近海沉積物中[6]。根據(jù)代表海洋環(huán)境的泉古菌醇與代表陸地環(huán)境的支鏈GDGTs的相對比值建立的支鏈類異戊二烯四醚指標(biāo)(Branched Isoprenoid Tetraether,B IT)可以用來定量估算陸源和海源有機質(zhì)的相對豐度[6]。進一步的研究表明,支鏈GDGTs分子中環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)的數(shù)目與土壤p H相關(guān),而甲基數(shù)目與平均大氣溫度(Mean Air Temperature,MA T)和土壤p H都相關(guān)[7]。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的支鏈GDGTs的相對分布分別建立了反映土壤p H的CBT(Cyclization index of Branched Tetraethers)指標(biāo)和反映平均大氣溫度及土壤p H的MBT(M ethylation index of Branched Tetraethers)指標(biāo),這2個指標(biāo)與平均大氣溫度之間的函數(shù)關(guān)系可以用來重建陸地溫度、土壤p H和海拔歷史等[8-9]。本文從類異戊二烯GDGTs和支鏈GDGTs2個方面介紹與GDGTs相關(guān)的最新研究進展。

1 類異戊二烯GDGTs

泉古菌在開闊大洋中分布廣泛,即使是在低生產(chǎn)力的區(qū)域[11],據(jù)估計它們可能占海洋超微型浮游生物(Picop lankton)生物量的20%[12]。泉古菌的細胞膜是由類異戊二烯GDGTs作為核心脂、以磷酸和糖苷等作為極性頭基而形成的兩面都是親水基的單層膜脂,而真核生物和細菌的細胞膜脂一般是雙層結(jié)構(gòu),并且類異戊二烯GDGTs分子中環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)數(shù)量的增加會使膜脂組裝得更密實,這有效地避免了雙層膜在高溫下變性分開,并且保持了完整的內(nèi)層疏水結(jié)構(gòu),使泉古菌適于在高溫(60℃以上的熱泉或熱液噴口)和低p H等極端環(huán)境條件下生存[13-14]。越來越多的研究表明,在海洋、湖泊、土壤和泥炭中類異戊二烯GDGTs都廣泛存在,說明無論是嗜熱(Thermophilic)還是非嗜熱(Nonthermophilic)古菌都能生產(chǎn)類異戊二烯GDGTs[3-15]。

圖1 GDGTs的分子結(jié)構(gòu)式[10]Fig.1 Structures of GDGTs[10]

盡管醚類化合物穩(wěn)定性稍次于烷烴,但其化學(xué)活性低,因此類異戊二烯GDGTs可在沉積物中較好的保存下來,即使是在1.12億年前白堊紀(jì)的沉積物中也能檢測的到[16]。對海洋表層沉積物中的類異戊二烯的GDGTs研究表明,GDGTs分子中環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)的數(shù)量與表層海水溫度有很好的相關(guān)性,因而可應(yīng)用描述這些GDGTs相對豐度的指標(biāo)(TEX86)進一步定量描述年平均表層海水溫度(SST)[5]。

(羅馬數(shù)字代表的GDGTs結(jié)構(gòu)見圖1)

(該方程的適用溫度范圍為0～30℃)

TEX86提出之后,不同的研究者開展了多項工作驗證其可靠性和適應(yīng)性[1,17],并根據(jù)適用條件提出了多個校正方程[18]。W uchte等開展了圍隔實驗,通過分析不同溫度和鹽度條件下的泉古菌的類異戊二烯GDGTs,計算相應(yīng)的TEX86[19],結(jié)果表明,TEX86的變化與鹽度和營養(yǎng)鹽無顯著相關(guān)性,而是隨著溫度變化而發(fā)生顯著變化,證實海洋古菌確實會根據(jù)溫度調(diào)節(jié)類異戊二烯GDGTs的分布。Trommer等在高鹽的紅海的研究結(jié)果也證實鹽度對TEX86的影響不大[20]。需要指出的是,p H也可能影響類異戊二烯GDGTs的分布,但是p H在海洋系統(tǒng)中的變化通常很小,所以其影響可以忽略[21]。

