从树轮δ13C序列中提取大气δ13C信息的可行性研究

工业革命以来化石燃料的大量使用和森林的过度砍伐，引起大气CO2浓度大幅度增加，但同时由于“Suess”效应，大气δ^13C值却在不断下降，研究大气δ^13C值的变化历史，不仅有助于预测其今后的趋向，而且可以用来了解碳循环的自然变率和校正全球碳预算模型。由于直接的仪器测量从1978年才开始，因此便产生了各种各样的替代方法。利用树轮δ^13C值重建古大气δ^13C值的变化就是其中的一种，但树轮δ^13C值容易受到外界环境因子的影响，从树轮δ^13C值中得到的大气δ^13C值存在很大的差异。本文分析了树木生长季（5-9月）温度和降水对树轮δ^13C值序列变化趋势的影响，结果表明，温度和降水对树轮δ^13C序列的趋势变化没有明显的影响。树轮δ^13C值近几十年来下降的趋势主要反映的是大气CO2浓度的增加引起的“Suess”效应。但自然灾害的发生和树轮δ^13C值的边材效应可以改变这种结果。如新疆昭苏树轮δ^13C值和年轮宽度分别在1969年和1967年突然升高以及青海祁连树轮δ^13C值在1990年后上升。     

南沙珊湖礁生态系生物体中δ_(13C)的分布

1999年4月对南沙群岛海域珊湖礁生态系进行调查,采集了永暑礁和渚碧礁生态系统中不同营养级的生物样品,测定了它们的稳定同位素 13C的丰度δ13C,结果表明,永暑礁中的δ13C 沿着食物链有明显的增加趋势,渚碧礁则不明显.渚碧礁生态系中δ13C 的平均值为 -17.7‰,明显高于永暑礁( -19.5‰),这主要与生物种群的差异,纬度变化及环境因子有关。底栖性鱼类比游泳性鱼类的δ13C 相对高。对于肉食性的珊瑚礁鱼类来说,小型鱼类肌肉中的丰度要高于中型和大型鱼类,这可能是由于代谢反应差异引起的。作为代谢的主要器官肝脏对13C有更高的富集度。温度、生物合成以及初级消费者的食物是以C3 还是C4 植物为主对生物体内的δ13C 起决定作用。     

若尔盖盆地RM孔自生碳酸盐δ~(18)Ο、δ~(13)C记录所揭示的环境演化特征

利用湖泊自生碳酸盐δ１８Ο、δ１３Ｃ指标，研究了青藏高原东部边缘若尔盖盆地９０万年来的环境演化特征，划分了２３个气候阶段，并与黄土记录及深海记录进行了比较。结果显示，各记录９０万年来气候演化阶段及变化趋势具有较好的可比性，但环境特点也存在较大的差异。表明９０万年来若尔盖地区气候变化具有全球一致性的同时也存在有明显的区域特征。ＲＭ孔记录显示在２３、１７、１２等阶段暖而不湿，而１８、１６等阶段冷而不干，钻孔记录揭示的６阶段环境特征也是不同于其它任何记录。另外，在７００—４８０ｋａＢ．Ｐ．时段气候以冷湿暖干为主，明显不同于此时段前后各期的气候特征，也与黄土高原黄土—古土壤系列所揭示的冷干暖湿型气候格局形成鲜明的对照，显示了明显的区域特征。     

南沙珊瑚礁生态系生物体中δ13C的分布

1999年4月对南沙群岛海域珊瑚礁生态系进行调查,采集了永暑礁和渚碧礁生态系统中不同营养级的生物样品,测定了它们的稳定同位素13C 的丰度δ13C,结果表明,永暑礁中的δ13C沿着食物链有明显的增加趋势,渚碧礁则不明显.渚碧礁生态系中δ13C的平均值为-17.7‰,明显高于永暑礁(-19.5‰),这主要与生物种群的差异,纬度变化及环境因子有关.底栖性鱼类比游泳性鱼类的δ13C相对高.对于肉食性的珊瑚礁鱼类来说,小型鱼类肌肉中的丰度要高于中型和大型鱼类,这可能是由于代谢反应差异引起的.作为代谢的主要器官肝脏对13C有更高的富集度.温度、生物合成以及初级消费者的食物是以C3还是C4植物为主对生物体内的δ13C起决定作用.     

造礁珊瑚骨骼δ^13C及其反映的环境信息研究概况

造礁珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ是记录环境变化的重要参数之一,本文总结了其研究概况：（１）光合作用及与之相关的环境参数如日照、云量等影响珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ的主要因素;（２）珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ能揭示日照时数、ＥＮＳＯ等环境信息;（３）珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ与δ＾１８Ｏ有正相关、负相关和无相关３种情况,可以解释相应的环境状况。     

最近千年来山东半岛西部气候环境变化的石笋δ18O、δ13C记录(Ⅰ)

