②. 中国科学院大学, 北京 100049;
③. 中国地质大学(武汉)地球科学学院, 武汉 430074)
青藏高原在全球气候变化研究中具有重要位置,对气候变化响应十分敏感,因此在高原开展过去气候定量重建工作对于理解青藏高原气候机制及其与全球气候系统之间的联系十分重要[1]。长链不饱和烯酮作为古气候重建的重要工具广泛应用于海洋及内陆湖泊环境[2~5]。Cranwell[6]首次在湖泊沉积物中发现了长链不饱和烯酮化合物,并推测其来源可能是定鞭金藻(Chrysophyta)。近年来,基于分子生物学研究发现,相比海洋,湖泊环境中烯酮母源藻更具多样性[7~10],因此基于全球湖泊沉积物建立的转换方程并不具有普适性,将同一方程应用在不同湖泊进行古气候重建会存在问题[10],有必要针对不同湖泊开展区域校正。
已有的研究显示长链不饱和烯酮化合物广泛分布于世界各大洲湖泊,如欧洲[6, 11~14]、亚洲[15~25];非洲(仅在湖芯样品发现)[26]、北美洲(含格陵兰岛)[10, 12, 27~29]、南美洲[30]以及南极洲[7, 31~34];同时长链烯酮在不同类型湖泊中也广泛分布,如碳酸盐型湖泊[15]、硫酸盐型湖泊[35]等。基于烯酮分布特征的气候代用指标(如U37K、U37K′和%C37:4等)在湖泊环境可以用来反映过去温度[36~38]、盐度[39, 40]或湖泊水位变化[41]。
过去20年青藏高原湖泊沉积物相继发现了长链烯酮化合物[16, 17, 20, 23, 36, 42],且以微咸水湖(盐度1~24g/L)分布最广( 图 1)。李景贵等[23]在青海湖现代沉积物中检测到长链不饱和烯酮,这也是首次在青藏高原湖泊发现该类化合物,并基于前人的研究[6],他们认为单鞭金藻属(Chromulina sp.)可能是青海湖烯酮的母源藻;随后的研究发现,长链烯酮化合物不仅存在于高原现代湖泊沉积物[8, 17, 19, 36, 42],同时也在古湖相沉积中被发现[43];付明义等[19]调查了青海湖及柴达木盆地湖泊烯酮分布特征后推测产生该类化合物的母源藻更偏向于在具有一定盐度的环境下生长;结合分子生物学手段,Theroux等[8]和吴霞等[44]分别对青藏高原错鄂和库赛湖开展工作,发现等鞭金藻(Isochrysis sp.)可能是两个湖泊的烯酮母源藻。目前由于缺少青藏高原湖泊烯酮母源藻的培养实验,对母源藻响应外界环境变化(温度、盐度、光照强度等)的认识还不深入,一定程度上限制了高原烯酮古气候的定量重建。
已有学者对包括烯酮在内的生物标志化合物进行了综述[45~48],本文在前人工作的基础上,重点侧重于青藏高原湖泊烯酮的研究,主要从湖泊烯酮母源、转换方程建立的方法、烯酮代用指标以及高原烯酮古气候重建等方面进行总结。
1 全球及青藏高原湖泊烯酮母源藻研究相比海洋环境,湖泊烯酮母源藻种属更具多样性[8, 9, 49, 50]。基于18S rRNA序列构建的系统发育树显示湖泊烯酮母源藻主要集中在GroupⅠ和GroupⅡ[8, 10],Group I以格陵兰湖泊烯酮母源藻为代表[3],同时包括北半球高纬度地区湖泊[10, 51],由于缺少培养实验,目前对该组藻类的认识还十分有限;GroupⅡ主要包括Chrysotila lamellose(目前已更名为Ruttnera lamellose[52])及Pseudoisochrysis paradoxa。这两种母源藻都成功开展了培养实验研究[53, 54]。
目前青藏高原湖泊烯酮母源的研究只在少数湖泊进行(如可鲁克湖、错鄂以及库赛湖)[8, 44, 55]。湖泊表层沉积物测序结果显示错鄂和库赛湖烯酮母源藻种属十分相近,同位于Group II[55]。但高原湖泊烯酮母源同样具有复杂性,如对可鲁克湖湖芯样品测序发现母源藻同时分布于GroupⅠ和GroupⅡ,错鄂表层和湖芯沉积物的烯酮母源分别位于GroupⅡ和GroupⅠ。上述结果也暗示利用分子生物学手段开展烯酮母源研究的重要性[8]。
2 烯酮转换方程的研究手段及高原湖泊的相关研究 2.1 烯酮转换方程的建立方法建立长链不饱和烯酮指标(如U37K、U37K′)与气候要素(如气温)或环境要素(湖水温度、盐度)之间的转换方程是古气候定量重建的前提和关键。湖泊环境中产生烯酮的母源藻具有多样性,且不同藻类对温度的响应存在差异,因此有必要对烯酮指标进行区域校正。目前不同学者已在全球各大洲开展了烯酮-温度转换方程的研究,包括北美洲(包括格陵兰岛)[3, 9, 28, 51]、欧洲[10, 12, 13]、亚洲[17, 36, 42, 53, 56]等。相比温度,烯酮代用指标与盐度转换方程的研究相对有限[18],因此下文主要针对已发表的湖泊环境“烯酮-温度”转换方程进行阐述并对建立方程的方法进行总结。
2.1.1 断面校正(core-top calibration)断面校正主要基于湖泊表层沉积物建立长链烯酮不饱和度与温度的关系,也是建立烯酮转换方程较常见的方式之一[12, 13, 17]。相比母源藻培养实验,该手段更容易实现;但其前提是湖泊所在地的温度具有一定梯度且建立方程的湖泊烯酮母源藻是同一或相近种属,或者对温度的响应近似一致[28]。Zink等[12]在全球范围内开展了烯酮与温度关系的调查,基于德国9个湖泊建立了烯酮与温度的经验方程,也尝试进行母源藻鉴定及培养实验,但没有获得成功;Chu等[17]对中国38个湖泊的长链烯酮分布特征进行调查,建立了
U37K′与大气年均温的转换方程,同时发现湖泊烯酮对温度的响应与海洋类似,再次证明烯酮在陆地温度定量重建中的潜力;Pearson等[13]对西班牙湖泊开展烯酮调查并发现,在高盐度湖泊( >40g/L)没有发现C37烯酮化合物,随后提出新的烯酮指标(U3738K)以用于较高盐度湖泊的古温度重建。虽然利用断面校正方法建立转换方程还存在很多不足,但是这种方式也为后续的烯酮指标校正奠定了基础[57]。
2.1.2 原位校正(in-situ calibration)原位校正是通过获取湖水颗粒有机质并与水体温度建立烯酮转换方程[3, 10, 28, 51, 56]。原位校正的优势在于其真实反映了烯酮母源藻生长期温度,相比断面校正,原位校正排除了其他因素的干扰,例如烯酮运移并埋藏至沉积物过程、烯酮生长的适宜水深以及季节性温度偏差等[28]。目前原位校正主要包括两种方式,分别基于湖水过滤和沉积物捕获器。
(1)湖水过滤
Toney等[28]在北美George湖通过对不同水深湖水进行过滤,建立了U37K与湖水温度的转换方程,这也是首次利用原位校正方法建立方程,同时发现相比其他化合物,C37:4对温度的响应更为敏感;D'Andrea等[3]在极地地区也采取了相似手段建立了高纬度烯酮-湖水温度转换方程并重建了过去5600年西格陵兰两个湖泊的湖水温度变化;最近,Longo等[51]首次在淡水湖(美国Toolik湖)利用原位校正方法建立了烯酮转换方程。
