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廣州地化所揭示生物活動(dòng)控制著(zhù)珊瑚礁系統Mo同位素組成變化

撰稿: 發(fā)布時(shí)間:2019-10-31

  造礁珊瑚作為重要的記錄海洋氣候環(huán)境變化歷史載體,其骨骼元素和同位素變化(如Sr/Ca、Mg/Ca、U/Ca、Ba/Ca、δ18O、δ13C、以及δ11B)能夠很好地反演海洋溫度、pH、鹽度等氣候因素的變化歷史。海洋生物活動(dòng)演變歷史是海洋環(huán)境變化中重要組成部分,然而目前由于缺乏有效的代用指標,使得人們對海洋生物活動(dòng)演變歷史了解甚少。近幾十年來(lái),隨著(zhù)MC-ICP-MS技術(shù)的發(fā)展,珊瑚骨骼中一些生物性同位素,如Sr、Ca、Li、Mo、Mg、Ba、U、Cr等同位素在分析技術(shù)和精度上取得了很大進(jìn)步,這為嘗試反演海洋生物活動(dòng)演變歷史帶來(lái)了可能性。鉬(Mo)是生物固氮酶中不可缺少的元素,具有較強的生物活動(dòng)性,因而其同位素組成有可能能夠反演海洋生物活動(dòng)歷史,不過(guò)目前國際上關(guān)于這方面的研究工作未見(jiàn)報道。 

  最近,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所穩定同位素地球化學(xué)學(xué)科組王志兵博士聯(lián)合西澳大學(xué)Malcolm McCulloch教授調查了澳大利亞大堡礁珊瑚骨骼過(guò)去四十多年δ98Mo變化的時(shí)間序列,同時(shí),調查了中國海南島鹿回頭珊瑚礁不同種類(lèi)珊瑚的δ98Mo組成差異,并開(kāi)展了高頻度的珊瑚礁海水δ98Mo組成的時(shí)間序列觀(guān)測,剖析了珊瑚骨骼和海洋之間Mo同位素組成差異的控制機制,探究了珊瑚骨骼中δ98Mo對指示生物活動(dòng)演變歷史示蹤的可能性。結果顯示,大堡礁珊瑚δ98Mo變化幅度很大,從0.63‰變化到1.73‰(相對于NIST SRM 3134標準),整體較海水δ98Mo組成(2.05‰)偏輕。研究發(fā)現,大堡礁珊瑚骨骼δ98Mo與海水表層溫度呈現很好的正相關(guān)關(guān)系。同時(shí),結合鹿回頭不同種類(lèi)珊瑚和時(shí)間序列變化海水δ98Mo變化特征,初步推測珊瑚蟲(chóng)體內生物活動(dòng)造成了珊瑚骨骼與海洋之間Mo同位素分餾,這種生物活動(dòng)歷史受控于海表溫度的變化。該研究暗示了在珊瑚生態(tài)系統中Mo同位素有可能能夠成為指示生物活動(dòng)歷史的潛在指標。不過(guò)在使用之前,仍然需要更多的野外工作和室內培養實(shí)驗來(lái)厘清Mo在珊瑚中生理行為和其同位素分餾機制,尤其是Mo同位素行為與蟲(chóng)黃藻代謝過(guò)程之間的關(guān)系。

  該研究系統地調查了Mo同位素在珊瑚生態(tài)中組成特征和分餾機制,評估了Mo同位素指示生物活動(dòng)可能性,該項研究工作對于Mo同位素新功能開(kāi)發(fā)和應用提供了新的視角。

  

     1.(a)澳大利亞大堡礁珊瑚和中國海南三亞灣位置;(b)三亞灣鹿回頭珊瑚礁;(c)澳大利亞Arlington珊瑚礁。黃色的五角星為采樣具體位置。 

     2. 左圖展現了澳大利亞Arlington珊瑚礁過(guò)去四十年δ98MoNIST, Mo含量, 以及其他地球化學(xué)指標(如,δ13C, SSTcal, 和Δδ18O)變化特征;右圖為三亞鹿回頭海水Mo含量,δ98MoNIST,溫度,潮汐高度,DIC,pH,δ13CDIC 晝夜變化特征。 

  相關(guān)成果發(fā)表在Geochimica et Cosmochimica Acta期刊上。該項研究受?chē)抑攸c(diǎn)研發(fā)計劃、廣州市科學(xué)(技術(shù))研究專(zhuān)項重點(diǎn)項目、中國博士后科學(xué)基金以及國家自然基金資助。 

    論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703719304612?dgcid=rss_sd_all 

 

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