“企鵝糞”暗藏生態“密碼”

中國科學技術大學謝周清教授研究小組創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，為探究過去大洋環流的變化及其與生態系統的聯系提供了有力工具。該成果已經發表于《地球物理研究快報》。

風驅動的繞極深層水上涌是影響氣候、環境與生態系統的關鍵要素，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，卻擁有繁榮的生態系統，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，又無法了解大洋環流對生態系統造成的影響。

謝周清研究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。當地的硅藻記錄顯示，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。

他們研究發現，繞極深層水對于羅斯海海冰和生態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，輸入的營養物質導致海洋生產力增加，磷蝦和企鵝數量上升。同時上涌的鎘元素沿食物鏈富集，并隨企鵝糞傳輸到南極大陸上，具備海洋和陸地雙重屬性的企鵝糞成了將南大洋深層環流與生態系統變化相聯系的理想材料。

企鵝糞土沉積物是孫立廣-謝周清團隊于2000年提出的一種生態地質學研究載體，20年來逐漸用于重建南極各地的企鵝種群數量、食性、棲息地等古生態變化，甚至人類活動排放的汞、鉛、有機污染物等。這一研究成果再次拓寬了企鵝糞土沉積物的應用前景。

來源：光明日報