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海洋沉积物古菌膜脂超声萃取前处理中溶剂比对古环境反演指标的影响

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海洋通报 2024年

作者：季佳慧周佳鸣董良极地生态与气候变化教育部重点实验室上海交通大学海洋学院

关键词：甘油二烷基甘油四醚(GDGTs) 脂类生物标志物脂质组学萃取古环境指标

陕南勉县寒武系仙女洞组生物礁岩相学及古环境分析

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沉积学报 2024年第2期42卷 608-618页

作者：李雅兰李飞吕月健王夏王曾俊李红易楚恒李杨凡曾伟李怡霖西南石油大学地球科学与技术学院成都610500 西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室和天然气地质四川省重点实验室成都610500 成都理工大学沉积地质研究院成都610059

【目的】生物礁演化史上一个关键节点是寒武纪早期广泛出现了后生动物古杯与微生物群落的联合造礁,该造礁群落形成环境和发育条件值得探讨。【方法】以华南板块西北缘汉南—米仓山地区的勉县大河坝剖面为例,对寒武系仙女洞组沉积序列和... 详细信息

【目的】生物礁演化史上一个关键节点是寒武纪早期广泛出现了后生动物古杯与微生物群落的联合造礁,该造礁群落形成环境和发育条件值得探讨。【方法】以华南板块西北缘汉南—米仓山地区的勉县大河坝剖面为例,对寒武系仙女洞组沉积序列和生物礁临近层位开展了系统的岩相学、沉积学和元素地球化学分析。【结果】岩相学特征显示礁体形成于海退背景下的临滨带环境,建造过程可依次分为钙质微生物主导、古杯动物大量繁盛以及古杯与钙质微生物联合建造三个阶段。生物礁灰岩中的陆源碎屑组分含量向上增多,且颗粒变粗,顶部被中—细砂岩覆盖。【结论】古杯—钙质微生物礁生长过程中对低强度的陆源碎屑输入具有一定的耐受度,当粗粒陆源碎屑组分的持续、高强度输入时将造成生物礁发育终止。本实例揭示了古杯—钙质微生物造礁群落生长过程与海底生态指标的相关性,可为古环境学、沉积学和储层地质学相关研究提供参考。

关键词：古杯—钙质微生物群落礁灰岩古环境指标寒武纪第三期汉南—米仓山地区

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国家一流本科专业学科前沿课的教学思考--以有孔虫-古大洋环境重建的重要标志课程为例

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高教学刊 2024年第28期10卷 34-37页

作者：丁旋中国地质大学(北京)海洋学院北京100083

建设海洋强国,需要培养具有坚实的专业基础、国际化的视野、很强的创新能力的海洋科学专业高层次后备人才。为此,我们为海洋科学专业高年级本科生开设学科前沿课有孔虫-古大洋环境重建的重要标志。该课程以引导、自主学习、讨论和实验... 详细信息

建设海洋强国,需要培养具有坚实的专业基础、国际化的视野、很强的创新能力的海洋科学专业高层次后备人才。为此,我们为海洋科学专业高年级本科生开设学科前沿课有孔虫-古大洋环境重建的重要标志。该课程以引导、自主学习、讨论和实验等方式,锻炼学生们通过重建有孔虫及其壳体地球化学特征知识体系,探索其在大洋地层的划分与对比、古洋流重建、古海水化学、古生产力以及海岸带演化等方面国际前沿问题的能力。初步实践表明,对新时代的大学生,这是一种值得推广的教学方式。

关键词：海洋科学学科前沿课有孔虫古环境指标教学思考

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古菌和细菌四醚膜脂GDGTs的生物合成机制及其生物地球化学意义

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微生物学报 2022年第12期62卷 4700-4712页

作者：陈雨霏陈华慧曾芝瑞南方科技大学海洋科学与工程系广东深圳518055

以甘油二烷基甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)为主的跨膜醚脂化合物是古菌和部分细菌细胞膜的重要组成成分。作为分子化石,GDGTs化合物对环境变化响应敏感,以其为基础的有机地球化学指标在定量重建海洋与陆地的... 详细信息

