山西公海过去15 ka以来的湖泊沉积物长链正构烷烃单体碳/氢同位素及其古气候意义

【摘要】全新世期间,东亚夏季风到底在“早全新世”还是“中全新世”最强?或者说,全新世期间,到底“早全新世”还是“中全新世”,是古气候最为湿润的阶段,在我国古气候学界一直存在不同的观点,目前没有较为普遍接受的观点。近来广受关注的中国石笋氧同位素记录表明其整体上在早全新世期间最为偏负,由于中国石笋氧同位素被认为记录了东亚夏季风强度的变化,尤其是中国南方的石笋氧同位素。因此,来自石笋的研究结果表明早全新世期间,东亚夏季风强盛,气候湿润。然而,与此同时,中国石笋氧同位素的古气候意义也存在诸多争论。值得从不同的研究方向,加以更多的探讨。针对上述科学问题,我们对地处华北的山西公海过去约15ka以来的湖泊沉积物进行长链正构烷烃单体碳/氢同位素研究。试图通过对来自湖泊流域的陆生高等植物来源的长链单烃碳同位素数据的分析,结合其与已有平行钻孔的孢粉结果的对比,从湖泊流域古植被变化和演替的过程,来对古气候过程进行分析。并通过对来自湖泊流域的陆生高等植物来源的长链单烃氢同位数据(其被认为记录了大气降水氢同位素)的分析,并与对应的石笋氧同位素进行对比(因为石笋氧同位素本质上讲应当也是首先记录了大气降水氧同位素),进而讨论大气降水同位素与上述的依据单烃碳同位素重建的古气候演化历史之间的关系。我们所获得的长链单烃碳同位素在YD期间和约8kaBP-5kaBP之间表现出两个异常偏负的阶段,依据现代C3和C4植物单烃碳同位素分布区间,以及相应的现代过程研究所获得的认识,可以判定公海湖泊流域的陆生高等植物在YD期间和约8kaBP-5kaBP之间可以视为纯C3植物,而其他时段则为C3植物占优势地位的C3/C4混合植被。这一基本的认识得到了来自公海平行钻孔岩心孢粉分析结果的支持,木本植物和草本植物孢粉百分含量的结果表明,YD期间,木本植物孢粉百分含量基本小于25%,而草本植物孢粉百分含量则大于75%,这进一步说明YD期间的湖泊流域植被类型为C3草地。而约8kaBP-5kaBP期间的,木本植物孢粉百分含量基本高于75%,而草本植物孢粉百分含量则低于25%,由于所有的乔木都是C3植物,这一结果确定无疑的说明,公海流域约8kaBP-5kaBP之间为C3森林植被。基于现代C3和C4植物各自适应的生态环境,尤其是C4植物的生长首先要求有足够高的温度,我们可以合理的判断YD期间过低的温度不适合C4植物生长,因此流域植被表现为C3草地；约8kaBP-5kaBP期间,流域气候非常湿润,尽管该时段处于全新世期间,温度相对较高,但非常湿润的气候条件限制了C4植物的生长,流域植被为C3森林植被。而其他时段为C3植物占优势地位的C3/C4混合植被,则与气候条件表现出较为复杂的关系,这可能与温度、降水对C4植物生长的反向影响有关。早全新世期间,上升的温度有利于C4植物的生长,但是同时增加的降水又可以对C4植物的生长起到抑制作用。而晚全新世期间,减少的降水有利于C4植物的生长,但是同时降低的温度又不利于C4植物的生长。无论如何,从公海长链单烃碳同位素和孢粉结果来看,该区域全新世期间最为湿润的时段应当是中全新世,尤其是早中全新世,暗示该时段的东亚夏季风强度可能最强。公海过去15kaBP以来的长链单烃氢同位素,在长期的变化趋势上,与已报道的中国南方对应时段的石笋氧同位素较为一致,都在YD期间表现为较为明显的偏正,而在早全新世则整体偏负,并向中晚全新世逐步偏正。这两类同位素之间也存在一些细节上的差异,这可能与陆生高等植物来源的长链单烃氢同位素除了主要记录了大气降水氢同位素外,可能还受到次一级的植物光合作用类型(C3或者C4植物)变化和植物生态型(草本,灌木,木本)变化的影响有关。无论如何,公海沉积物当中陆生高等植物来源的长链单烃氢同位素与中国南方石笋氧同位素之间的长期变化趋势上的一致性,说明他们的确分别了记录了大气降水的氢／氧同位素信号。但是其与气候过程则具有明显的差别,亦即降水同位素最为偏负的早全新世,并非公海湖泊流域气候最为湿润的阶段。众所周知,大气降水同位素在高纬度(如极地地区)主要受到“温度效应”的控制,所以来自极地冰芯的氢／氧同位素被广泛用来重建温度变化过程。