TEX86指標(biāo)的特點之一是可以應(yīng)用于高溫區(qū)域和歷史上高溫期的溫度重建。Schouten等把采集自熱帶印度洋海水中的海洋泉古菌在25～40℃條件下進行培養(yǎng),結(jié)果顯示泉古菌在40℃的高溫環(huán)境中仍然生長良好,且TEX86在這個范圍內(nèi)都和SST線性相關(guān),說明其可以用于地質(zhì)歷史高溫時期的SST重建[15]。這比常用的只適合SST低于29℃的指標(biāo)具有明顯的優(yōu)勢[18]。在缺乏烯酮、碳酸巖和有孔蟲的沉積區(qū)域和更加古老的地層中(早至中生代白堊紀(jì)),TEX86也得到了成功應(yīng)用[16,22]。不過,TEX86在海洋系統(tǒng)的應(yīng)用也存在一些限制[18,23],比如不能用于含高成熟度有機質(zhì)的沉積物[24],不適用于類似于現(xiàn)代兩極地區(qū)較冷水體和缺氧的富甲烷環(huán)境的古SST重建等[17]。目前TEX86的應(yīng)用多集中于開闊海域,在邊緣海的應(yīng)用較少。研究的初步結(jié)果表明TEX86在我國陸架?？梢詰?yīng)用,有可能彌補U37K指標(biāo)在水深30 m之內(nèi)基本不能用的不足(趙美訓(xùn)等,未發(fā)表數(shù)據(jù))。另外,有研究指出TEX86指標(biāo)除指示溫度外,在反映古菌生態(tài)、營養(yǎng)鹽含量和水文條件等方面也有很大潛力,但尚需更深入的研究論證[25]。

目前用于重建湖泊環(huán)境古溫度的指標(biāo)比較稀少,代表性的有硅藻[26]和搖蚊化石[27]沉積記錄、碳酸鹽氧同位素[28]、長鏈不飽和烯酮[29-31]等,這些指標(biāo)大部分都顯著地受到在湖泊環(huán)境中變化大的鹽度和p H等參數(shù)的影響[1]。TEX86指標(biāo)在海洋中的成功應(yīng)用促使人們思考它是否也能應(yīng)用于湖泊環(huán)境,即能否作為1個獨立的重建陸地古溫度的新方法。對不同氣候類型的湖泊的研究表明,所有的沉積物中都含有大量的泉古菌GDGTs[7,32]。Pow ers研究了15個分布于全球各地的湖泊的TEX86指標(biāo),發(fā)現(xiàn)其與年平均湖泊表面溫度(lake surface temperature,LST)之間存在線性關(guān)系,而且其斜率也與來自海洋的相似,表明這一古溫度指標(biāo)確實可以應(yīng)用在湖泊環(huán)境中[33]。Powers等還由此重建了東非Malaw i湖末次冰盛期(Last Glacial Maximum)以來的年平均湖面溫度,發(fā)現(xiàn)從末次冰盛期到現(xiàn)在年平均湖面水溫升高了約3.5℃,在新仙女木事件(Younger Dryas,12.5 ka BP)期間和8.2 ka BP時則有約2℃的下降[34]。Tierney等運用TEX86指標(biāo)研究表明,東非Tanganyika湖在全新世的年平均湖面溫度大致在27～29℃之間變化,而在末次冰盛期時其溫度則要低約5℃,這一結(jié)果和Powers等的結(jié)果相當(dāng)吻合[35]。兩項研究都表明,TEX86是一個有前途的研究陸地古氣候的工具[1]。不過,隨后有關(guān)47個歐洲較小湖泊的研究發(fā)現(xiàn),TEX86在湖泊中的應(yīng)用還存在一些困難,主要是附近流域土壤中的產(chǎn)甲烷古菌(Methanogenic)、甲烷氧化古菌(Methanotrophic)和嗜熱的古菌也產(chǎn)生用于計算TEX86的GDGTs,它們的輸入可能使TEX86指標(biāo)不能準(zhǔn)確反映湖泊溫度[36],今后的工作需要考慮確定這些輸入對TEX86指標(biāo)反演湖泊溫度影響程度以及如何消除這些輸入的影響[37]。