以甘油二烷基甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)为主的跨膜醚脂化合物是古菌和部分细菌细胞膜的重要组成成分。作为分子化石,GDGTs化合物对环境变化响应敏感,以其为基础的有机地球化学指标在定量重建海洋与陆地的古环境研究中发挥出独特的优势。然而,GDGTs指标在广泛应用的同时也不断出现适用性和准确性问题。其关键原因在于GDGTs的生物合成和生理机制研究相对匮乏,难以为指标提供分子生物学与生理学基础。近年来,在多学科的交叉融合下,古菌类异戊二烯GDGTs的生物合成研究取得了令人瞩目的进展。这些成果为脂类生物标志物的地学应用及生物源的确定提供了可靠的生物学基础和新的研究思路。本文综述了古菌类异戊二烯GDGTs的生物合成过程,提出了细菌支链GDGTs生物合成途径的假说,讨论了GDGTs生理过程的生物地球化学意义,并初步展望了GDGTs研究领域未来重要的发展方向。

关键词：甘油二烷基甘油四醚(GDGTs) 脂类生物标志物膜脂生物合成途径古环境指标

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新疆博斯腾湖微生物四醚膜脂化合物分布特征及气候环境意义

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新疆博斯腾湖微生物四醚膜脂化合物分布特征及气候环境意义

作者：李平平兰州大学

学位级别：硕士

近年来,关于湖泊甘油二烷基甘油四醚类化合物(GDGTs)的现代过程研究已成为生物地球化学领域的研究热点。基于其建立的古环境指标已成为重建湖泊古气候的重要工具。新疆博斯腾湖地处亚欧大陆腹地,西风环流控制区,是干旱-半干旱区最大的... 详细信息

近年来,关于湖泊甘油二烷基甘油四醚类化合物(GDGTs)的现代过程研究已成为生物地球化学领域的研究热点。基于其建立的古环境指标已成为重建湖泊古气候的重要工具。新疆博斯腾湖地处亚欧大陆腹地,西风环流控制区,是干旱-半干旱区最大的内陆淡水湖。湖水深度、盐度、电导率、pH值等水化学因子空间差异明显,不仅为GDGTs的分布与水环境因子响应的现代过程研究提供了有利条件,更为探讨基于其建立的各种指标的气候环境意义奠定了基础。鉴于此,本文对博斯腾湖不同湖区的水环境因子及表层沉积物样品中GDGTs化合物的分布特征进行了分析,探讨水环境因子对GDGTs化合物分布与组成的影响,进一步验证了MBT/CBT、TEX温度指标在博斯腾湖的适用性。基于已开展的工作,得到的主要结论如下:(1)细菌类脂物brGDGTs主要以不含环戊烷的GDGT-I,GDGT-II,GDGT-III为主,其中开都河河口区和主湖区以GDGT-II及GDGT-III占优势,黄水湾区以GDGT-II占优势。湖水pH值及电导率对br GDGTs化合物的分布影响较为显著。MBT(MBT’)指标与湖水pH、电导率呈正相关。(2)古菌类脂物isoGDGTs主要以无环的GDGT-0为主,黄水湾区占优势,开都河河口区与主湖区近乎相等。泉古菌醇(Crenarchaeol)在开都河河口区占优势。湖水深度与电导率对iso GDGTs化合物的分布影响较为显著。Crenarchaeol与水深呈显著正相关。TEX指标与电导率、水深呈负相关。(3)将MBT/CBT、TEX指标应用于博斯腾湖表层沉积物中考察其适用性,结果显示利用Tierney et al.(2010b)提出的温度重建方程计算得到的流域温度与实测夏季温度接近,能够指示夏季温度的变化;利用Powers et al.(2010a),Tierney et al.(2010a),Casta?eda et al.(2015b)提出的表层水温(LST)重建方程计算得到的LST与实测值相差较大,考虑到一定深度下(≥9 m)LST保持稳定趋势,因此该指标能够反映深部水体温度变化;利用Günther et al.(2014)提出的pH重建方程计算得到的湖水pH值与实测pH值接近,能够指示湖水pH的变化。