(2)沉积物捕获器
沉积物捕获器一般用于对水体中颗粒有机质开展连续时段的研究,基于这种采样手段,可以从时间尺度上探讨烯酮化合物分布与水温的关系。该方法在海洋烯酮研究中得到广泛应用[58~63]。相比海洋,湖泊环境中利用沉积物捕获器开展烯酮化合物研究的实例十分有限[10, 64]。Huguet等[64]利用沉积物捕获器对土耳其Van湖开展了生物标志化合物(烯酮、GDGTs及色素等)的现代过程监测,结果显示虽然不同季节长链烯酮化合物的丰度具有明显变化,但烯酮不饱和度比值(U37K′)季节性变化并不明显,因此无法建立方程;D'Andrea等[10]在挪威Vikvatnet湖选取定鞭藻爆发时段(haptophyte bloom)收集颗粒有机质,在较短时间内获取了样品并建立了U37K与湖水温度的转换方程。
虽然以上两种方法都是用于烯酮指标的原位校正,但也存在差异。首先,两个手段建立转换方程的方法不同,湖水过滤是从空间尺度建立方程,而利用沉积物捕获器是从时间尺度建立方程;其次,获取的颗粒有机质样品组成存在差异,湖水过滤是通过获取某一时间点水体特定层位的颗粒有机质,沉积物捕获器收集的是一段时间内颗粒物质的沉积通量;此外,建立转换方程需要的温度数据来源不同,湖水过滤方法采用的温度来自YSI水质分析仪等设备的现场测定,而沉积物捕获器方法的温度数据基于连续的湖水温度原位监测。两种手段各有利弊,利用湖水过滤获取的颗粒有机质可能受到湖泊水体湍流的影响,而沉积物捕获器获取的颗粒有机质反映的是一段时间的沉积量平均态,但是需要在湖泊开展连续的水温监测。
2.1.3 器测校正(instrumental calibration)除了断面校正和原位校正,最近研究人员发展了新的校正手段“器测校正”。所谓器测校正是通过获取湖泊所在地或附近气象台站的温度数据,分析短湖芯样品不同层位烯酮指标并建立两者之间的转换方程。D'Andrea等[65]首次利用该方法在挪威Kongressvatnet湖建立了U37K-夏季气温转换方程,但目前利用该手段建立烯酮转换方程仅此一列。该方法开展的前提包括:1)湖芯年代学可靠;2)湖芯样品取样密度高;3)湖泊所在点或附近气象台站具有较长时间且连续的温度记录。
2.1.4 培养实验(culture calibration)烯酮母源藻的培养实验已经开展了大量工作,涉及的藻类种属包括海洋环境的Emiliania huxleyi[66~68]、Gephyrocapsa oceanica[66, 68, 69]以及陆地湖泊环境的母源藻Chrysotila lamellosa[53, 70]、Pseudoisochrysis paradoxa[54]等。虽然室内培养实验也存在一定不足,例如很难真实呈现自然界生态环境的“实景”[10],但目前母源藻培养实验是了解藻类对温度响应最直接的手段。培养实验结果显示,不同种属母源藻对温度的响应存在差异[54, 71],同一种属藻类不同藻株对温度的响应也可能不一致[53, 70]。Sun等[53]在内蒙古夏日淖尔成功分离了等鞭金藻(Chrysotila lamellosa)并对其进行单藻培养,建立了烯酮指标与温度的转换方程;Toney等[9]首次对以C37:4长链烯酮为主的母源藻(Hap-A)进行培养,发现其与Hap-B母源藻产生的烯酮表现出不同的分布特征,后者C37:4含量较低,该研究同时发现硫酸盐与碳酸盐比值是导致不同湖泊母源藻存在差异的因素之一;Theroux等[54]对Pseudoisochrysis paradoxa进行培养发现,U37K与温度相关性明显高于U37K′,并指出如果湖泊烯酮母源藻为Pseudoisochrysis paradoxa(即含大量C37:4),则利用U37K′重建温度可能存在问题,同时也提出将原位校正与藻类培养实验结果进行对比将有助于理解湖泊烯酮母源藻的多样性;Nakamura等[70]在北美盐沼地成功分离了等鞭金藻(Chrysotila lamellosa)CCMP1307藻株并进行培养,结果显示同一种属藻类在不同地区对温度的响应也存在差异。
2.2 青藏高原湖泊烯酮转换方程研究对于青藏高原湖泊,烯酮-温度转换方程的研究相对有限,目前主要采取两种方式建立方程,包括原位校正及断面校正。Wang和Liu[56]在青海湖湖区通过对湖水过滤并测定颗粒有机质烯酮含量,建立了烯酮-温度转换方程,并认为相比U37K′,U37K同时受到温度和盐度影响,因此前者更适用于青海湖古温度重建;Li等[36]在前人工作[17]基础上,新增了青藏高原湖泊烯酮数据,建立了U37K′与大气年均温的转换方程并将其应用于高原中部湖泊达则错,重建了过去2000年湖区年均气温变化;最近,Wang等[37]考虑到地质历史时期湖泊母源藻的“species effect”(暂翻译为“种群效应”),提出了新的烯酮指标(U37Ks)并重建了全新世以来青海湖烯酮生长季水温变化。
不同方法建立的转换方程都存在各自的优势和不足。相比原位校正,断面校正方法中涉及的湖泊表层沉积物代表的是一段时间的沉积量平均值,因此影响烯酮的一些信号被平滑[48];藻类培养实验也有其不足,例如很难模拟母源藻真实的生境,忽略了光照等因素的影响。最近,Hou等[42]将青藏高原湖泊表层沉积物烯酮数据与青海湖颗粒有机质数据[56]结合建立了新的转换方程并将其应用于青海湖湖芯。
3 烯酮代用指标已有研究显示长链烯酮化合物的分布可能受到多种因素的影响,包括温度、盐度、营养元素、溶解氧、光照等[9, 71]。在古气候研究中,烯酮指标仍主要用于古温度及古盐度重建。下文将主要针对烯酮指标的温度及盐度指示意义进行总结。
3.1 温度指标长链烯酮不饱和度与温度密切相关,其反映的是母源藻生长阶段水体温度[72~74]。长链烯酮作为温度指标,其机理虽然存在争议,但普遍接受的观点是母源藻通过调节长链烯酮不饱和度以维持细胞膜的流动性并适应外界温度变化[75]。由于很难获取不同季节湖水温度数据,一般利用近地表气温讨论指标的季节性指示意义[13, 17, 35]。已发表的温度监测数据显示,全球范围(包括青藏高原)湖泊所在地的近地表气温与表层湖水温度在非结冰期高度相关[76, 77],因此可以利用气温讨论烯酮指标的季节性指示意义。也有研究基于烯酮母源藻培养实验结果重建了现代湖水温度,并与器测资料对比讨论指标的季节性指示意义[53]。为了避免指标的季节性偏差,目前许多研究者利用原位校正方法建立烯酮-温度转换方程[3, 28, 51, 56]。
