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极地研究 2007年第4期19卷 247-254页

作者：黄涛孙立广吴自军王玉宏中国科学技术大学极地环境研究室合肥230026

在中国第22次南极考察(2005/2006)期间,采集了东南极戴维斯站区加德纳岛(GardnerIsland)上一根含企鹅粪的沉积泥芯。分析测试了该沉积物、新鲜企鹅粪和当地基岩中部分化学元素的含量。对元素进行聚类分析并结合对比新鲜企鹅粪、基岩中... 详细信息

在中国第22次南极考察(2005/2006)期间,采集了东南极戴维斯站区加德纳岛(GardnerIsland)上一根含企鹅粪的沉积泥芯。分析测试了该沉积物、新鲜企鹅粪和当地基岩中部分化学元素的含量。对元素进行聚类分析并结合对比新鲜企鹅粪、基岩中的部分元素含量特征后得出,该粪土沉积的生物标型元素组合包括P、Se、F、S、As、Cu和Sr等7种元素。这与西南极阿德雷岛企鹅粪土层的生物标型元素组合是基本一致的。在此基础上,对东、西南极企鹅粪土层的生物标型元素进行了优选,得出东南极优选生物标型元素为P和Se,西南极则为F、P和S。这为探讨东南极企鹅数量变化及东、西南极企鹅数量变化的对比研究打下了基础。

关键词：戴维斯站东南极西福尔丘陵企鹅粪土生物标型元素

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20世纪南极法尔兹半岛海豹数量变化及其影响因素

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科学通报 2009年第11期54卷 3546-3552页

作者：杨奇超孙立广孔德明黄涛王玉宏中国科学技术大学极地环境研究室 National Institutes of Health Maryland20892USA

通过对采自南极乔治王岛法尔兹半岛地区的一根长为35.5cm的海豹粪土沉积柱进行多方面的沉积学分析,包括沉积物的岩性特征,沉积物中Cu,Se,Zn等标型元素以及反映有机质含量的总有机碳(TOC)随深度的变化,该沉积剖面自上而下可分为两个明显... 详细信息

通过对采自南极乔治王岛法尔兹半岛地区的一根长为35.5cm的海豹粪土沉积柱进行多方面的沉积学分析,包括沉积物的岩性特征,沉积物中Cu,Se,Zn等标型元素以及反映有机质含量的总有机碳(TOC)随深度的变化,该沉积剖面自上而下可分为两个明显不同的沉积单元,其中上部25.5cm的沉积层明显受到海豹排泄物混入的影响,底部10cm主要为未受海豹活动影响的海相沉积.同时恢复了该地区20世纪以来海豹数量的变化过程,该变化主要受控于人为因素的影响.在20世纪上半叶,由于人类的大量捕杀,该地区海豹数量持续低迷.20世纪60年代以后由于南极地区捕杀海豹活动的禁止以及人类对南极生态系统的保护,该地区海豹数量迅速恢复并在之后一直维持了较高的数量水平.该地区20世纪以来海豹数量的显著变化表明了人类活动对南极生态系统的强烈影响,对认识人与自然的关系及生态系统的保护有深刻的意义,同时也为进一步研究南极地区生态系统的演化历史提供了高精度的信息载体.

关键词：南极海豹数量变化人类活动生物标型元素

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南极拜尔斯半岛企鹅粪土沉积物元素地球化学特征

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极地研究 2014年第2期26卷 201-211页

作者：马小荣聂亚光刘晓东孙立广中国科学技术大学地球和空间科学学院极地环境研究室安徽合肥230026

拜尔斯半岛位于南极利文斯顿岛最西部,是南设得兰群岛中最大的无冰区。对采自拜尔斯半岛的一根长55 cm的企鹅粪土沉积柱P1进行了元素和同位素地球化学分析。通过对沉积物C/N、有机质来源和δ15N的分析,发现P1沉积剖面中有机质主要来源... 详细信息