我國湖泊眾多,氣候類型多樣,許多湖泊由于所處的地理位置特殊,使它們成為地質(zhì)歷史時期區(qū)域氣候、植被以及人類活動演化的良好載體。比如我國內(nèi)陸最大的咸水湖——青海湖位于青藏高原東北部,處于對環(huán)境變化敏感的西部干旱區(qū)與東亞季風(fēng)濕潤區(qū)的過渡地帶,受冬、夏季風(fēng)和西風(fēng)環(huán)流的影響,在全球氣候變化研究中具有重要地位[38]。在湖泊表面溫度重建方面,長鏈不飽和烯酮,即U37K指標(biāo)的應(yīng)用較多。Li等人曾在青海湖表層沉積物中檢出了長鏈不飽和烯酮,進而提出了經(jīng)過校正的U37K指標(biāo)用于湖泊水體古溫度的重建,但同時Li指出,除了溫度之外,長鏈不飽和烯酮的不飽和類型還可能受到生物來源、鹽度等諸多不確定因素變化的影響,進而影響溫度估算結(jié)果的準(zhǔn)確性[39]。付明義等研究了我國青海湖和柴達木盆地地區(qū)不同類型湖泊表層沉積物中的長鏈不飽和烯酮,并估算了兩地區(qū)湖泊溫度,發(fā)現(xiàn)估計的溫度在青海湖地區(qū)(咸水湖)處于實際溫度范圍內(nèi),而在柴達木盆地(鹽湖)低于實際溫度,同樣說明鹽度對U37K指標(biāo)的結(jié)果有較大的影響[40]。作為一種新的且已在國際研究中取得突出進展的湖泊表面溫度替代指標(biāo),TEX86在我國湖泊領(lǐng)域的應(yīng)用值得期待。

2 支鏈GDGTs

支鏈GDGTs的發(fā)現(xiàn)比類異戊二烯GDGTs的發(fā)現(xiàn)要早。2000年在德國的一個全新世泥炭沉積物中,Sinninghe Dam sté等發(fā)現(xiàn)了支鏈GDGTs并使用核磁共振確定其結(jié)構(gòu)[41],隨后的研究表明它們在土壤中也廣泛存在[42]。支鏈GDGTs在結(jié)構(gòu)上和類異戊二烯GDGTs不同,它們的碳骨架不是類異戊二烯結(jié)構(gòu),而是具有數(shù)目不等的甲基支鏈,環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)的數(shù)目(0～2個)也比類異戊二烯GDGTs少,而且沒有環(huán)己烷結(jié)構(gòu)(見圖1)[4]。對支鏈GDGTs的甘油結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)分析表明,它們和細菌合成的甘油結(jié)構(gòu)具有同一立體構(gòu)型[4]。在嗜熱細菌中還曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)支鏈雙烷基甘油二醚(Dialkyl Glycerol Diethers)[43-45]。上述研究表明支鏈GDGTs可能是由細菌生產(chǎn)的,但是這些細菌的準(zhǔn)確系統(tǒng)發(fā)育地位尚不明確[4]。

在一些近岸海洋沉積物中也發(fā)現(xiàn)了支鏈GDGTs,這可能是陸地土壤有機質(zhì)通過河流輸送所致[6,10,42,46-49]。支鏈GDGTs在近海沉積物中的豐度可被用來定量指示土壤有機質(zhì)向海洋系統(tǒng)的輸入,沉積物中支鏈GDGTs的含量與主要來自海洋古菌的類異戊二烯GDGTs泉古菌醇的含量之比稱為支鏈和類異戊二烯四醚指標(biāo)(Branched and Isop renoid Tetraether,B IT)[6]:

(羅馬數(shù)字代表的GDGTs結(jié)構(gòu)見圖1)

