于2022年10月运用环境DNA宏条形码(Environmental DNA metabarcoding,eDNA metabarcoding)技术检测了渤海海峡庙岛群岛海域大型底栖动物群落结构和多样性,比较了环境DNA和传统形态学分类对大型底栖动物的检出效果,探索了影响底栖动物种...于2022年10月运用环境DNA宏条形码(Environmental DNA metabarcoding,eDNA metabarcoding)技术检测了渤海海峡庙岛群岛海域大型底栖动物群落结构和多样性,比较了环境DNA和传统形态学分类对大型底栖动物的检出效果,探索了影响底栖动物种类组成的主要环境因子。结果显示,在庙岛群岛海域16个站位基于18S rDNA宏条形码检测出大型底栖动物12门19纲43目88科110属223个特征序列(Amplicon Sequence Variants,ASVs),环节动物门、扁形动物门和软体动物门为优势类群;基于形态学分类检测出7大门类68个属,主要类群为环节动物和软体动物。上述两种方法所得大型底栖动物种类组成和多样性存在显著差异,环境DNA在门和属水平上能鉴定出更多的种类,Margalef丰富度指数较高,但未能注释出节肢动物甲壳纲。底层水盐度和沉积物粒度参数(中值粒径和偏度)、TOC含量是影响庙岛群岛海域大型底栖动物群落组成的主要环境因子。研究结果表明,环境DNA宏条形码技术作为一种生物多样性监测新方法在大型底栖动物快速监/检测中具有较高的应用潜力,与传统形态学分类相结合能够全面了解区域内海洋底栖动物的种类和生物多样性。展开更多
海洋生物碳泵(BCP)与古气候的关系是碳循环研究的一个核心科学问题。本文利用罗斯海沉积物总有机碳(TOC)和一些重要的类脂化合物所隐含的生态学特性,即那些可引起海底沉积碳库组成和海洋BCP(包括生物泵BP和微型生物碳泵MCP)效率改变的...海洋生物碳泵(BCP)与古气候的关系是碳循环研究的一个核心科学问题。本文利用罗斯海沉积物总有机碳(TOC)和一些重要的类脂化合物所隐含的生态学特性,即那些可引起海底沉积碳库组成和海洋BCP(包括生物泵BP和微型生物碳泵MCP)效率改变的分子生物标志物,从罗斯海现代海洋出发,追溯到末次冰期以来(27~0.6 ka BP)古海洋生物碳泵演化(重点讨论BP和MCP)及其与一些重大地质事件的联系。研究结果表明:(1)罗斯海表层沉积物中相对高的TOC和较低C/N比值、以及正构烷烃色谱峰型、主峰碳、分子组合特征低碳数和高碳数比值(L/H)和(nC_(21)+nC_(22))/(nC_(28)+nC_(29))比值、低碳烃(nC_(15)+nC_(17)+nC_(19))、中碳烃(nC_(21)+nC_(23)+nC_(25))和高碳烃(nC_(27)+nC_(29)+nC_(31))、细菌(BrGDGT)和较低的陆源土壤指标(BIT)一致性表征海源有机质贡献占主导地位,通过海洋BP和MCP效应将内源有机碳输送到海底进行长期储存;Pr/Ph比值结合Ph/nC_(18)和Pr/C_(17)比值均表明表层沉积物为还原-强还原性的缺氧环境,有利于海底储存有机碳,同时还与海冰消融关系密切。(2)利用低温校正公式TEXL_(86)^(L)-SST[式(2)]反演现代的海洋表层温度(SST),并与WOA-SST(3月)表层水体温度较接近(R^(2)=0.78,p<0.01,n=15);同时利用TEXL_(86)^(L)-SST-2重建罗斯海JB03岩芯末次冰期以来的古海洋温度在-0.74~2.86℃范围(平均为1.03℃),接近现代南极罗斯海夏季温度。(3)JB03岩芯记录年代为27.27~0.6 ka BP,分为末次冰盛期(27.3~21 ka BP)、末次冰消期(21~11.7 ka BP)和全新世(11.7~0.6 ka BP)3个地质历史时期。