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南海北部毗邻中国华南地区,百余年来随着人口数量的增加和社会经济的发展,大量的工农业废水以及生活污水通过珠江径流进入南海,显著扰动了海洋自然生态过程,包括碳循环过程等。除此之外,日益加剧的人类活动对陆地生态环境也造成了很大的影响。由于客观原因,我们缺乏对这100多年来陆表植被、海洋环境变化历史的实际观测记录,这在一定程度上限制了人们对其演变趋势的科学预测。为此,从海洋中的沉积物记录中提取和反演百余年来海洋和陆地的环境变化历史就成为一种必要的研究方法和途径。 本文通过对南海北部数个站位沉积物中相关生物标志物的研究,讨论了百余年来珠江流域的地表植被类型的变化情况,以及近岸水体中藻类、古菌等水生生物对百余年来环境变化的响应。此外,通过对沉积物中不同生源指标的对比分析,研究了有关温度指标在研究区指示意义上的差异,并对造成这种差异的原因进行了初步探讨。 相关研究及主要结论如下: 1.对比分析了有孔虫Globigerinoides ruber壳体氧同位素δ18OF、长链烯酮不饱和度(U37K)以及泉古菌类异戊二烯结构iGDGTs的TEX86指标与温度的关系,探讨了它们在南海北部温度指示意义上的差异。结果表明:δ18OF反映的是冬季海水温度;U37K反映的是春、夏季上层水体的温度;TEX86反映的是冬季海水的温度。 2.分析了浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体碳同位素δ13CF,发现百余年来在南海北部海-气之间的碳并没有达到同位素上的平衡,并且珠江口附近海域以及琼东海域之间存在着明显不同碳循环过程。其中珠江口附近海域的δ13CF呈现出较为显著的负偏趋势,而琼东海域的δ13CF变化不大。我们推测,琼东海域较稳定的δ13CF与水体垂直混合作用主导的碳循环过程有关,而珠江口附近海域的逐渐偏负的δ13CF则意味着受到了陆源碳输入的显著影响。 3.利用正构烷烃的分子分布特征以及单体碳同位素组成,反演了百余年来陆地植被类型的变化历史。结果表明:nC29和nC31之间的同位素差值△δ31-29随着时间的推移越来越小,指示了在过去一百年左右的时间内,珠江流域的植被类型发生了变化,并且C3植物相对于C4植物所占的比例是在升高的。此外,在最靠近珠江口的A9和A8站位的δ13C19相对稳定,苏斯效应不明显,很可能是由于受珠江输入的较高营养盐,引起水体初级生产力增大,藻类更多的吸收同位素较重的13C从而部分抵消了苏斯效应所致。 4.通过对iGDGTs裂解产物碳同位素δ13Ccren的研究我们得出:南海北部泉古菌碳源既包括无机碳也包括有机碳。百余年来珠江口海域沉积柱中的δ13Ccren变化速率要明显小于琼东海域沉积柱中的δ13Ccen变化速率,这说明珠江口海域较高的营养盐浓度导致了此处海域中的初级生产力水平较高,古菌在生命过程中被迫吸收了更多的13C,而琼东海域水体中的碳相对充足,古菌更倾向于吸收同位素较轻的12C。同时δ13CGDGTs与δ13CF变化趋势不同,这和GTGTs母源古菌可以利用无机碳也可以利用有机碳有关。