BIT=1代表沉積物全部來自土壤有機質(zhì),而BIT=0代表有機質(zhì)全部來自海洋。

對來自不同環(huán)境的大量樣品的分析顯示,B IT指標(biāo)在海洋懸浮顆粒物和沉積物研究中有較大的應(yīng)用潛力,所以BIT起初被認為可以用來定量估算近岸海洋環(huán)境中陸源有機質(zhì)的來源和分布特征等[6,47-51]。但是,Walsh等利用δ13CTOC、木質(zhì)素和B IT 3個參數(shù)研究了美國華盛頓州-加拿大溫哥華外的邊緣海沉積物有機物來源發(fā)現(xiàn),B IT指標(biāo)不能很好地反映陸源有機物輸入,只能反映土壤和泥炭有機質(zhì)的輸入[49]。所以在古環(huán)境研究中B IT指標(biāo)被用來定性追蹤土壤有機質(zhì)輸入的歷史變化[52-53],但如果結(jié)合傳統(tǒng)指標(biāo)還可以進一步區(qū)分沉積有機質(zhì)來源。例如,Weijers等建立了基于δ13CTOC、C/N比和B IT指標(biāo)的三端元模型,首先區(qū)分陸源和海源有機質(zhì)的輸入,然后將陸源有機質(zhì)分成土壤和植物來源2部分,對土壤有機質(zhì)進行了定量研究[54]。結(jié)果顯示在過去的20 ka,土壤有機碳占了剛果河深海扇形地(Congo deep-sea fan)沉積物中有機碳的近一半(平均約45%),更占了陸源有機質(zhì)輸入的大部分;土壤有機碳的積累率從約17 ka BP開始增加,在新仙女木事件時期有所降低,峰值出現(xiàn)在早全新世,而低值在晚全新世,這一變化模式與中部非洲濕度和剛果河流量的歷史變化相類似,表明中部非洲降雨變化規(guī)律主導(dǎo)了陸源有機碳在剛果河深海扇形地的沉積變化規(guī)律[54]。而Walsh等的研究卻發(fā)現(xiàn)美國華盛頓洲-加拿大溫哥華外的邊緣海沉積物中的陸源有機質(zhì)主要來自植被,土壤和泥炭有機質(zhì)的貢獻很低[49]。有研究提出,為了消除陸源物質(zhì)的影響,可以將TEX86和B IT指標(biāo)同時測定,從而將TEX86用于近海古溫度重建[18],Rueda等的研究結(jié)果支持了這一設(shè)想[10]。另外,Blaga等對湖泊樣品同時測定了BIT指標(biāo)及GDGT-0/Crenarchaeol比值,發(fā)現(xiàn)對于BIT<0.4和GDGT-0/Crenarchaeol比值<2的9個湖泊,TEX86指標(biāo)可以用來重建湖泊古溫度[36]。所以,進行多參數(shù)測定并進行分析比較,是應(yīng)用TEX86指標(biāo)準(zhǔn)確估算近海、湖泊古溫度所必備的。

Weijers等分析了來自全球130個土壤樣品的支鏈GDGTs,發(fā)現(xiàn)支鏈GDGTs在土壤中的相對分布主要受大氣溫度和土壤p H2個因素控制[55]。支鏈GDGTs分子中環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)和土壤p H相關(guān),而甲基數(shù)目主要受土壤p H和平均氣溫(MA T)影響。根據(jù)這些關(guān)系,提出了2個指標(biāo)定量描述支鏈GDGTs分布的變化。1個是反映土壤p H的CBT(Cyclization index of B ranched Tetraethers):

(羅馬數(shù)字指示的結(jié)構(gòu)請見圖1)

并得出經(jīng)驗公式:

由此可見當(dāng)p H上升時,CBT指標(biāo)下降,表示GDGT分子系列中環(huán)戊烷數(shù)量增加。

另一個是反映大氣溫度和土壤p H的MBT(Methylation index of Branched Tetraethers):

并得出經(jīng)驗公式:

其中MA T是平均大氣溫度。由此可見當(dāng)溫度上升時,MBT指標(biāo)增加,表示GDGT分子系列中甲基數(shù)減少。通過比較公式(5)和(7)可以進一步得出當(dāng)p H上升時,MBT指標(biāo)下降,表示GDGT分子系列中甲基數(shù)增加。

將公式(7)重新組合,即可在測定支鏈GDGTs分布的基礎(chǔ)上重建陸地古溫度:

