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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(chuàng)新性地采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(huán)流的變化及其與生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)系提供了有力工具。該成果日前發(fā)表于《地球物理研究快報》。
風驅動的繞極深層水上涌,是影響氣候、環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)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,其上涌位置決定了南大洋生物群落的空間分布。羅斯海是世界上緯度最高的海域,卻擁有繁榮的生態(tài)系統(tǒng),初級生產力占南大洋1/3,阿德利企鵝種群也占全球1/3,這很大程度上得益于繞極深層水帶來的熱量和營養(yǎng)物質。目前,歷史時期繞極深層水上涌強度的變化,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(huán)流對生態(tài)系統(tǒng)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年繞極深層水的上涌強度。研究顯示,距今6000—2800年和距今1600—700年,是兩個繞極深層水上涌較強的時期。當?shù)氐墓柙逵涗涳@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(shù)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(fā)現(xiàn),繞極深層水對于羅斯海海冰和生態(tài)變化起到了關鍵性作用。繞極深層水上涌帶來的熱量減弱了近岸海冰的生成,輸入的營養(yǎng)物質導致海洋生產力增加,磷蝦和企鵝數(shù)量上升。同時上涌的鎘元素沿食物鏈富集,并隨企鵝糞傳輸?shù)侥蠘O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(huán)流與生態(tài)系統(tǒng)變化相聯(lián)系的理想材料。
(原載于《科技日報》 2021-10-14 05版)
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