如何选取合适的烯酮指标开展古温度重建是烯酮研究的重点[13, 37, 42, 50, 56]。Sun等[53]指出由于C37:4烯酮化合物可能同时受到温度和盐度影响,相比U37K′,U37K指示温度的不确定性更大;Wang和Liu[56]也指出在盐度较高的湖泊,U37K并不是可靠的温度指标;当然也有研究认为U37K包含了更完整的烯酮不饱和度信息,因而对于温度重建更合适[10];Pearson等[13]对西班牙湖泊烯酮化合物进行调查后提出了新的烯酮指标(U3738K)以解决由于C37烯酮含量偏低而导致U37K及U37K′不适用;最近,Zheng等[50]基于培养实验和原位校正,在计算烯酮不饱和度时排除了含2个不饱和键的烯酮化合物并提出新的指标(U37K″),认为其更适用于母源藻位于Group II的湖泊古温度重建。
对于青藏高原湖泊,目前利用烯酮重建过去温度变化采用的烯酮指标包括:U37K′[36, 38, 39, 78]、U37K[16, 42, 44]以及最新发展的U37Ks[37]。综合已发表的青藏高原湖泊烯酮数据发现:1)青藏高原不同地区湖泊烯酮分布与温度的关系存在差异:高原中、西部湖泊烯酮指标(U37K′)与大气年均温呈现显著正相关[36],而柴达木盆地湖泊烯酮与温度不存在相关性[19]( 图 2a)。付明义等[19]认为除了烯酮母源藻具有多样性外,不同湖泊沉积速率的差异可能降低了烯酮与温度的相关性。此外,柴达木盆地湖泊“盐度梯度大、温度梯度小”的特征也可能是烯酮温度效应不明显的原因[20];2)不同方法建立的转换方程存在差异:我们推测烯酮母源藻种属差异以及烯酮温度指标的季节性偏差可能是方程不一致的原因。
除了温度,盐度也是影响烯酮化合物分布的因素之一[18, 20, 79~82]。目前利用烯酮指标重建过去盐度变化主要利用C37:4烯酮含量( %C37:4)或烯酮单体氢同位素。
3.2.1 烯酮含量( %C37:4)对北大西洋沉积物烯酮的研究发现C37:4烯酮含量( %C37:4)可以反映海水盐度变化[80, 83],但也有学者认为%C37:4与盐度的关系在开放性大洋并不明显[84]。对于湖泊环境,青海湖及柴达木盆地湖泊的研究认为%C37:4是潜在的盐度指标[18, 20]。在机制方面,目前还存在一定争议,一些研究认为烯酮含量的变化并不是单一藻类对盐度的生理响应,而是盐度通过影响藻类群落结构从而间接影响烯酮分布[7]。
青藏高原湖泊%C37:4与盐度关系的调查相对有限且主要集中在高原东北部地区[18~20, 22, 40]。对青海湖及柴达木盆地湖泊的研究发现在区域尺度上%C37:4与盐度呈负相关,烯酮指标可以反映湖水盐度变化,同时研究人员指出虽然温度等因素会影响%C37:4,但权重较小[18, 20]。综合已发表的青藏高原湖泊烯酮数据发现:对于盐度梯度较大的柴达木盆地湖泊,%C37:4与盐度呈对数关系,而梯度较小的青海湖,两者呈线性关系( 图 2b)。此外,也有研究结果显示两者相关性并不显著,吴霞等[44]对位于可可西里的库赛湖湖芯烯酮分析发现%C37:4与盐度没有明显相关,并认为库赛湖中产生长链烯酮的藻类种属比较单一,盐度无法对群落结构产生影响,从而改变烯酮分布。
3.2.2 长链烯酮单体氢同位素Schouten等[81]通过开展母源藻培养实验对长链烯酮单体氢同位素的影响因素(包括温度、盐度、生长速率等)进行调查,结果显示盐度对烯酮单体氢同位素影响显著。最近的研究发现,虽然光照等因素会影响烯酮单体同位素,但对于主要生长在透光层的烯酮母源藻,光照并不是限制其生长的主要因素,因此烯酮单体氢同位素仍可作为古盐度指标[85]。一些研究基于烯酮同位素与盐度的关系重建了地中海、黑海等地区过去海水盐度变化[86, 87],但最近的研究指出由于母源藻种群可能发生变化,烯酮单体氢同位素作为古盐度指标应用于近海环境[88]或内陆湖泊[57]应格外慎重。
对于青藏高原湖泊,虽然高原东北部青海湖及柴达木盆地湖泊研究结果显示烯酮是潜在的盐度指标,但在高原中部及西部利用烯酮指标进行湖水盐度重建前应开展必要的现代过程研究并与其他指标相互验证。
3.3 烯酮分布特征指标C37/C38(或K37/K38)是较常见的用于反映烯酮分布特征的指标[89, 90]。已有的研究认为C37/C38指示了不同的烯酮母源[13, 91]、水体盐度差异[92, 93]或藻类自身生理的变化[8, 66]。对已发表的数据分析发现:位于不同组(分组基于18S rRNA,见文献[8, 10])的烯酮母源藻C37/C38差异较大[13, 17, 37],例如GroupⅡ的Chrysotila lamellosa[53, 70, 94]和Isochrysis galbana[91]的C37/C38明显高于GroupⅠ的Emiliania huxleyi[93, 95]和Gephyrocapsa oceanica[89, 93]。一般根据C37/C38将烯酮分布分为两种模式,C37优势模式(C37/C38>1)和C38优势模式(C37/C38 < 1)。综合已发表的中国湖泊烯酮数据发现,不同湖泊C37/C38差别较大且整体分布范围广[8, 17~19, 21, 22, 35]。
对青海湖及柴达木盆地湖泊的研究发现,淡水湖和咸水湖沉积物通常表现为C37优势模式,而盐湖一般呈C38优势模式[19],可能指示了不同的烯酮母源[20]。一些研究认为当C37/C38发生明显变化时可以间接指示烯酮母源藻的变化[37],分子生物学手段可以为这一推测提供直接证据[7, 96]。
4 青藏高原长链烯酮记录 4.1 古温度重建近年来,将烯酮指标应用于青藏高原湖泊沉积物的古气候重建工作已经获得了一定进展( 表 1)[16, 17, 36~42, 44, 78],主要包括古温度和古水文(盐度)重建两方面。选取合适的烯酮转换方程是古气候定量重建的前提和关键,目前在高原已开展了烯酮转换方程的研究,包括原位校正[56]、断面校正[36]以及多手段相结合[42],遗憾的是目前青藏高原仍缺少湖泊烯酮母源藻培养实验的研究实例。
早期青藏高原烯酮研究由于缺少合适的转换方程,重建结果存在偏差,如Wang和Zheng[16]通过调查地质历史时期高原西部扎布耶茶卡长链烯酮分布特征,利用海洋烯酮-温度转换方程重建了过去温度,结果与实际偏差较大,也证明了建立适用于高原湖泊转换方程的必要性。后续的青藏高原烯酮古温度研究全部基于湖泊烯酮转换方程,重建结果的可靠性及精度得到了提高[37, 42, 78]。下文主要对全新世和过去2000年两个时段青藏高原烯酮古温度重建进行阐述。
