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反射光谱技术:研究南极企鹅古生态演化的一种新方法 总被引：2，自引：0，他引：2
为探求快速、廉价、无损和同步的光谱技术在南极生态环境研究中的可能性,本文利用南极阿德雷岛的四根企鹅粪土沉积柱样品的反射光谱,通过逐步多元线性回归和主成分回归两种数学运算方法,建立了反射光谱数据与企鹅粪九种标型元素浓度之间的关系,并探讨了南极企鹅粪土沉积物光谱数据的古生态意义。结果表明:南极粪土沉积样品反射率光谱与企鹅粪九种标型元素(P、Ca、Cu、F、Ba、S、Zn、Sr、Se)含量之间存在良好的相关性,预测值与实测值之间的相关系数R都达到了0.9以上,在深度剖面上预测浓度与实测浓度具有非常一致的变化趋势;南极粪土沉积物光谱数据包含有明确的古生态变化信息,可利用主成分分析快速恢复历史时期企鹅数量演化过程。本研究结果为在偏远的南极地区开展古生态环境研究提供了一种新的快捷方法和技术途径。 相似文献
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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。 相似文献
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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。 相似文献
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利用电镜扫描的方法分析了南极阿德雷岛Y2湖企鹅粪土沉积层中石英砂微形貌的特征,发现在企鹅粪含量高的沉积层中石英砂表面具有明显的碗状溶蚀坑等化学溶蚀特征,这一溶蚀特征在Y2湖企鹅粪含量低的沉积层和研究区的其他未受企鹅粪影响的沉积环境中均未明显出现。为了揭示这一特殊化学溶蚀现象的作用机制,根据Y2湖企鹅粪土沉积层自然沉积环境,通过条件实验确定在实验室内使用酸性较高的氟溶液(1mol.L-1HF溶液)对石英砂进行溶蚀实验,通过对比分析发现,实验室模拟条件下可以得到与企鹅粪土沉积层中石英砂相近的表面微形貌特征,这表明它们是在相似的过程中形成的。企鹅粪土沉积层酸性高氟环境中可能存在的HF酸化学溶蚀作用是形成企鹅粪土层中石英砂表面特有溶蚀坑的主要原因。在南极特殊的自然条件下碗状溶蚀坑与企鹅粪之间存在一定的因果关系,从而使石英砂的表面微形貌分析成为南极企鹅生态研究的一种新的辅助手段。 相似文献
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南极海洋动物粪氨(NH3)的挥发与沉降过程是无冰区苔原生态系统氮素重要来源,对维持苔原生态系统的稳定起着重要作用;但目前对于南极典型海洋动物粪氨的挥发过程仍然很少有研究报道。本文通过室内模拟,研究了低温(4℃左右)与冻融条件下南极帝企鹅粪、阿德利企鹅粪和海豹粪土氨气产生与排放过程及其影响因素,结果表明:帝企鹅粪氨气排放通量最大,变化范围为0.765-17.4mg·kg-1·h-1,平均通量约为6.26mg·kg-1·h-1;阿德利企鹅粪氨气排放通量变化范围为0.652-3.707mg·kg-1·h-1,平均通量约为1.27mg·kg-1·h-1;而海豹粪土氨气排放通量很小,平均通量约0.141mg·kg-1·h-1。冻融过程对帝企鹅粪氨气排放通量影响很大,而对阿德利企鹅粪影响较小。另外,帝企鹅粪和阿德利企鹅粪氨气排放量在通气条件下明显大于封闭条件,表明南极野外大风条件下可能加速海洋动物粪氨的挥发过程。本文模拟的结果对于进一步研究南极生物圈氨的挥发过程及其对南极苔原生态系统氮循环的影响具有重要意义。 相似文献