MBT/CBT指標(biāo)已經(jīng)在不同區(qū)域和地質(zhì)年齡的海洋沉積物中得到應(yīng)用[10,55-57]。在長時間尺度上,始新世-漸新世邊界(Eocene-Oligocene boundary)是地球歷史上氣候轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段之一,見證了東南極冰蓋的首次重大擴張,但是對于氣候變冷的程度,尤其是北半球高緯度內(nèi)陸地區(qū),卻了解的很少[58]。Schouten等分析了采自格林蘭盆地(Greenland Basin)的沉積物柱狀樣中的支鏈GDGTs,重建了格林蘭大陸始新世末至漸新世早期的MA T,發(fā)現(xiàn)從E-O邊界開始,有1個長期的逐漸變冷過程(降低3～5℃),與同一站點孢粉記錄的結(jié)果非常吻合,與北半球中緯度陸地氣候重建的結(jié)果也是一致的[57]?；诓勺詣偣佑馉钊侵薜某练e物柱狀樣中的支鏈GDGTs的分布,Weijers等重建了過去25 000年熱帶非洲大陸氣溫的變化,發(fā)現(xiàn)末次冰盛期到全新世氣溫升高4℃,高于熱帶大西洋SST同期的增溫[56]。在1個巖芯中通過重建同時得到MA T和SST使得Weijers等能夠估算過去25 000年的陸地-海洋溫度梯度,并指出溫度梯度的變化決定了降雨變化[56]。Rueda等將采自挪威南部Skagerrak灣近岸的沉積物同時分析了類異戊二烯和支鏈GDGTs,利用TEX86、B IT和MBT/CBT指標(biāo)重建了過去200年來SST和MA T的變化并將兩者進行了比較,發(fā)現(xiàn)SST和M A T分別與歷史記錄的年平均表層海水溫度和夏季氣溫吻合良好[10]。以上研究證明,分析近海沉積物中的生物標(biāo)志物能夠同時重建SST和MA T,這將無疑有利于比較海洋和陸地古氣候變化的相同性和差異,明確氣候變化機制。

古海拔是古地理、古氣候和古生態(tài)重建中的一個至關(guān)重要的因素,定量研究古海拔的變化對闡述諸如青藏高原抬升歷史等重大科學(xué)問題具有十分重要的意義,但是古海拔的定量重建一直是當(dāng)前古植物學(xué)與古環(huán)境研究領(lǐng)域中的難點[59]。應(yīng)用GDGT分子指標(biāo)重建陸地氣溫隨海拔變化是估算古海拔的一種新嘗試。Peterse等分析了采自中國貢嘎山東麓海拔1 180～3 819 m的表層(0～5 cm)土壤樣品,分析了其支鏈GDGTs的分布,并計算了各樣品代表的溫度,結(jié)果表明海拔每升高1 000 m,氣溫降低5.9℃,與氣象站記錄的溫度下降速率(-6.0℃/1 000 m)很接近,但是數(shù)據(jù)點比較分散(R2為0.55),顯示目前利用MBT/CBT指標(biāo)重建古海拔還有很大的不確定性[9]。對此,作者建議將MBT/CBT指標(biāo)與最近提出的利用不同海拔降水δD差異估算海拔高度的土壤正構(gòu)烷烴δD指標(biāo)相結(jié)合[60],以期獲得更可靠的古海拔估算結(jié)果。

