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晚更新世以来青藏高原东北部湖泊藻类演化在古气候古环境研究中的意义

李高远  
【摘要】:气候变化一直是人类关注的焦点问题之一。青藏高原的隆起对亚洲气候系统的演化起着重要作用。如今,青藏高原位于西风带、西伯利亚寒流、东亚季风以及印度季风四大气候系统交汇处,而青藏高原上分布着的众多湖泊对这些气候系统的变化非常敏感,因此为研究青藏高原的气候环境变化提供了重要的研究材料。保存在湖泊沉积物中的浮游生物化石被广泛应用于古气候古环境研究中,然而除了硅藻、有孔虫等少数浮游生物会在沉积物中留下化石记录,绝大多数浮游微生物死后并不会留下传统意义上的化石,因此这部分浮游生物通常会被地质学家所忽视。然而这些“不产化石”的浮游生物对环境变化非常敏感,因此在古气候研究中同样具有重要意义。幸运的是,利用保存在沉积物中的古DNA,可以获得海洋或湖泊中浮游藻类等微生物生态系统从晚更新世到全新世的演化历史。本研究选取青藏高原东北部的青海湖约6m的沉积柱为研究对象,利用分子生物学技术(DNA分析)重建了过去18,500年青海湖中藻类群落结构及丰度的演化史。结果显示从晚更新世到现在,藻类的演化与古气候、古环境的变化相关。青海湖的藻类主要有7个纲、16个属组成,在寒冷时期Trebouxiophyceae和Eustigmatophyceae占主导,而温暖期Chlorophyceae,Phaeophyceae,Xanthophyceae,Bacillariophyceae和Cyanophyceae占主导。根据藻类演化与古气候古环境变化的相关性,我们提出一个潜在定性指示冷暖变化的指标——藻类指标(phytoplankton index)。此外,本研究还选取了察尔汗盐湖钻取的80 m长沉积柱为研究对象,通过分析多种指标,探讨了该区过去72.4 ka的气候环境变化史。高分辨率的气候指标(如Ti、SiO2、盐度和GDGTs所计算的温度等)清晰地记录了DansgaardOeschger(D-O)事件和Heinrich事件。H5事件以前,察尔汗地区较为湿润,亚洲季风(包括印度季风和东亚夏季风)活动较强,为湖盆主要的汇水流域昆仑山地区带来较高降水量,从而影响湖泊入水量。H5事件之后,亚洲季风减弱,西风增强并主导了察尔汗地区,察尔汗盐湖突然剧烈干旱,D-O波动的暖期伴随着湖水大量蒸发、盐度升高及盐类矿物的结晶;D-O波动的冷期伴随大量粗粒风沙的沉积。类似的突然干旱事件在低纬度的印度尼西亚Towuti湖H3事件时也有发现。我们初步推测致使察尔汗盐湖发生突然干旱可能是太阳辐射低点、Heinrich事件、北半球冰量增加三者合力共同导致的。


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