4.1.1 全新世古温度重建Zhao等[38]利用长链烯酮重建了全新世以来柴达木盆地可鲁克湖温度变化,并指出断面校正与培养实验得到的斜率基本一致[17, 53],但截距存在差异,因此文章仅采用方程的斜率将U37K′转化为距平温度(ΔT)[38]( 图 3);最近,利用烯酮重建全新世以来青海湖温度取得了重要进展[37, 42],Wang等[37]对青海湖湖芯烯酮化合物分布特征进行调查发现U37K和U37K′记录在6ka B.P.前后存在显著差异,并推测两个指标记录的不一致是由于产生烯酮的藻类种属发生改变,这一推测也得到了C37/C38等指标的支持,该文同时提出新的烯酮指标(U37Ks)以避免“种群效应”的影响;Hou等[42]基于多方法结合手段建立的转换方程重建了全新世以来青海湖温度变化,结果与Wang等[37]的重建结果具有较好的一致性( 图 3),提高了重建结果的可信度。对比目前已发表的高原烯酮温度记录发现,全新世以来可鲁克湖温度变化趋势与青海湖相似,但晚全新世以来前者的温度波动更为剧烈( 图 3)。
Liu等[39]基于烯酮指标重建了晚全新世以来青海湖年均温度变化,并根据水热配置探讨了季风对该地区气候的影响;对柴达木盆地湖泊(大苏干湖和尕海)的研究发现晚全新世以来该地区气候与季风区不同,气候变化主要受控于太阳辐射[40, 78];Li等[36]在青藏高原中部达则错开展了古气候重建工作,利用烯酮指标重建了过去2000年湖区年均气温变化,并结合其他气候代用指标讨论了西风环流和季风对该地区的影响。对比已发表的过去2000年青藏高原烯酮温度记录发现,不同重建结果变化趋势具有相似性,同时也存在差异( 图 4)。
柴达木盆地两个湖泊的温度重建结果变化趋势基本一致,但不同于青海湖、达则错和库赛湖。导致记录不一致的原因可能与重建温度的季节性指示意义有关,原文作者将尕海和大苏干湖的重建温度解释为夏季湖水温度[78],将青海湖和达则错的重建温度解释为年均气温[36, 39]。在青藏高原烯酮古温度重建研究中,还有一些问题尚待研究,包括高原中部温度变化幅度明显大于高原东北部,库赛湖重建温度波动强烈等。
4.2 古盐度重建相比温度,在青藏高原利用湖泊沉积物重建古水文(盐度)的研究开展的较少。Liu等[39]最早利用烯酮含量( %C37:4)重建了晚全新世以来青海湖湖水盐度相对变化,青海湖%C37:4与盐度的负相关关系也在后续的研究中得以证实[18]。对于柴达木盆地湖泊,有研究表明虽然不能排除温度对烯酮含量( %C37:4)的影响,但C37:4仍可以反映古水文变化[20, 40]。此外,对于封闭湖泊,盐度也可以间接指示湖水水位变化,He等[41]利用烯酮指标并结合其他代用指标重建了全新世以来尕海湖水水位变化。
5 结语及展望本文对湖泊环境长链烯酮的研究现状进行总结并侧重于青藏高原湖泊。长链不饱和烯酮在古气候研究中扮演了重要角色,对于湖泊环境,尤其是青藏高原湖泊,烯酮指标的应用具有广阔的发展前景。今后的研究可以在以下几个方面重点开展工作:
(1)采取不同方法建立青藏高原烯酮转换方程,包括原位校正及器测校正。1)原位校正(利用沉积物捕获器):D'Andrea等[10]选取了湖泊母源藻爆发时段开展工作,其出发点是该时段湖泊母源藻含量最高,在较短时间内可收集到足够样品(颗粒有机质)以保证烯酮分析。课题组已在青藏高原不同类型湖泊开展了湖水温度的连续监测,结果显示双季对流混合型湖泊(如班公错)在春季和秋季,湖水整体发生翻转,底部营养盐会随水体运动搬运至上部[76],可能促使该时段烯酮母源藻含量上升,因此了解高原湖泊湖水翻转情况将有助于选择合适时段利用捕获器开展原位校正研究;2)器测校正:D'Andrea等[65]首先利用该手段建立了烯酮转换方程,今后可以在青藏高原湖泊尝试开展相关工作;
(2)进行多学科交叉研究。相比海洋,湖泊烯酮母源藻更具多样性,因此建立不同母源藻的转换方程十分重要。此外,在古气候重建前应考虑烯酮母源藻在地质历史时期是否发生变化。越来越多的工作已经尝试将有机地球化学与分子生物学结合,多学科交叉研究将有助于提高青藏高原烯酮古气候重建的可靠性[7, 8, 10, 49, 97];
(3)开展烯酮单体同位素分析及应用。相比正构烷烃及脂肪酸单体同位素[98, 99],开展烯酮单体同位素研究的优势在于其消除了生化分馏过程的种群效应。已有的研究表明烯酮单体氢同位素[57, 85, 87, 88, 100]或碳同位素[29, 48]是古气候重建的潜在指标。最近,长链烯酮化合物的分离有了突破性进展[101],这也为提高烯酮单体同位素的分析精度奠定了基础;
(4)针对半对流湖泊[102](meromictic lake,又称半混合型湖泊[103]或分层湖[104])重点开展工作。已有研究发现半对流湖泊是研究生物标志化合物指标意义的理想载体[32]。课题组已经在高原开展了湖水温度的连续监测,并在半对流湖泊(达则错)开展了烯酮古温度重建工作[36],发现温度变化具有210年周期,并提出太阳辐射对该地区温度变化的可能影响。
致谢: 感谢审稿专家和编辑部杨美芳老师的宝贵修改意见。
1 | Yao T, Wu F, Ding L, et al. Multispherical interactions and their effects on the Tibetan Plateau's Earth system:A review of the recent researches. National Science Review,2015, 2 (4) : 468~488. (0) |
2 | Bard E, Rostek F, Sonzogni C. Interhemispheric synchrony of the last deglaciation inferred from alkenone palaeothermometry. Nature,1997, 385 (6618) : 707~710. (0) |
3 | D'Andrea W J, Huang Y, Fritz S C, et al. Abrupt Holocene climate change as an important factor for human migration in West Greenland. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2011, 108 (24) : 9765~9769. (0) |
4 | Calvo E, Grimalt J, Jansen E. High resolution U37K sea surface temperature reconstruction in the Norwegian Sea during the Holocene. Quaternary Science Reviews,2002, 21 (12-13) : 1385~1394. (0) |
5 |
南青云, 李铁刚, 陈金霞, 等. 南冲绳海槽7000a B.P.以来基于长链不饱和烯酮指标的古海洋生产力变化及其与气候的关系.
第四纪研究,2008, 28 (3) : 482~490.