关键词： GDGTs 博斯腾湖表层沉积物环境因子古环境指标

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脂类物质分析技术运用于考古学的方法探索

脂类物质分析技术运用于考古学的方法探索

作者：崔品中国科学技术大学

学位级别：硕士

复原古代生态面貌是考古学研究中的一个重要课题,这与古环境直接相关,由此进而探讨很多重要的考古学和人类学问题。一般的环境考古研究主要通过比较植物遗存的形态以鉴定其种属,进而恢复古植被。但若未发现可供形态比较的植物遗存,?就... 详细信息

复原古代生态面貌是考古学研究中的一个重要课题,这与古环境直接相关,由此进而探讨很多重要的考古学和人类学问题。一般的环境考古研究主要通过比较植物遗存的形态以鉴定其种属,进而恢复古植被。但若未发现可供形态比较的植物遗存,?就必须运用分子生物学和有机地球化学的研究方法,通过检测分子标志物,深入挖掘有关古代动植物的潜信息。因此,筛选合适的分子标志物并建立相应的有效的分析方法具有重大的学术价值。随着科技考古的蓬勃发展,大分子量的分子标志物(如DNA)的研究体系已基本建立,而对小分子量的分子标志物的研究在国内外都尚在起步阶段,它对未出土可供形态比较的生物遗存的考古研究尤为重要。鉴于此,本文先对脂类物质分析的实验影响因素做了初步探讨,并对新石器早期的浙江小黄山遗址出土的陶片里的残留物做了脂肪酸分析。再以GC-MS的检测结果为依据,对有机地球化学中的几种常用的脂类物质分析实验方法,从提取方法、溶剂的选择和洗脱三步做了一系列比较和细节上的改进,初步得出适用于考古学研究中痕量分析的脂类物质的分析方法,并将其应用于小黄山和安徽禹会遗址剖面的各地层土壤沉积物中的正构烷烃分析中,其结果揭示了一定程度的古环境意义。通过本文的分析和初步试验结果表明,对于未发现可供形态比较的植物遗存的考古遗址,烷烃分析技术是环境考古研究的有效办法之一,因之具有广阔的发展和应用前景。同时也就考古学研究的现实提出了一些问题,说明该研究思路和实验方法要与其他的研究手段所得结果相互印证才能较好地反映古环境。

关键词：环境考古脂类物质分析正构烷烃古环境指标古植被实验影响因素实验方法研究

哈泥泥炭地泥炭藓碳、氧同位素组成的变化及意义

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哈泥泥炭地泥炭藓碳、氧同位素组成的变化及意义

作者：蒋悦研东北师范大学

学位级别：硕士

泥炭地在累积过程中可以记录过去的气候环境信息,是研究古环境的重要载体。我国东北地区发育诸多泥炭地,以研究程度最高的长白山区哈泥泥炭地为典型代表。稳定碳、氧同位素组成是泥炭地重要的古环境代用指标,在哈泥泥炭地研究中,曾分别... 详细信息