盡管已經(jīng)取得了這些令人鼓舞的結(jié)果,但是關(guān)于MBT/CB T指標(biāo)的運用仍然存在許多問題需要解決。首先,雖然MBT/CBT指標(biāo)目前已被應(yīng)用于各種環(huán)境,但只在熱帶區(qū)域的應(yīng)用比較成功。因為在這些區(qū)域,大量的支鏈GDGTs從陸地經(jīng)河流持續(xù)穩(wěn)定地輸運到海洋[6,55,61]。與潮濕的熱帶地區(qū)相對穩(wěn)定的環(huán)境條件不同,高緯度區(qū)域平均大氣溫度M A T低于0℃,陸地常年被冰雪覆蓋,生長季節(jié)很短,土壤形成率低,陸地土壤有機質(zhì)向海洋中輸送的主要機制是冰期和春季雪融的時期,這可能會影響MBT/CBT指標(biāo)的有效運用,因此它在高緯度環(huán)境中的適應(yīng)性還有待研究[8]。其次,最近在海洋沉積物中發(fā)現(xiàn)了支鏈GDGTs的現(xiàn)場生產(chǎn),雖然數(shù)量相對較低,但是土壤中的支鏈GDGTs和海洋中現(xiàn)場生產(chǎn)的支鏈GDGTs分布有何異同尚不清楚,因此海洋中現(xiàn)場生產(chǎn)的支鏈GDGTs是否會對陸地氣候信號的解析產(chǎn)生影響、會在多大程度上產(chǎn)生影響都還不清楚[8]。與此類似,支鏈GDGTs在湖泊沉積物中也很豐富,原來認為可能主要來自土壤的侵蝕[7,36],但是最近Tierney等的研究表明,土壤樣品和水生樣品中,支鏈GDGTs的甲基化和環(huán)化程度有顯著的差異,說明在湖泊水生系統(tǒng)中可能也存在支鏈GDGTs的現(xiàn)場生產(chǎn),這也勢必使得MBT/CBT指標(biāo)在湖泊沉積物中的應(yīng)用變得復(fù)雜化[62]。因此,這些新的有機地化指標(biāo)在海洋和湖泊沉積物中的應(yīng)用都仍然需要進一步的驗證[1]。

我國陸地環(huán)境受冬季季風(fēng)和夏季季風(fēng)控制,從東南到西北溫度和降雨都有很大的梯度。同時我國陸地上的黃土-古土壤堆積、洞穴碳酸鈣(石筍)和湖泊沉積物保留了連續(xù)、高分辨率的古環(huán)境-古生態(tài)記錄。利用多參數(shù)指標(biāo),我國陸地環(huán)境重建做出了世界一流的成果,尤其是有關(guān)季風(fēng)變化和植被演變規(guī)律的研究[63-70]。我國陸地古環(huán)境-古生態(tài)研究遇到的1個瓶頸問題是區(qū)分降雨與溫度的影響,因為目前用于黃土和石筍研究的指標(biāo)(比如黃土的磁化率和石筍的氧同位素)主要受季風(fēng)所帶來的降雨影響,而溫度的影響還未能得到充分的研究。這是因為目前還沒有1個比較成熟的陸地溫度重建指標(biāo),難以獲得如SST般定量化的古溫度信息。我國陸地擁有大量的湖泊,Chu等分析了我國湖泊沉積物中的長鏈烯酮,發(fā)現(xiàn)在部分湖泊中U37K指標(biāo)也可以用來重建平均氣溫[71]。從國際研究的結(jié)果可以看出GDGTs在我國海洋沉積物的分布應(yīng)該比長鏈烯酮更廣泛,所以GDGTs(尤其是支鏈GDGTs)有望成為一個可靠的重建陸地古溫度的指標(biāo)。利用分子指標(biāo)重建我國陸地古溫度,并結(jié)合其它記錄研究我國陸地氣候和生態(tài)演變機制極具潛力。

3 結(jié)語

GDGTs已經(jīng)在古海洋學(xué)、古湖沼學(xué)和古氣候?qū)W研究中顯示了獨特的優(yōu)勢和巨大的應(yīng)用潛力。基于類異戊二烯GDGTs的TEX86指標(biāo)的應(yīng)用使得重建海洋和湖泊長時間尺度表層水溫、特別是地質(zhì)歷史高溫時期的表層海水溫度SST成為可能,進一步結(jié)合B IT指標(biāo),則有望在近海SST重建中發(fā)揮作用。而基于支鏈GDGTs的MBT/CBT指標(biāo)則提供了一個嶄新的從海洋看陸地的視角,可以通過對近海沉積物的研究來反演流域的陸地氣溫變化。基于GDGTs的有機地球化學(xué)指標(biāo)在近海和陸地的同時應(yīng)用為比較大氣溫度和海水溫度變化的相同性和差異提供了方便。雖然在應(yīng)用中目前仍然存在一些需要解決的問題,但已經(jīng)取得的研究結(jié)果是令人鼓舞的。國內(nèi)在GDGTs古溫度重建等方面的應(yīng)用目前鮮有報道,應(yīng)當(dāng)及時開展有關(guān)研究。

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