Nan Qingyun, Li Tiegang, Chen Jinxia, et al. Paleoproductivity variation and its correlation with climate changes:An approach of long-chain alkenone. Quaternary Sciences,2008, 28 (3) : 482~490. (0) |
6 | Cranwell P. Long-chain unsaturated ketones in recent lacustrine sediments. Geochimica et Cosmochimica Acta,1985, 49 (7) : 1545~1551. (0) |
7 | Coolen M J L, Muyzer G, Rijpstra W I C, et al. Combined DNA and lipid analyses of sediments reveal changes in Holocene haptophyte and diatom populations in an Antarctic lake. Earth and Planetary Science Letters,2004, 223 (1-2) : 225~239. (0) |
8 | Theroux S, D'Andrea W J, Toney J, et al. Phylogenetic diversity and evolutionary relatedness of alkenone-producing haptophyte algae in lakes:Implications for continental paleotemperature reconstructions. Earth and Planetary Science Letters,2010, 300 (3-4) : 311~320. (0) |
9 | Toney J L, Theroux S, Andersen R A, et al. Culturing of the first37 :4 predominant lacustrine haptophyte:Geochemical, biochemical, and genetic implications. Geochimica et Cosmochimica Acta,2012, 78 : 51~64. doi: 10.1016/j.gca.2011.11.024 (0) |
10 | D'Andrea W J, Theroux S, Bradley R S, et al. Does phylogeny control-temperature sensitivity? Implications for lacustrine alkenone paleothermometry. Geochimica et Cosmochimica Acta,2016, 175 : 168~180. doi: 10.1016/j.gca.2015.10.031 (0) |
11 | Innes H E, Bishop A N, Fox P A, et al. Early diagenesis of bacteriohopanoids in recent sediments of Lake Pollen, Norway. Organic Geochemistry,1998, 29 (5-7) : 1285~1295. (0) |
12 | Zink K-G, Leythaeuser D, Melkonian M, et al. Temperature dependency of long-chain alkenone distributions in recent to fossil limnic sediments and in lake waters. Geochimica et Cosmochimica Acta,2001, 65 (2) : 253~265. (0) |
13 | Pearson E J, Juggins S, Farrimond P. Distribution and significance of long-chain alkenones as salinity and temperature indicators in Spanish saline lake sediments. Geochimica et Cosmochimica Acta,2008, 72 (16) : 4035~4046. (0) |
14 | Pearson E J, Farrimond P, Juggins S. Lipid geochemistry of lake sediments from semi-arid Spain:Relationships with source inputs and environmental factors. Organic Geochemistry,2007, 38 (7) : 1169~1195. (0) |
15 | Thiel V, Jenisch A, Landmann G, et al. Unusual distributions of long-chain alkenones and tetrahymanol from the highly alkaline Lake Van, Turkey. Geochimica et Cosmochimica Acta,1997, 61 (10) : 2053~2064. (0) |
16 | Wang R, Zheng M. Occurrence and environmental significance of long-chain alkenones in Tibetan Zabuye Salt Lake, SW China. International Journal of Salt Lake Research,1998, 6 (4) : 281~302. (0) |
17 | Chu G, Sun Q, Li S, et al. Long-chain alkenone distributions and temperature dependence in lacustrine surface sediments from China. Geochimica et Cosmochimica Acta,2005, 69 (21) : 4985~5003. (0) |
18 | Liu W, Liu Z, Fu M, et al. Distribution of the C37 tetra-unsaturated alkenone in Lake Qinghai, China:A potential lake salinity indicator. Geochimica et Cosmochimica Acta,2008, 72 (3) : 988~997. (0) |
19 |
付明义, 刘卫国, 李祥忠, 等. 青海湖及柴达木盆地地区现代湖泊沉积物中长链烯酮的分布特征.
湖泊科学,2008, 20 (3) : 285~290.
Fu Mingyi, Liu Weiguo, Li Xiangzhong, et al. The distribution of long-chain alkenones in modern lacustrine sediments in the Lake Qinghai and lakes from the Qaidam Basin. Journal of Lake Sciences,2008, 20 (3) : 285~290. (0) |
20 | Liu W, Liu Z, Wang H, et al. Salinity control on long-chain alkenone distributions in lake surface waters and sediments of the northern Qinghai-Tibetan Plateau, China. Geochimica et Cosmochimica Acta,2011, 75 (7) : 1693~1703. (0) |
21 | Zhao J, An C, Longo W M, et al. Occurrence of extended chain length C41 and C42 alkenones in hypersaline lakes. Organic Geochemistry,2014, 75 : 48~53. doi: 10.1016/j.orggeochem.2014.06.006 (0) |
22 | Song M, Zhou A, He Y, et al. Environmental controls on long-chain alkenone occurrence and compositional patterns in lacustrine sediments, Northwestern China. Organic Geochemistry,2016, 91 : 43~53. doi: 10.1016/j.orggeochem.2015.10.009 (0) |
23 |
李景贵, 范璞, 崔明中, 等. 青海湖沉积物中的长链不饱和脂肪酮(长链烯酮).
沉积学报,1995, 13 (1) : 1~6.
Jinggui, Fan Pu, Cui Mingzhong, et al. Long-chain unsaturated ketones in Qinghai Lake sediments. Acta Sedimentologica Sinica,1995, 13 (1) : 1~6. (0) |
24 |
盛国英, 蔡克勤, 阳学贤, 等. 合同察汗淖(碱)湖沉积物中的长链不饱和酮及其古气候意义.
科学通报,1999, 44 (3) : 259~263.
Sheng Guoying, Cai Keqin, Yang Xuexian, et al. Long-chain alkenones in Hotong Qagan Nur Lake sediments and its paleoclimatic implications. Chinese Science Bulletin,1999, 44 (3) : 259~263. (0) |
25 |
宋木, 刘卫国, 郑卓, 等. 西北干旱区湖泊沉积物中长链烯酮的古环境意义.
第四纪研究,2013, 33 (6) : 1199~1210.
Song Mu, Liu Weiguo, Zheng Zhuo, et al. Paleoenvironmental implications of long chain alkenones in arid regions, Northwestern China. Quaternary Sciences,2013, 33 (6) : 1199~1210. (0) |
26 | Kristen I, Wilkes H, Vieth A, et al. Biomarker and stable carbon isotope analyses of sedimentary organic matter from Lake Tswaing:Evidence for deglacial wetness and Early Holocene drought from South Africa. Journal of Paleolimnology,2010, 44 (1) : 143~160. (0) |
27 | Toney J L, Leavitt P R, Huang Y. Alkenones are common in Prairie lakes of interior Canada. Organic Geochemistry,2011, 42 (7) : 707~712. (0) |
28 | Toney J L, Huang Y, Fritz S C, et al. Climatic and environmental controls on the occurrence and distributions of long chain alkenones in lakes of the interior United States. Geochimica et Cosmochimica Acta,2010, 74 (5) : 1563~1578. (0) |
29 | D'Andrea W J, Huang Y. Long chain alkenones in Greenland lake sediments:Low δ 13C values and exceptional abundance. Organic Geochemistry,2005, 36 (9) : 1234~1241. (0) |
30 | Theissen K M, Zinniker D A, Moldowan J M, et al. Pronounced occurrence of long-chain alkenones and dinosterol in a25, 000-year lipid molecular fossil record from Lake Titicaca, South America. Geochimica et Cosmochimica Acta,2005, 69 (3) : 623~636. (0) |
31 | Volkman J K, Burton H R, Everitt D A, et al. Pigment and lipid compositions of algal and bacterial communities in Ace Lake, Vestfold Hills, Antarctica. Hydrobiologia,1988, 165 (1) : 41~57. (0) |
32 | Schouten S, Rijpstra W, Kok M, et al. Molecular organic tracers of biogeochemical processes in a saline meromictic lake(Ace Lake). Geochimica et Cosmochimica Acta,2001, 65 (10) : 1629~1640. (0) |
33 |
张干, 盛国英, 彭平安, 等. 南极乔治王岛菲尔德斯半岛湖相沉积物的分子有机地球化学特征.