拜尔斯半岛位于南极利文斯顿岛最西部,是南设得兰群岛中最大的无冰区。对采自拜尔斯半岛的一根长55 cm的企鹅粪土沉积柱P1进行了元素和同位素地球化学分析。通过对沉积物C/N、有机质来源和δ15N的分析,发现P1沉积剖面中有机质主要来源于企鹅粪。利用富集系数、相关性分析、主成分分析等统计分析方法,识别出该沉积剖面中P、F、Cu、Hg、As、S六种元素具有共同的来源,与企鹅粪的输入密切相关,并且这些元素与TOC和δ15N显著正相关,说明沉积剖面中这些元素含量主要受控于企鹅粪的输入程度。通过与长城站区阿德雷岛、东南极戴维斯站加德纳岛企鹅粪土沉积物的标型元素特征比较,发现上述三个地区的标型元素组合大体上一致,反映了整个南极地区企鹅粪土沉积物生物标型元素组合的共性。研究结果为进一步恢复该地区的企鹅种群数量演化,及其对气候变化的响应提供了可能。

关键词：南极拜尔斯半岛企鹅粪土沉积物元素地球化学生物标型元素

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过去2000年东南极佐罗托夫岛企鹅生态环境演变

过去2000年东南极佐罗托夫岛企鹅生态环境演变

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作者：孔德明中国科学技术大学

学位级别：硕士

本文对采自东南极西福尔丘陵地区佐罗托夫岛一根长为55cm的湖泊沉积柱进行了地球化学元素分析和AMS14C定年。该沉积柱从元素含量特征和物理外观可以分为两个明显不同的沉积阶段,其中上部17cm含有企鹅残骨、羽毛等,P、Mg、Cu、Zn、Cd、N... 详细信息

本文对采自东南极西福尔丘陵地区佐罗托夫岛一根长为55cm的湖泊沉积柱进行了地球化学元素分析和AMS14C定年。该沉积柱从元素含量特征和物理外观可以分为两个明显不同的沉积阶段,其中上部17cm含有企鹅残骨、羽毛等,P、Mg、Cu、Zn、Cd、Ni等生物标型元素含量较高,表明受到企鹅活动影响较大。通过Q模式主因子成分,得出了沉积物中企鹅粪含量的变化,结合AMS14C定年结果,识别出企鹅在该岛登陆的时间为1700aB.P～2000 aB.P,并显示了该岛企鹅数量自1700aB.P以来经历了三次波动下降,但总体处于上升趋势。将佐罗托夫岛企鹅数量变化与西南极阿德雷岛Y2湖沉积物恢复的企鹅数量变化比较,发现两地自2000 aB.P以来的企鹅数量变化规律十分相似,都在1700aB.P～2000aB.P从非常低值迅速增加到较高水平,并在小冰期出现相对谷值,揭示了东南极和西南极企鹅生态对全球性气候变化的响应的一致性。总结了环南极各地陆地抬升和海平面变化的资料,并对比了西南极乔治王岛和东南极西福尔丘陵的陆地抬升速率,发现了两地的陆地抬升速率相差较大,反映了由于末次冰盛期以来南极半岛地区冰盖消融量比东南极大导致的地壳抬升量不同。利用西福尔丘陵地区湖泊沉积物中沉积相发生转换的时间和所在的海拔高度资料,计算了当地6000aB.P以来的陆地平均抬升速率约为1.5mm/a,并用这个抬升速率估算出企鹅在佐罗托夫岛登陆时,采样点的海拔高度约为4m。用元素Ga含量和Sr/Ba、Ca/K等元素比值,指示了佐罗托夫岛ZOL3湖物源、气候等沉积环境的变化,并讨论了元素比值在研究沉积相变化、沉积物来源等方面的作用,并尝试性地利用基岩、企鹅粪和沉积物中的Ca/Fe元素比值恢复了沉积剖面中企鹅粪含量的变化,得出的结论与用主因子分析得出的企鹅含量变化曲线比较一致,暗示了该方法在研究物源方面可能的应用。探讨了南极陆地抬升和企鹅生态以及湖泊沉积环境演变的关系,表明环南极地区陆地抬升到适当的海拔高度是企鹅登陆的必要条件,而湖泊沉积环境也能指示南极陆地抬升和生态变化的信息。

