15万年以来西菲律宾海区浮游有孔虫壳体重量变化及其古环境意义

发布时间：2018-03-18 18:09

本文选题：浮游有孔虫　切入点：标准化壳体重量　出处：《中国科学院研究生院(海洋研究所)》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本论文基于IMAGES XIV MD155-Marco Polo 2航次MD06-3052岩心(14°48.6042'N,123°29.3983'E)的浮游有孔虫标准化壳体重量指标,讨论了西菲律宾海15万年以来上部水体碳酸根离子浓度的变化特征及受控因素。基于西太平洋和南海南部航次获得了浮游有孔虫生物拖网数据,讨论了现代浮游有孔虫在西太平洋和南海的垂直分布格局及对环境影响因子的响应。浮游有孔虫壳体重量是近几年发展起来的用以反映古海洋表层水体[CO32-]的重要指标。本文结合国内的实际实验条件,对标准化壳体重量方法(Size-Normalized Weight,SNW)进行了适当改进,并检验了其在西太平洋海域的适用性。使用标准化壳体重量方法和传统壳体重量方法分别对南海南部S1站表层沉积物和西菲律宾海MD06-3052岩心沉积物样品进行了测试,获得了浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber的标准化壳体重量和传统壳体重量。通过S1站表层沉积物中G.ruber标准化壳体重量与传统壳体重量方法的比较,以及MD06-3052岩心中G.ruber的传统壳体重量和标准化壳体重量与直径之间的相关性,认为在该海域使用标准化壳体重量替代性指标能够更好的排除壳体粒径的干扰。通过对MD06-3052岩心中G.ruber标准化壳体重量与南极Vostok冰芯的pCO2曲线进行对比,发现具有较好的协变性,认为标准化壳体重量方法能够较好的反映出表层海水[CO32-]浓度的变化。标准化壳体重量方法快速简便,指示性好,在探讨晚更新世以来表层海水在全球碳循环的重要作用中,是一个很有潜力的指标。热带西太平洋作为全球最大的水气热量辐散中心,在全球气候变化中发挥着重要的作用。由于大量暖水的积聚,温跃层深度较其他海区深的多,致使深部富营养海水难以上涌,因此该海区生物生产力低,表层海水pCO2与大气pCO2几乎处于平衡状态。大气pCO2直接影响海水表层的[CO32-],因此,该海区成为研究浮游有孔虫壳体重量对大气pCO2响应的理想区域。15万年以来的沉积物记录中,除MIS5e期间之外,其他时期表层浮游有孔虫种G.ruber的标准化壳体重量均随南极Vostok冰芯中的pCO2的变化而变化,显示出西太平洋表层水体中碳酸根离子浓度与南极地区二氧化碳浓度变化的一致性,说明15万年以来表层种G.ruber的标准化壳体重量主要受全球大气pCO2的变化的影响。与G.ruber壳体重量不同的是,次表层浮游有孔虫种P.obliquiloculata的标准化壳体重量与南极冰心中的pCO2相关性较低,而与该海区温跃层/营养跃层深度变化具有明显的相关性。热带西太平洋海区由于受到ENSO过程及东亚季风的影响,其温跃层/营养跃层深度具有长时间尺度的变动。当温跃层变浅时,深部富营养且含较低[CO32-]的水体上涌,使得P.obliquiloculata壳体重量变轻。反之,壳体重量较重。因此,15万年以来次表层种P.obliquiloculata的标准化壳体重量记录的是次表层水体的碳酸盐离子浓度变化,与上部水体结构的变动密切相关。随着古海洋学研究越来越细致,查明现代浮游有孔虫的分布规律和对环境因子的响应成为更深入的进行古海洋学研究的前提。这不仅能够弄清有孔虫化石对应的现代物种在不同海域生活水深等习性上的异同,也能够在对应海域的复杂环境状态下对浮游有孔虫的环境反馈机制进行探讨,以改善浮游有孔虫化石指标在古海洋学环境重建方面的可用性。尽管在南海和西太海域,沉积物岩心中的浮游有孔虫壳体基于其种群组成和壳体化学性质,被广泛应用于第四纪古海洋学重建,但对该海域现代海洋中浮游有孔虫垂直分布的研究却依然很少。本研究中,我们在2010年到2012年在南海和西太在18个站位获得了90个浮游生物拖网样品。浮游有孔虫表现为在黑潮源区和棉兰老流附近海域具有高的生物丰度,而在北赤道流和南海附近海域变现为低的生物丰度。该区域的主要优势种是G.sacculifer和G.ruber,分别呈现为44.87%和24.89%的相对百分含量。虽然G.sacculifer和G.ruber表现出相似的分布格局,但G.ruber更倾向于在温暖期具有高丰度。P.obliquiloculata的高丰度出现在黑潮源区海域和棉兰老流附近海域,在垂直分布上主要生活在50-150m深度的水柱中,其生活水深与前人得到的结论一致。
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【学位授予单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q915;P736.22

【参考文献】