科学通报,2000, 45 (S1) : 67~70.
Zhang Gan, Sheng Guoying, Peng Ping'an, et al. Molecular organic geochemical peculiarities of lacustrine core sediments in Fildes Peninsula, King George Island, Antarctica. Chinese Science Bulletin,2000, 45 (S1) : 67~70. (0) |
34 | Jaraula C M, Brassell S C, Morgan-Kiss R M, et al. Origin and tentative identification of tri to pentaunsaturated ketones in sediments from Lake Fryxell, East Antarctica. Organic Geochemistry,2010, 41 (4) : 386~397. (0) |
35 |
孙青, 储国强, 李圣强, 等. 硫酸盐型盐湖中的长链烯酮及古环境意义.
科学通报,2004, 49 (19) : 2082~2086.
Sun Qing, Chu Guoqiang, Li Shengqiang, et al. Long-chain alkenones in sulfate lakes and its paleoclimatic implications. Chinese Science Bulletin,2004, 49 (19) : 2082~2086. (0) |
36 | Li X, Liang J, Hou J, et al. Centennial-scale climate variability during the past2000 years on the central Tibetan Plateau. The Holocene,2015, 25 (6) : 892~899. (0) |
37 | Wang Z, Liu Z, Zhang F, et al. A new approach for reconstructing Holocene temperatures from a multi-species long chain alkenone record from Lake Qinghai on the northeastern Tibetan Plateau. Organic Geochemistry,2015, 88 : 50~58. doi: 10.1016/j.orggeochem.2015.08.006 (0) |
38 | Zhao C, Liu Z, Rohling E J, et al. Holocene temperature fluctuations in the northern Tibetan Plateau. Quaternary Research,2013, 80 (1) : 55~65. (0) |
39 | Liu Z, Henderson A C, Huang Y. Alkenone-based reconstruction of Late-Holocene surface temperature and salinity changes in Lake Qinghai, China. Geophysical Research Letters,2006, 33 (9) : L09707. (0) |
40 | He Y, Zhao C, Wang Z, et al. Late Holocene coupled moisture and temperature changes on the northern Tibetan Plateau. Quaternary Science Reviews,2013, 80 : 47~57. doi: 10.1016/j.quascirev.2013.08.017 (0) |
41 | He Y, Zheng Y, Pan A, et al. Biomarker-based reconstructions of Holocene lake-level changes at Lake Gahai on the northeastern Tibetan Plateau. The Holocene,2014, 24 (4) : 405~412. (0) |
42 | Hou J, Huang Y, Zhao J, et al. Large Holocene summer temperature oscillations and impact on the peopling of the northeastern Tibetan Plateau. Geophysical Research Letters,2016, 43 (3) : 1323~1330. (0) |
43 | Sun Y-Y, Zhang K-X, Liu J, et al. Long chain alkenones preserved in Miocene lake sediments. Organic Geochemistry,2012, 50 : 19~25. doi: 10.1016/j.orggeochem.2012.06.007 (0) |
44 |
吴霞, 杨渐, 董海良, 等. 青藏高原北部库赛湖沉积柱中长链烯酮的分布特征及古环境意义.
地球与环境,2013, 41 (4) : 411~420.
Wu Xia, Yang Jian, Dong Hailiang, et al. Distribution of long-chain alkenones and their implications for paleoenvironment from a sediment core of Kusai Lake, northern Tibetan Plateau. Earth and Environment,2013, 41 (4) : 411~420. (0) |
45 | Castañeda I S, Schouten S. A review of molecular organic proxies for examining modern and ancient lacustrine environments. Quaternary Science Reviews,2011, 30 (21-22) : 2851~2891. (0) |
46 |
谢树成, 黄咸雨, 杨欢, 等. 示踪全球环境变化的微生物代用指标.
第四纪研究,2013, 33 (1) : 1~18.
Xie Shucheng, Huang Xianyu, Yang Huan, et al. An overview on microbial proxies for the reconstruction of past global environmental change. Quaternary Sciences,2013, 33 (1) : 1~18. (0) |
47 |
孙青, 储国强, 刘国祥, 等. 湖泊体系中长链烯酮研究进展.
地球学报,2010, 31 (4) : 485~494.
Sun Qing, Chu Guoqiang, Liu Guoxiang, et al. The occurrence and distribution of long chain alkenones in lakes. Acta Geoscientica Sinica,2010, 31 (4) : 485~494. (0) |
48 | Herbert T D. Review of alkenone calibrations(culture, water column, and sediments). Geochemistry, Geophysics, Geosystems,2001, 2 (2) : 2000GC00055. (0) |
49 | D'Andrea W J, Lage M, Martiny J B H, et al. Alkenone producers inferred from well-preserved18S rDNA in Greenland lake sediments. Journal of Geophysical Research,2006, 111 (G3) : G03013. (0) |
50 | Zheng Y, Huang Y, Andersen R A, et al. Excluding the di-unsaturated alkenone in the U37K index strengthens temperature correlation for the common lacustrine and brackish-water haptophytes. Geochimica et Cosmochimica Acta,2016, 175 : 36~46. doi: 10.1016/j.gca.2015.11.024 (0) |
51 | Longo W M, Theroux S, Giblin A E, et al. Temperature calibration and phylogenetically distinct distributions for freshwater alkenones:Evidence from northern Alaskan lakes. Geochimica et Cosmochimica Acta,2016, 180 : 177~196. doi: 10.1016/j.gca.2016.02.019 (0) |
52 | Andersen R A, Kim J I, Tittley I, et al. A re-investigation of Chrysotila(Prymnesiophyceae)using material collected from the type locality. Phycologia,2014, 53 (5) : 463~473. (0) |
53 | Sun Q, Chu G, Liu G, et al. Calibration of alkenone unsaturation index with growth temperature for a lacustrine species, Chrysotila lamellosa(Haptophyceae). Organic Geochemistry,2007, 38 (8) : 1226~1234. (0) |
54 | Theroux S, Toney J, Amaral-Zettler L, et al. Production and temperature sensitivity of long chain alkenones in the cultured haptophyte Pseudoisochrysis paradoxa. Organic Geochemistry,2013, 62 : 68~73. doi: 10.1016/j.orggeochem.2013.07.006 (0) |
55 | Hou W, Dong H, Li G, et al. Identification of photosynthetic plankton communities using sedimentary ancient DNA and their response to Late-Holocene climate change on the Tibetan Plateau. Scientific Reports,2014, 4 . doi: 10.1038/srep06648 (0) |
56 | Wang Zheng, Liu Weiguo. Calibration of the U37K' index of long-chain alkenones with the in-situ water temperature in Lake Qinghai in the Tibetan Plateau. Chinese Science Bulletin,2013, 58 (7) : 803~808. (0) |
57 | Nelson D B, Sachs J P. The influence of salinity on D/H fractionation in alkenones from saline and hypersaline lakes in continental North America. Organic Geochemistry,2014, 66 : 38~47. doi: 10.1016/j.orggeochem.2013.10.013 (0) |
58 | Freeman K H, Wakeham S G. Variations in the distributions and isotopic composition of alkenones in Black Sea particles and sediments. Organic Geochemistry,1992, 19 (1-3) : 277~285. (0) |
59 | Prahl F G, Collier R B, Dymond J, et al. A biomarker perspective on prymnesiophyte productivity in the northeast Pacific Ocean. Deep Sea Research PartⅠ: Oceanographic Research Papers,1993, 40 (10) : 2061~2076. (0) |
60 | Goni M A, Woodworth M P, Aceves H L, et al. Generation, transport, and preservation of the alkenone-based U37K' sea surface temperature index in the water column and sediments of the Cariaco Basin(Venezuela). Global Biogeochemical Cycles,2004, 18 (2) : GB2001. (0) |
61 | Lee K E, Khim B-K, Otosaka S, et al. Sediment trap record of alkenones from the East Sea(Japan Sea). Organic Geochemistry,2011, 42 (3) : 255~261. (0) |
62 | Rosell-Melé A, Prahl F G. Seasonality of U37K temperature estimates as inferred from sediment trap data. Quaternary Science Reviews,2013, 72 : 128~136. doi: 10.1016/j.quascirev.2013.04.017 (0) |
63 |
张静静, 李宏亮, 陈建芳, 等. 南海沉降颗粒物U37K'指标的影响因素初探.