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本文分析了南极阿德雷岛Y2湖企鹅粪土沉积层的有机地球化学组成与分布。结果表明企鹅粪土沉积层中正构烷烃以C23为主峰,主要来源于冻土湖沼苔藓植物,样品中高含量的烯烃说明其有机质保存良好。醇类以高浓度的植醇和胆甾烷醇为主,胆甾烷醇和胆甾醇浓度曲线一致,并与企鹅粪土层中的无机元素标型组合的曲线相似,可以作为灵敏的企鹅数量指示剂。酸类组分中以C18饱和脂肪酸为主,在南极低温的环境下,C18∶2酸浓度很低,在很多层次中未检测到,可能是因为Y2沉积物中C18酸以及C18∶2酸主要受企鹅粪影响,而非植被影响。同时在酸性组分中也发现高浓度的胆甾酸。Y2湖中的甾类标志物,甾烯、甾醇、胆甾酸均以C27结构为主,组成单一,低浓度的甾烯和高浓度的甾醇,胆甾酸说明甾类化合物主要受企鹅粪便影响,甾醇和胆甾酸保存良好。综合Y2湖的生物标志物的性质,该沉积物有机质保存良好,主要来源于企鹅粪。 相似文献
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本文对采自东南极拉斯曼丘陵中山站区的莫愁湖沉积物的元素、氨基酸和Sr同位素组成进行了详细的地球化学分析。结果表明莫愁湖沉积物中Zn、Cu、F、S、P、Se等六种元素具有共同的物质来源,其标型组合特征很可能揭示了莫愁湖沉积物在历史时期曾受到过企鹅等海鸟粪的影响,沉积物中酸溶相Sr同位素组成则确认了海洋源Sr的生物地球化学转移过程。酸溶相87Sr/86Sr值和研究区的新鲜海鸟粪酸溶相Sr同位素组成基本一致,都非常接近于海洋来源锶同位素组成(87Sr/86Sr=0.7092),并且沉积物中的生物元素Zn、Cu、F、S、P、Se含量和酸溶相Sr浓度具有非常高的统计相关性。酸溶相的87Sr/86Sr比值和反映湖泊中藻类等生物自然生成量的氨基酸含量表现出明显的负相关关系,进一步揭示了莫愁湖沉积物在历史时期曾受到企鹅等海鸟活动的影响。上述研究结果为更深入地研究该地区的生态、气候和环境的演变历史及其相互作用提供了有价值的参考资料。 相似文献
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海洋动物粪土是南极陆地生态系统养分的重要来源,粪土层细菌群落对南极苔原碳、氮循环过程起重要作用,但目前对南极海洋动物粪土层中细菌群落的变化特征却鲜有报道。本文采集了东南极四个企鹅、海豹粪土剖面样品,通过酶活性、微生物量碳、微生物熵、土壤呼吸和DNA浓度测定以及16 S r DNA-DGGE分析,探讨了粪土层中细菌群落变化特征及其与环境因子的关系。土壤转化酶、脲酶和磷酸酶活性、微生物量碳、土壤呼吸和微生物熵随深度增加而递减,而代谢熵增加,表明随深度增加,微生物生存环境恶劣,造成细菌丰度和酶分泌量减小,需更多有机碳进行能量代谢。土壤DNA浓度与pH、含水率、TOC、TN、微生物量碳、土壤呼吸以及酶活性呈高度正相关,表明这些因子对粪土层中细菌种群的丰度有重要影响。DGGE图谱分析证实：东南极海洋动物粪土中含丰富的细菌群落结构,随深度增加泳道带型数量和亮度递减,表明细菌多样性和丰度递减。聚类分析表明：四个剖面随深度泳道带型差异明显,细菌遗传相似性为46%,企鹅、海豹粪土细菌群落差异性尤为明显;发现四个粪土剖面中,细菌丰度与企鹅、海豹粪的相对含量呈协调一致性变化,且表层5cm粪土层细菌丰度最高,表明东南极企鹅和海豹排泄物对土壤中细菌群落多样性变化起重要作用。 相似文献
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对南极阿德雷岛企鹅栖息地粪土层进行210Pb测年,同时采用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)内标定量法测定了企鹅栖息地粪土混合地层和企鹅蛋卵中有机氯污染物含量,粪土混合地层中有机氯污染物最高浓度:表层PCBs为0.92ng/g,HCHs为0.42ng/g,DDTs在0.70ng/g,与非栖息地相比较,研究结果显示,通过鸟类活动的粪土混合地层(营巢和粪便)输入PCBs和OCPs含量比无鸟类生命途径的土壤相对要高。企鹅蛋卵样∑PCB在0.4-10.2ng/g,∑DDT2.4-10.3ng/g,HCB0.1-9.4ng/g,∑HCH0.1-0.5ng/g,总积蓄水平依次为:∑PCB>∑DDT>HCB>∑HCH。 相似文献