泥炭地在累积过程中可以记录过去的气候环境信息,是研究古环境的重要载体。我国东北地区发育诸多泥炭地,以研究程度最高的长白山区哈泥泥炭地为典型代表。稳定碳、氧同位素组成是泥炭地重要的古环境代用指标,在哈泥泥炭地研究中,曾分别用于指示降水量/湿度、温度的长期变化。然而,碳、氧同位素指标古环境意义的现代过程研究存在不足;同时,已有的古环境重建研究多选择泥炭全样进行同位素分析,未分离不同植物残体组分而导致解译困难。本研究针对哈泥泥炭地泥炭藓碳、氧同位素指标的古环境意义开展现代过程研究,采集了局地丘顶-丘间湿度梯度下的表层泥炭藓样品及跨越局地地表水分来源梯度下的表层泥炭藓和地表积水样品,也采集了一根生长在丘侧、可能连续生长多年的泥炭藓长植株样品（长约28厘米）。在实验室内,主要提取了表层泥炭藓头状枝以下最新生长的茎部样品;同时对泥炭藓长植株进行分段切样,提取了大量茎部和枝叶样品;对各样品提纯纤维素后开展了碳、氧同位素分析。研究结果显示,湿度梯度下的表层泥炭藓δC与含水量具有显著正相关性,符合“水膜”效应,但生长在丘间积水环境、极湿的表层泥炭藓δC值十分偏负,指示甲烷再循环作用;表层泥炭藓δO与含水量具有显著负相关性,符合“叶片水蒸发”效应。水分来源梯度下的表层泥炭藓δO与地表积水δO之间不存在显著相关性,可能间接说明“叶片水蒸发”效应的重要性。泥炭藓长植株δC和δO随至头状枝距离均呈现4个规则变化的年周期,δC和δO值变化范围分别约为4‰和6‰,大致具有相同相位,皆在夏季升高,冬季降低,符合该地夏季多雨湿润(δC偏高)且降水δO偏高、冬季少雨干燥(δC偏低)且降水δO偏低的特征。根据季节周期推断该泥炭藓长植株生长速率可达每年7厘米。泥炭藓δC和δO周期也呈现年际间差异:δC值的年内最高值在夏季多雨年份（2018、2020年）比夏季少雨年份（2019、2021年）更高,且能持续影响之后冬季期间δC值的高低;δO值的年内最高值在不同年份差别小,但年内最低值在2020–2021年暖冬期间相对于2021–2022年寒冬期间低2‰,且最低值持续时间更长,与通常认识中的降水同位素“温度效应”相反。针对该发现,本研究提出在暖冬期间,由于积雪量减少,融雪期和生长季提前,泥炭藓能充分利用冬季δO值极低的积雪融水生长,并且增加生长量。本研究通过系统的现代过程研究,揭示了哈泥泥炭地泥炭藓碳、氧同位素组成的时空变化规律及机制,表明泥炭藓δC是可靠的湿度和降水量指标,而泥炭藓δO可能会受到冬季温度与融雪影响,具有复杂性。本研究进一步支持泥炭藓δC和δO具有内在联系的观点,表明在古环境研究中应同时考虑泥炭藓δC和δO指标之间的耦合特征。同时,本研究还显示泥炭藓同位素指标具有重建过去泥炭地极端生态环境的潜力。

关键词：泥炭地泥炭藓碳同位素氧同位素古环境指标现代过程

青藏高原椭圆真星介（Eucypris elliptica （Baird））生态学特征及其古环境指示意义

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青藏高原椭圆真星介（Eucypris elliptica （Baird））生态学特征...

作者：王洪平中国地质科学院

学位级别：硕士

在2007-2009年间,三次参加青藏高原盐湖矿产与生物资源调查,为配合相关古环境、古气候研究课题之需,采集并带回活体介形虫样品30余件。本着青藏高原盐湖区第四系常见、且现代湖泊尚存活的具有代表性的介形类属种进行生物学测试的原则,... 详细信息