第四纪研究,2015, 35 (6) : 1354~1365.
Zhang Jingjing, Li Hongliang, Chen Jianfang, et al. Influencing factors of U37K' index in sinking particles in the South China Sea. Quaternary Sciences,2015, 35 (6) : 1354~1365. (0) |
64 | Huguet C, Fietz S, Stockhecke M, et al. Biomarker seasonality study in Lake Van, Turkey. Organic Geochemistry,2011, 42 (11) : 1289~1298. (0) |
65 | D'Andrea W J, Vaillencourt D A, Balascio N L, et al. Mild Little Ice Age and unprecedented recent warmth in an1800 year lake sediment record from Svalbard. Geology,2012, 40 (11) : 1007~1010. (0) |
66 | Conte M H, Thompson A, Lesley D, et al. Genetic and physiological influences on the alkenone/alkenoate versus growth temperature relationship in Emiliania huxleyi and Gephyrocapsa oceanica. Geochimica et Cosmochimica Acta,1998, 62 (1) : 51~68. (0) |
67 | Prahl F G, Wakeham S G. Calibration of unsaturation patterns in long-chain ketone compositions for palaeotemperature assessment. Nature,1987, 330 (6146) : 367~369. (0) |
68 | Sawada K, Handa N, Shiraiwa Y, et al. Long-chain alkenones and alkyl alkenoates in the coastal and pelagic sediments of the northwest North Pacific, with special reference to the reconstruction of Emiliania huxleyi and Gephyrocapsa oceanica ratios. Organic Geochemistry,1996, 24 (8-9) : 751~764. (0) |
69 | Volkman J K, Barrerr S M, Blackburn S I, et al. Alkenones in Gephyrocapsa oceanica: Implications for studies of paleoclimate. Geochimica et Cosmochimica Acta,1995, 59 (3) : 513~520. (0) |
70 | Nakamura H, Sawada K, Araie H, et al. Long chain alkenes, alkenones and alkenoates produced by the haptophyte alga Chrysotila lamellosa CCMP1307 isolated from a salt marsh. Organic Geochemistry,2014, 66 : 90~97. doi: 10.1016/j.orggeochem.2013.11.007 (0) |
71 | Versteegh G J M, Riegman R, de Leeuw J W, et al. U37K' values for Isochrysis galbana as a function of culture temperature, light intensity and nutrient concentrations. Organic Geochemistry,2001, 32 (6) : 785~794. (0) |
72 | Chu G, Sun Q, Wang X, et al. Seasonal temperature variability during the past1600 years recorded in historical documents and varved lake sediment profiles from Northeastern China. The Holocene,2012, 22 (7) : 785~792. (0) |
73 | Zhang J, Bai Y, Xu S, et al. Alkenone and tetraether lipids reflect different seasonal seawater temperatures in the coastal northern South China Sea. Organic Geochemistry,2013, 58 : 115~120. doi: 10.1016/j.orggeochem.2013.02.012 (0) |
74 | Herbert T D. Alkenone Paleotemperature Determinations. In:Holland H D, Turekian K K eds. Treatise on Geochemistry. Oxford:Pergamon, 2003.391~432 (0) |
75 | Brassell S, Brereton R, Eglinton G, et al. Palaeoclimatic signals recognized by chemometric treatment of molecular stratigraphic data. Organic Geochemistry,1986, 10 (4-6) : 649~660. (0) |
76 |
王明达, 侯居峙, 类延斌. 青藏高原不同类型湖泊温度季节性变化及其分类.
科学通报,2014, 59 (34) : 4847~4855.
Wang Mingda, Hou Juzhi, Lei Yanbin. Classification of Tibetan lakes based on variations in seasonal lake water temperature. Chinese Science Bulletin,2014, 59 (34) : 4847~4855. (0) |
77 | Livingstone D M, Lotter A F. The relationship between air and water temperatures in lakes of the Swiss Plateau:A case study with paleolimnological implications. Journal of Paleolimnology,1998, 19 (2) : 181~198. (0) |
78 | He Yuxin, Liu Weiguo, Zhao Cheng, et al. Solar influenced Late Holocene temperature changes on the northern Tibetan Plateau. Chinese Science Bulletin,2013, 58 (9) : 1053~1059. (0) |
79 | Sachs J P, Maloney A E, Gregersen J, et al. Effect of salinity on2 H/1 H fractionation in lipids from continuous cultures of the coccolithophorid Emiliania huxleyi. Geochimica et Cosmochimica Acta,2016, 189 : 96~109. doi: 10.1016/j.gca.2016.05.041 (0) |
80 | Rosell-Melé A. Interhemispheric appraisal of the value of alkenone indices as temperature and salinity proxies in high-latitude locations. Paleoceanography,1998, 13 (6) : 694~703. (0) |
81 | Schouten S, Ossebaar J, Schreiber K, et al. The effect of temperature, salinity and growth rate on the stable hydrogen isotopic composition of long chain alkenones produced by Emiliania huxleyi and Gephyrocapsa oceanica. Biogeosciences,2006, 3 (1) : 113~119. (0) |
82 | Chivall D, M'Boule D, Sinke-Schoen D, et al. Impact of salinity and growth phase on alkenone distributions in coastal haptophytes. Organic Geochemistry,2014, 67 : 31~34. doi: 10.1016/j.orggeochem.2013.12.002 (0) |
83 | Rosell-Melé A, Jansen E, Weinelt M. Appraisal of a molecular approach to infer variations in surface ocean freshwater inputs into the North Atlantic during the last glacial. Global and Planetary Change,2002, 34 (3-4) : 143~152. (0) |
84 | Sikes E L, Sicre M A. Relationship of the tetra-unsaturated C37 alkenone to salinity and temperature:Implications for paleoproxy applications. Geochemistry, Geophysics, Geosystems,2002, 3 (11) : 1~11. (0) |
85 | van der Meer M T, Benthien A, French K L, et al. Large effect of irradiance on hydrogen isotope fractionation of alkenones in Emiliania huxleyi. Geochimica et Cosmochimica Acta,2015, 160 : 16~24. doi: 10.1016/j.gca.2015.03.024 (0) |
86 | van der Meer M T J, Sangiorgi F, Baas M, et al. Molecular isotopic and dinoflagellate evidence for Late Holocene freshening of the Black Sea. Earth and Planetary Science Letters,2008, 267 (3-4) : 426~434. (0) |
87 | van der Meer M T J, Baas M, Rijpstra W I C, et al. Hydrogen isotopic compositions of long-chain alkenones record freshwater flooding of the Eastern Mediterranean at the onset of sapropel deposition. Earth and Planetary Science Letters,2007, 262 (3-4) : 594~600. (0) |