关键词：南极西福尔丘陵佐罗托夫岛企鹅生态演变陆地抬升生物标型元素沉积环境

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二十世纪人类活动对南极海豹生态的影响

二十世纪人类活动对南极海豹生态的影响

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作者：杨奇超中国科学技术大学

学位级别：硕士

本文对采自南极乔治王岛法尔兹半岛地区的一根长为35.5cm的海豹粪土沉积柱HN1进行了多方面的沉积学分析,包括沉积物的特征,沉积物中Cu,Se,Zn等标型元素以及反映有机质含量的总有机碳(TOC)随深度的变化,该沉积剖面自上而下可分为两个明... 详细信息

本文对采自南极乔治王岛法尔兹半岛地区的一根长为35.5cm的海豹粪土沉积柱HN1进行了多方面的沉积学分析,包括沉积物的特征,沉积物中Cu,Se,Zn等标型元素以及反映有机质含量的总有机碳(TOC)随深度的变化,该沉积剖面自上而下可分为两个明显不同的沉积单元,其中上部25.5cm的沉积层明显受到海豹排泄物混入的影响,底部10cm主要为未受海豹活动影响的海相沉积.同时恢复了该地区上个世纪以来海豹数量的变化过程,该变化主要受控于人为因素的影响.在20世纪上半叶,由于人类的大量捕杀,该地区海豹数量持续低迷. 20世纪60年代以后由于南极地区捕杀海豹活动的禁止以及人类对南极生态系统的保护,该地区海豹数量迅速恢复并在之后一直维持了较高的数量水平.该地区上个世纪以来海豹数量的显著变化表明了人类活动对南极生态系统的强烈影响,对认识人与自然的关系及生态系统的保护有深刻的意义,同时也为进一步研究南极地区生态系统的演化历史提供了高精度的信息载体.将HN1沉积柱各分样中的海豹毛拣出,并测量其中氮、碳同位素随深度的变化,我们恢复了上世纪法尔兹半岛地区海豹的食谱和迁徙活动的变化过程。通过对海豹毛中δ15N值的检测,我们发现20世纪上半叶海豹毛中的δ15N值偏低,但呈现了稳定增加的趋势,而20世纪后半叶该地区海豹毛中的δ15N值相对稳定。氮同位素值的变化过程了表明了该地区海豹的食谱中鱼类等高营养级食物的比例增加并最终趋于稳定的过程。海豹毛中碳同位素值在20世纪30年代和70年代出现谷值,反映了海豹在这一时期可能向远洋海域迁徙的趋势,其余时间则向近岸海域回归。结合人类捕杀海豹活动的历史,我们认为30年代出现的谷值是海豹为躲避人类捕杀而向远洋迁徙的过程;70年代出现的谷值则对应了该地区海豹数量急剧增加以后,食物资源相对匮乏,一部分海豹迁往远洋觅食的趋势。结合大鼠实验的结果,我们认为上个世纪人类对南大洋海豹的捕杀活动,不仅给法尔兹半岛地区的海豹带来了巨大的生存压力,使海豹倾向于取食较易捕获的低营养级生物,造成了体内氮同位素值的下降;同时也在一定程度影响了海豹的生理过程,导致食物与海豹身体组织之间发生氮同位素的分馏,造成海豹毛发中氮同位素值的降低。因此我们有理由认为人类活动是导致上个世纪法尔兹半岛地区海豹毛中氮、碳同位素变化的主要因素。人类的捕杀导致了海豹向远洋海域迁徙,影响了海豹正常的觅食行为。而20世纪60年代以后,由于人类对南极生态系统的保护,海豹不断向近岸海域回归,鱼类等在海豹食谱中的比例也有所上升。人为因素已经取代自然因素成为上个世纪影响南极生态系统的主要因素。

关键词：南极海豹数量变化人类活动生物标型元素碳氮同位素食谱迁徙活动

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