末次冰期古海洋受冰盖和海冰限制作用的影响,初级生产力低下、沉积速率仅为0.45 cm/ka、Pr/Ph比值、Ph/nC_(18)和Pr/nC_(17)反映沉积环境氧化性较强、不利于MCP和BP储碳,在寒冷气候时段碳储量潜力降低;进入全新世暖期,冰架退缩解体,温暖的气候条件有利于浮游植物生产力和硅藻增加、浮游动物增加及影响粪便物质组成和提高沉降速率,促进有机碳向深海的输送加快,海底沉积为弱还原-弱氧化环境,有利于碳保存;硅藻生物量提高就意味着硅质泵加强,进而微生物活性增强、促进古菌和细菌生长,因而微生物总量-GDGTs、产甲烷古菌或广古菌-GDGT-0、奇古菌-Crenarchaeol生物量大大提高,显示罗斯海全新世以来古海洋BP和MCP作用大大加强,且古海洋BP与现代海洋均以硅藻/硅质泵为绝对主导。研究还发现,罗斯海末次冰期和全新世以来的古海洋BP和MCP储碳效率变化均与古海洋地质事件,即全球性大尺度的气候变化有关,这个碳库的大小与气候冷暖之间存在对应关系,罗斯海古海洋调节大气CO_(2)的能力,尤其在全新世暖期最强,这对于认识全球气候变化的海洋调控机制具有重要的科学意义。展开更多
文摘海洋生物碳泵(BCP)与古气候的关系是碳循环研究的一个核心科学问题。本文利用罗斯海沉积物总有机碳(TOC)和一些重要的类脂化合物所隐含的生态学特性,即那些可引起海底沉积碳库组成和海洋BCP(包括生物泵BP和微型生物碳泵MCP)效率改变的分子生物标志物,从罗斯海现代海洋出发,追溯到末次冰期以来(27~0.6 ka BP)古海洋生物碳泵演化(重点讨论BP和MCP)及其与一些重大地质事件的联系。研究结果表明:(1)罗斯海表层沉积物中相对高的TOC和较低C/N比值、以及正构烷烃色谱峰型、主峰碳、分子组合特征低碳数和高碳数比值(L/H)和(nC_(21)+nC_(22))/(nC_(28)+nC_(29))比值、低碳烃(nC_(15)+nC_(17)+nC_(19))、中碳烃(nC_(21)+nC_(23)+nC_(25))和高碳烃(nC_(27)+nC_(29)+nC_(31))、细菌(BrGDGT)和较低的陆源土壤指标(BIT)一致性表征海源有机质贡献占主导地位,通过海洋BP和MCP效应将内源有机碳输送到海底进行长期储存;Pr/Ph比值结合Ph/nC_(18)和Pr/C_(17)比值均表明表层沉积物为还原-强还原性的缺氧环境,有利于海底储存有机碳,同时还与海冰消融关系密切。(2)利用低温校正公式TEXL_(86)^(L)-SST[式(2)]反演现代的海洋表层温度(SST),并与WOA-SST(3月)表层水体温度较接近(R^(2)=0.78,p<0.01,n=15);同时利用TEXL_(86)^(L)-SST-2重建罗斯海JB03岩芯末次冰期以来的古海洋温度在-0.74~2.86℃范围(平均为1.03℃),接近现代南极罗斯海夏季温度。(3)JB03岩芯记录年代为27.27~0.6 ka BP,分为末次冰盛期(27.3~21 ka BP)、末次冰消期(21~11.7 ka BP)和全新世(11.7~0.6 ka BP)3个地质历史时期。末次冰期古海洋受冰盖和海冰限制作用的影响,初级生产力低下、沉积速率仅为0.45 cm/ka、Pr/Ph比值、Ph/nC_(18)和Pr/nC_(17)反映沉积环境氧化性较强、不利于MCP和BP储碳,在寒冷气候时段碳储量潜力降低;进入全新世暖期,冰架退缩解体,温暖的气候条件有利于浮游植物生产力和硅藻增加、浮游动物增加及影响粪便物质组成和提高沉降速率,促进有机碳向深海的输送加快,海底沉积为弱还原-弱氧化环境,有利于碳保存;硅藻生物量提高就意味着硅质泵加强,进而微生物活性增强、促进古菌和细菌生长,因而微生物总量-GDGTs、产甲烷古菌或广古菌-GDGT-0、奇古菌-Crenarchaeol生物量大大提高,显示罗斯海全新世以来古海洋BP和MCP作用大大加强,且古海洋BP与现代海洋均以硅藻/硅质泵为绝对主导。研究还发现,罗斯海末次冰期和全新世以来的古海洋BP和MCP储碳效率变化均与古海洋地质事件,即全球性大尺度的气候变化有关,这个碳库的大小与气候冷暖之间存在对应关系,罗斯海古海洋调节大气CO_(2)的能力,尤其在全新世暖期最强,这对于认识全球气候变化的海洋调控机制具有重要的科学意义。