88 | Kasper S, van der Meer M T J, Castañeda I S, et al. Testing the alkenone D/H ratio as a paleo indicator of sea surface salinity in a coastal ocean margin(Mozambique Channel). Organic Geochemistry,2015, 78 : 62~68. doi: 10.1016/j.orggeochem.2014.10.011 (0) |
89 | Prahl F G, Muehlhausen L A, Zahnle D L. Further evaluation of long-chain alkenones as indicators of paleoceanographic conditions. Geochimica et Cosmochimica Acta,1988, 52 (9) : 2303~2310. (0) |
90 | Rosell-Melé A, Carter J, Eglinton G. Distributions of long-chain alkenones and alkyl alkenoates in marine surface sediments from the North East Atlantic. Organic Geochemistry,1994, 22 (3-5) : 501~509. (0) |
91 | Ono M, Sawada K, Shiraiwa Y, et al. Changes in alkenone and alkenoate distributions during acclimatization to salinity change in Isochrysis galbana: Implication for alkenone-based paleosalinity and paleothermometry. Geochemical Journal,2012, 46 (3) : 235~247. (0) |
92 | Schwab V F, Sachs J P. Hydrogen isotopes in individual alkenones from the Chesapeake Bay estuary. Geochimica et Cosmochimica Acta,2011, 75 (23) : 7552~7565. (0) |
93 | Ono M, Sawada K, Kubota M, et al. Change of the unsaturation degree of alkenone and alkenoate during acclimation to salinity change in Emiliania huxleyi and Gephyrocapsa oceanica with reference to palaeosalinity indicator. Researches in Organic Geochemistry,2009, 25 : 53~60. (0) |
94 | Rontani J-F, Beker B, Volkman J K. Long-chain alkenones and related compounds in the benthic haptophyte Chrysotila lamellosa Anand HAP17. Phytochemistry,2004, 65 (1) : 117~126. (0) |
95 | Pan H, Sun M-Y. Variations of alkenone based paleotemperature index(U37K') during Emiliania huxleyi cell growth, respiration(auto-metabolism)and microbial degradation. Organic Geochemistry,2011, 42 (6) : 678~687. (0) |
96 | Randlett M-E, Coolen M J, Stockhecke M, et al. Alkenone distribution in Lake Van sediment over the last270ka:Influence of temperature and haptophyte species composition. Quaternary Science Reviews,2014, 104 : 53~62. doi: 10.1016/j.quascirev.2014.07.009 (0) |
97 | Theroux S, Huang Y, Amaral-Zettler L. Comparative molecular microbial ecology of the spring haptophyte bloom in a Greenland arctic oligosaline lake. Frontiers in Microbiology,2012, 3 : 415. doi: 10.3389/fmicb.2012.00415 (0) |
98 |
崔琳琳, 王旭, 沈吉, 等. 末次盛冰期以来泸沽湖沉积记录的正构烷烃分布特征和单体碳同位素组成及其古植被意义.
第四纪研究,2015, 35 (4) : 871~880.
Cui Linlin, Wang Xu, Shen Ji, et al. Changes in distribution and compound-specific carbon isotope compositions of n-alkanes as recorded in Lugu Lake sediments from Southwestern China since Last Glacial Maximum and implications for paleovegetation evolution. Quaternary Sciences,2015, 35 (4) : 871~880. (0) |
99 |
汪亘, 王永莉, 孟培, 等. 东北地区五大连池湖相沉积物正构烷烃和单体碳同位素特征及其古植被意义.
第四纪研究,2015, 35 (4) : 890~900.
Wang Gen, Wang Yongli, Meng Pei, et al. Chemical and compound specific carbon isotopic characteristics of n-alkanes in the Qingshi lacustrine sediments, Wudalianchi, Northeast China, and their paleovegetation significances. Quaternary Sciences,2015, 35 (4) : 890~900. (0) |
100 | Englebrecht A C, Sachs J P. Determination of sediment provenance at drift sites using hydrogen isotopes and unsaturation ratios in alkenones. Geochimica et Cosmochimica Acta,2005, 69 (17) : 4253~4265. (0) |
101 | Longo W M, Dillon J T, Tarozo R, et al. Unprecedented separation of long chain alkenones from gas chromatography with a poly (trifluoropropylmethylsiloxane) stationary phase. Organic Geochemistry,2013, 65 : 94~102. doi: 10.1016/j.orggeochem.2013.10.011 (0) |
102 |
古滨河, 刘正文, 李宽意.
湖沼学-内陆水生态系统 . 北京: 高等教育出版社, 2011 : 170 ~170.
Gu Binhe, Liu Zhengwen, Li Kuanyi. Limnology-Inland Water Ecosystems. Beijing: Higher Education Press, 2011 : 170 ~170. (0) |
103 |
李万春, 李世杰, 尹宇, 等. 青藏高原腹地半混合型湖泊的发现及其意义.
中国科学(D辑),2001, 44 (S1) : 338~342.
Li Wanchun, Li Shijie, Yin Yu, et al. Meromixis in Zige Tangco, central Tibetan Plateau-Discovery and significance. Science in China(Series D),2001, 44 (S1) : 338~342. (0) |
104 |
吉磊. 中国过去2000年湖泊沉积记录的高分辨率研究:现状与问题.
地球科学进展,1995, 10 (2) : 169~175.
Ji Lei. High-solution study on lacustrine sedimentary records for past2000 years in China:Developments and problems. Advance in Earth Sciences,1995, 10 (2) : 169~175. (0) |
②. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049;
③. School of Earth Sciences, China University of Geosciences(Wuhan), Wuhan 430074)
Abstract
Quantitative temperature reconstruction has always been one of the most challenging issues in paleoclimate research. It can potentially verify the simulations of climate change and provide necessary background knowledge for past temperature in the context of global change. With the discovery of long-chain unsaturated alkenones and the development of organic geochemistry, which provide the possibility for the quantitative reconstruction. The Tibetan Plateau has played an important role in global climate change research due to its influence on the environmental evolution in East Asia since the Cenozoic. However, high-quality paleoclimate records are still limited which greatly restrict our understanding of the climatic mechanisms. During the last three decades, the long-chain alkenones-based proxies have been widely used in water temperature reconstructions, both in marine and lake environment. In addition, the plateau offers an ideal natural laboratory for paleoclimate reconstruction using alkenones as there is a wide distribution and large number of lakes. This paper will summary the up-to-date alkenones research in lakes, including the following aspects: alkenone-producing haptophyte algae, calibration methods for alkenone paleothermometer, alkenone-based proxies and the sedimentary alkenone records, with its focus on Tibetan Plateau lakes to present prospects for the future studies on alkenones in this region.