企鵝糞便沉積物揭示大氣環流變化秘密


來源:科技日報

記者從中國科學技術大學獲悉,該校謝周清教授研究小組創新性地採用企鵝糞土沉積物作為南大洋上升流的記錄載體,明確了過去6000年羅斯海改性繞極深層水入侵及其對海冰和企鵝種群的影響,為探究過去大洋環流的變化及其與生態系統的聯繫提供了有力工具。該成果日前發表於《地球物理研究快報》。

風驅動的繞極深層水上湧,是影響氣候、環境與生態系統的關鍵要素,它導致了目前西南極冰架的快速消融,驅動了大洋深層二氧化碳向大氣的釋放,其上湧位置決定了南大洋生物群落的空間分佈。羅斯海是世界上緯度最高的海域,卻擁有繁榮的生態系統,初級生產力佔南大洋1/3,阿德利企鵝種群也佔全球1/3,這很大程度上得益於繞極深層水帶來的熱量和營養物質。目前,歷史時期繞極深層水上湧強度的變化,主要依賴海洋沉積柱中的溫度、海冰指標,既無法直接地指示上升流變化,又無法了解大洋環流對生態系統造成的影響。

謝周清小組利用羅斯海企鵝糞土沉積物,通過放射性碳測年和化學元素分析,重建了過去6000年繞極深層水的上湧強度。研究顯示,距今6000—2800年和距今1600—700年,是兩個繞極深層水上湧較強的時期。當地的矽藻記錄顯示,此時近岸海冰較少、夏季海溫偏高;羅斯海出土的企鵝殘體數目顯示,這兩個時期同樣是阿德利企鵝種群的繁盛期。相反,距今2800—1600年,則是海冰擴張和企鵝種群衰落的時期。

研究發現,繞極深層水對於羅斯海海冰和生態變化起到了關鍵性作用。繞極深層水上湧帶來的熱量減弱了近岸海冰的生成,輸入的營養物質導致海洋生產力增加,磷蝦和企鵝數量上升。同時上湧的鎘元素沿食物鏈富集,並隨企鵝糞傳輸到南極大陸上,具備海洋和陸地雙重屬性的企鵝糞成為了將南大洋深層環流與生態系統變化相聯繫的理想材料。

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