南京古生物所等定量浮游有孔虫钙化水深变化对壳体地化信号的影响

有孔虫的生物过程影响其壳体地球化学指标的准确度。其中，浮游有孔虫钙化水深的变化对其壳体记录温度信息的影响程度，是悬而未决的问题。近日，中国科学院南京地质古生物研究所博士俞宙菲、研究员李保华与自然资源部第二海洋研究所副研究员李宏亮、博士张静静和研究员陈建芳合作，运用新方法与新手段，首次定量出浮游有孔虫钙化水深的季节变化对壳体稳定氧同位素（δ¹⁸O）记录温度季节性的影响。该成果对古海洋环境的重建工作具有重要指示意义，尤其对利用单体有孔虫壳体δ¹⁸O或Mg/Ca比值来重建温度季节性的研究。相关研究成果在线发表在《地球化学与宇宙化学学报》（Geochimica et Cosmochimica Acta）上。

浮游有孔虫的各个属种均有其特定的钙化水深范围，因此，利用各属种的壳体地球化学信息可以重建上层海洋不同水深的古环境变化。然而，相关重建工作均建立在各属种的钙化水深不变的前提假设之上。事实上，浮游有孔虫的钙化水深在其生命周期内，或不同的季节，或冰期–间冰期尺度上均存在变化。这部分由生态过程引起的变化会扰乱或掩盖有孔虫壳体记录的环境信息，给古海洋环境的重建结果带来一定误差。

为了定量这种影响，本研究利用2012至2014年在南海北部和西南部布放的两个时间序列沉积物捕获器提供的现生浮游有孔虫样品，测试混合层种Globigerinoides ruber，Trilobatus sacculifer（无袋）和温跃层种Pulleniatina obliquiloculata，Neogloboquadrina dutertrei壳体的季节δ¹⁸O值，并结合海水均衡氧同位素季节剖面来定量计算浮游有孔虫钙化水深的季节变化对壳体δ¹⁸O信号的影响。研究将该定量方法应用到全球已发表的9个捕获器站位的浮游有孔虫δ¹⁸O数据中，进一步剖析其控制机制。

研究表明，浮游有孔虫的钙化水深存在显著的季节差异，基本呈现夏季深、冬季浅的变化规律。这或是由于浮游有孔虫在结壳时会迁移至最适温度的水层，削弱或放大了其壳体记录的温度季节性。结合以上结果，浮游有孔虫钙化水深的季节变化对壳体δ¹⁸O信号的影响取决于两个因素：浮游有孔虫所在海区垂直温度梯度的强度；有孔虫所在水层温度季节性的变化强度。因此，相对于季节性，垂直温度梯度更大的低纬海区浮游有孔虫的地球化学信号受到的影响远高于中、高纬海区。

研究工作得到中科院、国家自然科学基金和自然资源部等的支持。

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图1.南海北部浮游有孔虫4个属种钙化水深的季节变化

图2.定量计算浮游有孔虫钙化水深的季节变化对壳体δ¹⁸O信号影响的原理图

图3.南海北部沉积物捕获器（N）与全球9个捕获器的站位图

图4.低纬、中纬和高纬海区各属种浮游有孔虫钙化水深的季节变化对壳体δ¹⁸O信号的影响