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2008年在东南极阿曼达湾帝企鹅聚集区附近岛屿开展了野外工作,于岛屿湖泊集水区采集到两个短沉积剖面,分别命名为EPI和PI。根据野外实地考察情况和室内分割样品发现EPI剖面主要为泥炭沉积,含有大量水生藻类;PI剖面为黑色泥质沉积,散发出浓烈的粪臭味,沉积物中含有大量的幼年帝企鹅绒毛和少量的残骨。对EPI和PI剖面沉积物、当地风化母岩及水生湖藻进行了部分生源元素和重金属元素浓度分析与对比,结果显示EPI剖面元素含量主要来源于背景母岩和湖藻沉积。PI剖面为帝企鹅粪土沉积序列,沉积物中的TC、TN、TP、Cu、Zn、Hg和Se的含量远远高于风化母岩中的浓度,其主要来源于帝企鹅粪的输入,而Pb元素主要来源于当地风化母岩的贡献。本研究首次显示帝企鹅活动同样可以为南极贫瘠的陆地湖泊系统带来大量的营养物质,但同时也输入了大量的重金属污染元素。 相似文献
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对东南极拉斯曼丘陵莫愁湖ZH沉积柱进行了生态地质学的研究,通过AMS-14C定年构建年龄框架,采用550℃烧失量、粒度和元素地球化学指标等,恢复了中晚全新世该地区较高分辨率的湖泊生物量记录。结果显示,距今6600-6100年、5400-4800年、4650-3750年和3500年-2850年为莫愁湖生物量高值期,气候相对温暖适宜,湖泊生产力旺盛;距今6100-5400年、4800-4650年和3750-3500年为湖泊生物量低值期,气候相对寒冷,湖泊生产力相对较弱。而且在整体较暖的气候环境下,出现了其它无冰区沉积物中鲜有记录的距今4800-4650年、4400年前后和3750-3500年的气候快速变冷事件。根据莫愁湖湖泊生物量恢复的东南极拉斯曼地区高分辨的气候变化特征,与太阳活动强度和东南极大陆冰芯记录相吻合,为东南极中晚全新世多样的气候格局研究提供了新的依据。 相似文献
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对南极菲尔德斯半岛地区采集的水体、土壤、苔藓、粪便和生物介质中16种多环芳烃(PAHs)进行了分析,考察了不同环境介质中PAHs的含量分布特征及其环境行为。结果表明,水体、土壤、苔藓、粪便和生物中∑PAHs浓度分别为34.9—346 ng·g-1(mean=184)、68.9—374 ng·g-1(mean=188)、122—894 ng·g-1(mean=251)、197—293 ng·g-1(mean=245)和137—443 ng·g-1(mean=265)。与其他地区相比,5种介质中2+3环PAHs的比例超过0.5,而5+6环PAHs的比例则0.2,说明大气传输是菲尔德斯半岛地区PAHs来源的主要途径。通过PAHs在土壤-苔藓(logQSM)、生物-海水(logQOW)和企鹅肌肉-企鹅粪土(logQPD)中的浓度比值与其理化参数的研究发现,logQSM与logpoL和logKOA成显著线性关系,logQOW和logQPD与logKOW成显著线性关系,表明不同环境介质间污染物浓度比值可以看作PAHs在极地偏远地区气-固分配行为以及在生物体内分配行为的镜像。 相似文献
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《湿地科学》2015,(5)
在闽江河口塔礁洲采集土样,在室内设置4个实验组,分别添加盐度为5‰、15‰和25‰的人造海水以及盐度为0‰的去离子水,通过室内淹水厌氧培养实验,研究模拟海水入侵对淡水洲滩土壤潜在反硝化速率的影响。结果表明,培养1 d,盐度为0‰的实验组土壤的潜在反硝化速率最大,其次是盐度为5‰的实验组,盐度为15‰的实验组土壤的潜在反硝化速率更低,盐度为25‰的实验组土壤的潜在反硝化速率最小,盐度为0‰实验组的土壤潜在反硝化速率显著高于其他实验组(p0.05);培养3 d,盐度为25‰的实验组土壤的潜在反硝化速率最大,其次是盐度为5‰的实验组,盐度为15‰的实验组土壤的潜在反硝化速率更低,盐度为0‰的实验组土壤的潜在反硝化速率最小,盐度为0‰实验组的土壤潜在反硝化速率显著低于其他实验组(p0.05);培养3 d以后,各盐度实验组之间的土壤潜在反硝化速率无显著差异(p0.05)。盐度对淡水洲滩土壤潜在反硝化速率的影响可能是短暂的,随着时间的延续,影响可能消失。指数函数模型较好地描述了4个盐度实验组的土壤潜在反硝化速率与培养时间的关系;除盐度为0‰的实验组,其他盐度实验组的洲滩土壤反硝化活性都随时间的推移而增强;洲滩土壤有较好的潜在脱氮效率,整个培养期以盐度15‰实验组潜在脱氮效率最大,潜在脱氮总量为(436.54±45.04)mg/kg,潜在脱氮效率为(87.31±9.01)%。 相似文献