在2007-2009年间,三次参加青藏高原盐湖矿产与生物资源调查,为配合相关古环境、古气候研究课题之需,采集并带回活体介形虫样品30余件。本着青藏高原盐湖区第四系常见、且现代湖泊尚存活的具有代表性的介形类属种进行生物学测试的原则,选取西藏那曲地区尼玛县戎马温泉(Rongma Hotspring, RMH)的椭圆真星介(Eucypris elliptica (Baird))进行生物学测试。另据实验需要,将西藏双湖特区果梗错温泉(Guogenco Hotspring, GGH)和山西硝池(Xiaochi Salt-lake, XCS)的椭圆真星介作为样品实验。温度因子的生态参数测定在6.0-34.0℃内进行,共设置了6个温度梯度;盐度因子的生态参数测定在0.40-25.00(NaCl)g/L内进行,共设置了6个盐度梯度;实验设计和参数计算均采用生命表方法。测定的生态参数包括种群净生殖率(population net reproduction rate, R0),平均世代时间(mean generation time, T),内禀增长率(intrinsic rate of natural increase, rm),周限增长率(finite rate of increase,λ)和种群加倍时间(doubling population time, t)。三个地理品系生存极限高温和生存极限盐度采用24小时半致死(24LD50)方法测定。对RMH温度因子的生态参数测定结果表明,在6-34℃内R0值大于0,在6-10℃内R0值随着温度的增加而快速增加,在10-22℃内R0值基本稳定在27.89-28.2 ind.♀的较高水平,在温度高于22℃以后R0值随着温度的增加而减小。温度对T的影响最显著,在10-34℃内T值呈直线下降趋势,6℃时T值达到427天,即完成一个世代需要一年多的时间,达到10℃时T值为138天,达到34℃时T值仅为23天。rm值和λ值的变化趋势与R0值基本一致, rm最大值为0.13/d、λ最大值为1.12/d,极值点都出现在17.2℃。在有生物学意义的温度内,低温(6℃)环境下的t值达到188.77天,当温度达到10℃时,t值下降到18.6天,温度进一步上升到22℃时t达到最小值10.4天,此后随着温度升高t值略有升高,但变化较小。对RMH盐度因子的生态参数测定结果表明,在0.40-5.00 g/L内R0值随着盐度的增加而增加,在5.00-20.00 g/L内R0值随着盐度的增加而减小;在盐度为20.00 g/L时R0值下降到接近0,R0值最大为25.6 ind.／♀。盐度对T的影响很小,在实验盐度内,T值没有明显变化。rm值、λ值的变化趋势与R0值基本一致,rm值极值点出现在9.22 g/L时,其最大值为0.0673/d、λ值极值点出现在10.19 g/L时,其最大值为1.076/d。盐度对t值的影响无明显生物学解释意义。对RMH个体发育热量需求的测定结果表明,RMH的发育起始温度为4.48±1.14℃,完成一个世代的热量需求(有效积温常数)为609.23±31.98度日。据此计算,要在一年内完成一个世代,环境温度达到10℃的时间至少有100天。对E. elliptica三个地理品系的测定结果表明,它们的生存极限高温和生存极限盐度存在较大差异。以24小时半致死温度为标准判断,生存极限高温分别为：RMH为37.60℃、GGH为32.62℃,XCS的生存极限高温因测试结果出现较大误差,需重建实验种群进行测定;开始出现昏迷的温度分别为：RMH为30℃,GGH和XCS为26℃;死亡率快速上升的温区分别为：RMH为38-42℃,GGH为30-34℃、XCS为26-30℃。以24小时半致死盐度为标准判断,生存极限盐度分别为：RMH为25.66g/L、XCS为22.57g/L,GGH在30g/L盐度下死亡率低于25%,其生存极限盐度有待补充测定;开始出现昏迷的盐度分别为：RMH为12.00 g/L、GGH为***/L、XCS为17.00 g/L;死亡率快速上升的盐度范围分别为：RMH为24.00-28.00 g/L、XCS为17.00-22.00 g/L,GGH在30.00 g/L盐度下死亡率低于25%,死亡率快速上升的盐度范围有待补充测定。通过实验得知,E. elliptica的三个地理品系生存极限高温与生存极限盐度存在明显差异。由于它们栖息的地理位置不同,生态环境在客观上就存在着较大差异,因此生存极限高温与生存极限盐度的差异是可以理解的。上述各生态学参数的古环境指示意义是：(1)含椭圆真星介化石的地层,在沉积期间,其水体含盐度大部分时间可能

关键词：介形虫青藏高原生存极限生态参数古环境指标