而低纬度热带地区,则主要受到“雨量效应”的控制,因此来自热带的与降水同位素相关的记录(如陆生高等植来源单烃氢同位素)被用来重建降水量变化过程。而在中纬度地区,降水同位素则与气候要素(主要是温度和降水量)之间表现出较为复杂的关系,很难直接用来重建古气候变化过程。这很可能是公海当中陆生高等植物来源的长链单烃氢同位素与中国南方石笋氧同位素之间长期变化趋势上表现出一致性,但是与湖泊流域早中全新世气候最为湿润又不一致的根本原因所在。我们也注意到,公海沉积物当中陆生高等植物来源的单烃碳同位素和孢粉所反映的早中全新世(约8kaBP～5kaBP)最为湿润,与新近报道的来自临近的黄土高原黄土研究结果是比较一致的,其认为全新世古气候在约8kaBP-3kaBP之间较为湿润。但是与新近报道的来自长江中游的湖北和尚洞石笋环境磁学研究结果和大九湖泥炭样品有机地球化学研究结果,则大体上呈一种反向变化关系,和尚洞和大九湖泥炭结果表明该区域中全新世气候较为干旱。这很可能说明中全新世期间,的确很可能夏季风最强,并且长期滞留在中国北方,给华北等地带来了较多的降水,但是中国南方则相对干旱。若如此,也就更进一步说明了,在相同的环流体系下,不同区域可以具有不同的古气候变化过程,对于中国南方而言,可能恰恰相对更为干旱的时段对应于东亚夏季风更强的时段。而只有中国北方的降水量增加,才可以用来指示夏季风强度的变化。这也与我们上述的大气降水同位素在该区域与气候条件关系复杂是一致的。无论如何,目前看来,用大气降水同位素直接重建古气候过程或者东亚夏季风强度,在该区域仍然是值得再商榷的。展望未来,我们建议：一方面,石笋研究当中开发更多具有明确古气候意义的代用指标,势在必行；另一方面,更多的气候指示意义更可靠的古气候记录,尤其是来自中国南方的记录,对于更进一步认识古气候变化过程和规律,仍然是必须的。
【作者】许元斌；
【导师】饶志国；
【作者基本信息】兰州大学，自然地理学，2014，硕士
【关键词】长链正构烷烃；C3/C4植物；全新世；碳同位素；氢同位素；公海；东亚夏季风；

【参考文献】
[1]贾文峥.大型铁路客运站的进路分配问题及缓冲时间研究[D].北京交通大学,2010.
[2]翁立达.长江流域生态环境的现实挑战与对策思考——兼论’98长江洪灾启示[J].城市研究.1999(01)
[3]喻晓.应对突发公共事件的预警机制研究[D].大连理工大学,MPA（专业学位）,2013,硕士.
[4]涂萍萍.电子商务税收法律问题研究[D].厦门大学,法律,2014,硕士.
[5]吴根义.附加气IC反应器的启动及对油墨废水和城市生活污水处理的研究[D].湖南农业大学,环境工程,2003,硕士.
[6]王惠惠,何晓群.时变相关Copula模型在基金风格分析中的应用[J].数学的实践与认识,2014,10:146-150.
[7]朱嘉晔,黄朝明.农地发展权视角下留地安置制度的完善——以杭州市为例[J].生产力研究,2014,08:99-101+134.
[8]徐如雪.超声电机高分子合金摩擦材料的研究[D].哈尔滨工业大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[9]张韫麒.我国上市公司的金融资产公允价值计量的会计信息含量实证研究[D].吉林大学,会计学,2014,硕士.
[10]王珏.基于全自主仿人智能机器人的手势控制系统的研究[D].哈尔滨工业大学,计算机技术,2013,硕士.
[11]陈宏.社会发展的人文向度[D].湖北大学,科学技术哲学,2011,硕士.
[12]程蕾.超声组织结构声学定量分析在肝纤维化分级和肝硬化分型中的价值研究[D].第二军医大学,影像医学与核医学（专业学位）,2013,硕士.
[13]李芳茹.宿州市女企业家创业发展问题及对策研究[D].安徽大学,工商管理,2013,硕士.
[14]陶守林,舒迪前.多变量自寻优极点配置自校正控制器[J].自动化学报,1993,02:162-169.
[15]李银伢,盛安冬,王远钢.期望指标集约束下一类随机系统的满意PID控制[J].控制与决策,2007,03:252-257.
[16]杨旭然.大连岔鞍村泥石流危险度评价与防治研究[D].吉林大学,地质工程,2014,硕士.