Ky1石笋采自山东半岛西部的开元洞,沿生长轴方向长度75 mm。在高精度U-230Th测年基础上,通过年纹层连续计数和平均沉积速率内插/外推相结合的定年方法,确定Ky1石笋生长于892-1894AD的1 000年间。在沿石笋生长轴采集的583个样品中,选择303个进行了δ18O、δ13C测试,平均分辨率约为3年。结果显示,最近1 000年来Ky1石笋的δ18O比值变化呈现明显阶段性,显示与小冰期(LIA)和中世纪暖期(MWP)对应的数百年尺度波动。根据δ18O记录,山东半岛在1482AD前后发生与MWP/LIA转换对应的气候突变,1 482 AD前相当于夏季风强烈、降水较多的中世纪暖期,1482AD后则为夏季风微弱、降水较少的小冰期,以1609AD夏季风最弱。Ky1石笋的δ13C比值变化,也由与MWP、LIA相当的两个阶段构成,其间也存在突变关系。比较而言,δ13C变化要比δ18O显著平缓,而且LIA后期以来二者变化明显不同步。最近1 000年来,与MWP/LIA对应的气候突变相当于明朝中期;就各个朝代内部的气候变化趋势而言,不同朝代之间不尽相同;不同朝代之间的更替期均大致与MWP、LIA内部的次级气候突变时期对应。因此,中世纪暖期和小冰期内部的次级气候波动对中国社会发展的影响,可能比千年尺度上最剧烈的MWP/LIA突变本身更显著。另一方面,洞穴所在山地的土地利用程度不断提高,其与气候变化共同影响着洞穴所在山地的植被的C3/C4植物构成及土壤性质,从而影响到石笋δ13C比值。从892-1318AD,土地利用对山地植被构成、土壤特征的影响程度尚不及气候变化;1318-1479AD,已达到或超过小幅度的气候变化;1483-1779AD,达到或超过大幅度的气候变化;1779-1894AD,土地利用程度趋于稳定,气候变化对环境的影响程度则又相对凸显。     

西北冰洋表-底层碳动力学耦合作用的同位素(13C,234Th)指示

The coupling of upper ocean-benthic carbon dynamics in the ice-free western Arctic Ocean(the Chukchi Sea and the Canada Basin) was evaluated during the late July–early September 2003 using natural stable(13C) and radioactive(238U-234Th) isotope tracers. POC export flux estimated from 234Th/238 U disequilibria and dissolved CO2 concentration([CO2(aq)]) pointed out that the strengthened biological pump in the Chukchi Shelf have significantly lowered [CO2(aq)] and altered the magnitude of isotopic(12C/13C) fractionation during carbon fixation in the surface ocean. Further, d13 C signatures of surface sediments(d13Csed) are positively correlated to those of weighted d13 CPOC in upper ocean(d13Csed =13.64+1.56×d13CPOC, r2=0.73, p0.01), suggesting that the POC isotopic signals from upper ocean have been recorded in the sediments, partly due to the rapid export of particles as evidenced by low residence times of the highly particle-reactive 234 Th from the upper water column. It is suggested that there probably exists an upper ocean-benthic coupling of carbon dynamics, which likely assures the sedimentary d13 C record an indicator of paleo-CO2 in the western Arctic Ocean.     

獐子岛岩相潮间带大型海藻有机碳含量及δ13C值的季节变化特征

为研究岩相潮间带大型海藻有机碳含量及δ~(13)C值的季节变化特征,分别于2016年11月(秋)和2017年2月(冬)、5月(春)、8月(夏)对獐子岛岩相潮间带(39°01′E,122°43′N)的大型海藻进行调查,并对其有机碳含量和δ~(13)C值进行分析。结果表明:共鉴定出大型海藻3门49种,其中红藻门24种,占总数的48.98%;褐藻门17种,占总数的34.69%;绿藻门8种,占总数的16.33%。大型海藻种类数为春季(35种)冬季(24种)=夏季(24种)秋季(23种)。不同种类海藻体内的有机碳含量为15.54%～35.03%,δ~(13)C值在–33.42‰～–7.43‰之间变动。不同季节海藻体内有机碳含量为冬季春季夏季秋季,δ~(13)C值为夏季春季冬季秋季。     

~(13)C/~(12)C比值作为海洋生态系统食物网示踪剂的研究──崂山湾水体生物食物网的营养关系

于1992年9月—1994年5月先后对快山湾海域作了7个航次调查。由实验室培养试验和现场采样分析两种方法得出食物链一个营养级的13C富集度分别为（1．6±0．2）×10-3和1．7×10’,两者几乎一致。由7个季度月的现场采集样品的同位素分析结果表明,从处在食物网底部的浮游植物到最高级的肉食性鱼类之间13C差值平均为6．9×10-3,相当于5个营养级;并由各类生物的碳同位素数据分别确定了它们在该食物网中的营养位置,其结果与食性分析方法所得结果基本吻合。同位素示踪方法研究的结果还表明,崂山湾水体生物食物网中碳的来源主要是浮游植物碳。     

~(13)C/~(12)C比值在海洋生态系统营养关系研究中的应用──海洋植物的同位素组成及其影响因素的初步探讨

于1993年2月-1995年5月,采用生物显微镜鉴定并计数和高温氧化的方法,对崂山湾海洋植物的种类组成及其有机碳同位素组成的季节性变化作了5个季度月的研究。结果表明,该区同采浮游植物全年以硅藻为主,甲藻在夏季也可成为优势种之一。浮游植物的碳同位素组成在夏季较重,冬季和春季较轻,并与海水温度有弱的正相关性。浮游植物δ13C值的变化范围为-259ｘ10-3—-19.2ｘ10-3,全年平均值为（-23.2±2.4）ｘ10-3。该生态系统的另一碳源为底栖藻类,其δ13C平均值为（-18.5±2.4）ｘ10-3,明显区别于浮游植物。对除温度以外的其它影响海洋植物同位素组成的因素,诸如植物种类组成、海水中溶解无机碳δ13C值、CO2供应速率以及CO2固定过程中不同验化酶的同位素分馏作用等也作了初步探讨。