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大量的古气候资料和现代器测数据表明,最近100年来北极气候经历了明显的变暖过程,这必然会对脆弱的极地湖泊生态系统产生影响。以北极新奥尔松地区的湖泊沉积柱样为研究对象,对其中4种色素(叶绿素及其衍生物CD、总胡萝卜素TC、蓝藻叶黄素Myx和颤藻黄素Osc)进行了分析,结合其他物化指标如碳酸钙含量、TOC等,从历史演化的角度重点探讨了新奥尔松地区最近100年以来湖泊初级生产力演化过程。结果表明,在相对寒冷的小冰期,气候对湖泊中藻类的生长不利,湖泊生产力下降,沉积物中色素含量出现低值,生物硅含量降低;表层5cm(对应约1890AD)沉积物中有机质含量显著升高,各色素含量均明显增加,表明小冰期后气温上升,导致湖泊藻类生长迅速,湖泊生产力大大提高,但此时生物硅仍保持在相对较低的水平,这可能与其他藻类的竞争生长有关。最近100年,沉积物中Osc/Myx比值不断降低,表明该湖泊中蓝藻含量不断上升,暗示北极地区人类活动的增强可能导致湖泊营养水平增加。 相似文献
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温度和水分对科尔沁沙质草地土壤氮矿化的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
土壤氮矿化对陆地生态系统初级生产力起决定性作用,但其影响因素较多,其中温度和水分最为重要。研究沙质草地土壤氮矿化对温度和水分的响应,对预测全球变化对沙质草地生态系统结构和功能的影响具有重要作用。因此,通过开顶式气室(OTC)模拟增温和人工调控田间持水量的方法对科尔沁沙质草地的土壤进行原位培养,分析温度和水分对土壤氮矿化作用的影响。结果表明:无论温度如何变化,科尔沁沙质草地土壤氮净矿化/硝化速率随着田间持水量的增加而明显提高。净硝化速率和净矿化速率在田间持水量为9.5%时最大,田间持水量达到时12.5%明显下降。增温使沙质草地土壤氮矿化显著变化,但增温的效应与田间持水量存在一定的关联。在相对适宜的田间持水量条件下(田间持水量为6.5%~12.5%),OTC增温可以使科尔沁沙质草地的土壤氮矿化/硝化速率显著提高;但是在田间持水量处于相对较低或者过高的状态下,该地区土壤的净氮净矿化/硝化速率对温度增加的响应不明显。 相似文献
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通过分析南北极地区文献数据库 ( AAR CD- ROM) ,极地文献数量、极地主要学科文献数量、极地冰川学科及其分支的文献数量在不同时期的发展变化情况 ,得出的主要结论有 :自 1 70 3年有第一篇极地文献到 1 90 0年间 ,极地文献数量不多 ,1 90 0年左右时间的文献量有一个增量 ,从1 957～ 1 958年的国际地球物理年以来 ,南极研究得到很大发展 ,北极研究则是在 1 970年以来有更大的发展 ,这样的发展势头继续保持着 ;极地研究的有大量的极地冰川文献 ,其次是极地海洋、极地地质、极地生物等学科文献 ;南极地区学科侧重点有天文、大气、地质、生物等学科 ,北极地区侧重在海洋、资源、环境等学科 ;南极研究中发展最快的学科有环境科学、信息科学 ,在北极地区 ,环境科学、生物科学、信息科学和医学的发展较为迅速 ;极地冰川学科与其它学科产生交叉研究 ,出现了一些新的分支 ,学科交叉发展和分支现象在极地的其它极地学科领域也普遍存在 ,也是极地学科发展变化的趋势之一。 相似文献