[17]何春拉.潜在分类模型在血吸虫诊断中的应用研究[D].南方医科大学,流行病与卫生统计学,2012,硕士.
[18]蓝航,孟祥瑞.ID3算法在顶煤冒放性评价中的应用[J].数学的实践与认识,2004,11:71-75.
[19]刘宁.装备制造业上市公司会计盈余持续性的实证研究[D].沈阳理工大学,会计学,2013,硕士.
[20]江钰.基于腔量子电动力学的N位GHZ纠缠态的制备方案[D].国防科学技术大学,物理学,2012,硕士.
[21]孙勇.高中英语写作教学问题及对策[D].山东师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[22]陈茜.基于Android平台的车道线检测技术的实现[D].武汉理工大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[23]李檀.从评价理论对比分析中美两国领导人新年致辞[D].安徽大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[24]佘翔.基于AMESim的汽车发动机冷却系统仿真分析[D].长安大学,载运工具运用工程,2014,硕士.
[25]路亮.N，N’-二烷基对苯二胺的催化合成研究[D].天津大学,应用化学,2013,硕士.
[26]段勇.基于GIS应用系统的空间数据压缩及多尺度表达[D].沈阳工业大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[27]白玉.蜡梅remorin蛋白基因CpREM的克隆与功能初步分析[D].西南大学,花卉学,2013,硕士.
[28]石剑.反式脂肪酸对小鼠神经行为的影响研究[D].河北医科大学,营养与食品卫生学,2013,硕士.
[29]王志芬.全脑照射全程局部同步推量适形放疗在1～3个脑转移瘤患者中的前瞻性研究[D].河北医科大学,肿瘤学,2013,硕士.
[30]张萌.处置子公司方式下的资产减值转出与盈余管理[D].北京交通大学,会计,2013,硕士.
[31]付华.冀东发展集团人力资源管理改进研究[D].燕山大学,工商管理,2013,硕士.
[32]冯杰.甲灭酸金属配合物的合成及其生物活性研究[D].华东理工大学,化学生物技术与工程,2014,硕士.
[33]韦伟.汽车故障诊断数据挖掘模型的研究[D].合肥工业大学,2004.
[34]郑庆国.三万吨多用途重吊船建造进度的影响因素分析与优化[D].大连海事大学,船舶与海洋工程,2012,硕士.
[35]王琳.农村五保老人生活现状调查报告[D].安徽大学,社会工作,2013,硕士.
[36]吴利学,魏后凯.产业集群研究的最新进展及理论前沿[J].上海行政学院学报,2004,03:51-60.
[37]雷枫.瞬变电磁早期信号提取技术研究[D].中国矿业大学,固体地球物理学,2014,硕士.
[38]陈琼.基于计算机视觉的ATM操作的异常行为检测[D].西安电子科技大学,计算机软件与理论,2012,硕士.
[39]崔文平.林业起重机仿真及吊臂有限元分析[D].燕山大学,机械工程,2014,硕士.
[40]马越峰,李凡,陈平.基于程序源代码的设计模式自动发现技术研究[J].计算机科学,2005,06:181-184.
[41]许红民,王强,白雪娟,钟定荣,曹秀堂,张金萍,丁彦青,姚开泰.利用全基因组寡核苷酸筛选大肠癌差异表达基因[J].第一军医大学学报,2005,09:1109-1113.
[42]韩融.浙江省药品GSP认证及跟踪评估概况、建议及改进措施[D].浙江工业大学,2012.
[43]邓燕燕.金黄色葡萄球菌rAtlM、rAtlG的原核表达及体内外抗菌效应初步探讨[D].大连医科大学,临床检验诊断学,2012,硕士.
[44]张晓宇.高血压肾损害临床现状调查及中医证候研究[D].北京中医药大学,中医内科学,2014,硕士.
[45]吴启迪,乔非,李莉,吴莹.基于数据的复杂制造过程调度[J].自动化学报,2009,06:807-813.
[46]王真.基于故障树的动臂塔机液压顶升系统可靠性仿真分析[D].大连理工大学,机械电子工程,2013,硕士.
[47]姜建昌.神经内镜经纵裂胼胝体脉络膜裂入路联合室间孔入路应用解剖研究[D].扬州大学,神经外科学,2011,硕士.
[48]王珏磊.中国汉族人群模式识别受体NOD1（rs7789045）单核苷酸多态性与胃癌的相关性研究[D].中国人民解放军医学院,内科学,2013,硕士.
[49]赵婷婷.遇水膨胀橡胶的制备与应用研究[D].吉林大学,材料学,2014,硕士.
[50].全国部分上架《生命科学仪器》图书馆名录[J].生命科学仪器,2015,01:59-61.