【摘要】：企鵝是南極最具代表性的海洋生物,也是南大洋生態(tài)系統(tǒng)中的高級捕食者和氣候環(huán)境變化的敏感指示生物。企鵝的生存強(qiáng)烈依賴于特定的大氣、陸地和海洋環(huán)境。本項研究選擇東南極西福爾丘陵北部的長半島作為南極無冰區(qū)的典型代表,以現(xiàn)代及廢棄企鵝聚落周邊的水系糞土沉積物和糞土沉積剖面、地表及地層中的企鵝殘體(羽毛、殘骨、蛋殼等)為主要研究載體;應(yīng)用沉積學(xué)、古氣候?qū)W、元素、同位素、有機(jī)地球化學(xué)等多學(xué)科交叉研究方法,在不同時間尺度上恢復(fù)當(dāng)?shù)厝率酪詠淼钠簌Z生態(tài)歷史,包括其種群數(shù)量、食物結(jié)構(gòu)、聚落建立與廢棄等方面的演化過程及其對多種氣候要素變化的響應(yīng),發(fā)現(xiàn)其在多重時間尺度上呈現(xiàn)出多樣性的變化模式和驅(qū)動機(jī)制。(1)末次冰期-全新世轉(zhuǎn)換過程中的企鵝登陸利用長半島一根含糞湖泊沉積柱,研究了當(dāng)?shù)氐哪┐伪麣v史和企鵝居住歷史.通過對沉積柱的年代框架和一個粗粒碎屑層的巖性分析,確定了當(dāng)?shù)啬┐伪臅r間為15.6 kyr BP,早于此前人們的認(rèn)識�；诘厍蚧瘜W(xué)元素和基巖背景值的對比,判定當(dāng)?shù)仄簌Z聚落在約14.6 kyr BP開始建立,其后種群數(shù)量處于長期增長趨勢,到中全新世的約6740 yr BP隨氣候適宜期開始快速增長。這是目前東南極末次冰盛期以來最古老的企鵝活動的地質(zhì)記錄,其種群變化過程與區(qū)域氣候變暖過程相吻合,亦與基因?qū)W研究所恢復(fù)的末次冰期以來的棲息地擴(kuò)散過程相一致。結(jié)合南北極其它地區(qū)鳥類在全新世的棲息地擴(kuò)張過程,提出冰期-間冰期轉(zhuǎn)換過程中,適宜的無冰棲息地的出現(xiàn)是企鵝數(shù)量增長和活動范圍大幅擴(kuò)大的主控因素。(2)過去兩千年企鵝與磷蝦數(shù)量的百年-亞百年級震蕩利用長半島較年輕的兩根湖泊糞土沉積柱,通過P/A1和碳氮穩(wěn)定同位素指標(biāo),重建了一千多年來企鵝種群數(shù)量和食譜變化,并以后者推斷了普里茲灣冰間湖夏季磷蝦數(shù)量的變化。從百年和亞百年尺度的波動來看,企鵝數(shù)量和磷蝦豐度的變化均與太陽輻射表現(xiàn)出一定程度上的同相變化,反映了南極生物生態(tài)在食物鏈上的級聯(lián)效應(yīng)。太陽輻射通過改變南大洋表層海水的光照有效性和光合作用強(qiáng)度,控制初級生產(chǎn)力從而影響南大洋浮游生物群落和磷蝦數(shù)量,最終影響高級捕食者如企鵝的盛衰。食物有效性的變化是普里茲灣過去千年企鵝生態(tài)變化的主要驅(qū)動因素。(3)過去一千年的企鵝生態(tài)災(zāi)難與聚落廢棄事件在長半島通過地表分布的大量企鵝干尸和快速沉積的廢棄聚落糞土沉積剖面的年代,發(fā)現(xiàn)了～750 yr BP和～200 yr BP兩次年代際尺度的大規(guī)模企鵝死亡和聚落廢棄事件。通過對年代學(xué)、沉積地層、地表形態(tài)等方面的分析,推斷兩起事件可能是由多年代際尺度的長波3模態(tài)下,增強(qiáng)的經(jīng)向水汽輸送和區(qū)域性降水增加導(dǎo)致的,指出在歷史時期較短時間尺度的突變性氣候異�？赡軐ζ簌Z生態(tài)產(chǎn)生災(zāi)難性后果�；谠撃B(tài)下的大氣環(huán)流條件與現(xiàn)代觀測到的變化趨勢的相似性,警示同類事件在未來氣候變化背景下可能更多地出現(xiàn),對南極企鵝的生存帶來新的威脅。
【圖文】：

末次冰期（ＬａｓｔＧｌａｃｉａｌＰｅｒｉｏｄ＾ＬＧＰ）結(jié)gq以來，東南極大陸進(jìn)入溫暖的全新逡逑世氣候，在冰期到間冰期的轉(zhuǎn)化過程中，各地沿岸無冰區(qū)逐漸出露，為企鵝的棲逡逑息繁衍創(chuàng)造了有利條件（Ｍａｃｋｉｎｔｏｓｈｅｔａｌ．，２０１４；圖１．１）。研宄顯示冰期結(jié)束后阿逡逑德利企鵝ａＡ／ｆａｅ）從僅有的避難所逐漸向外擴(kuò)張，形成了今天的棲逡逑息地分布格局（Ｙｏｕｎｇｅｒｅｔａｌ．，２０１５ａ）。隨后，東南極在全新世的氣候經(jīng)歷了一系逡逑列復(fù)雜變化，其中受到廣泛關(guān)注的氣候時期包括早全新世暖期、中－晚全新世暖逡逑期，新冰期等（Ｖｅｒｌｅｙｅｎｅｔａｌ．，２０１１）。與之相應(yīng)地，東南極企鵝的種群動態(tài)包括逡逑數(shù)量、食譜、棲息地分布等方面隨全新世氣候發(fā)生了顯著波動，，表現(xiàn)出＇多樣性的逡逑響應(yīng)模式和響應(yīng)機(jī)制。本節(jié)將簡要概述東南極在末次冰斯以來的氣候變化和企崣逡逑活動的地質(zhì)記錄。逡逑１．１．１冰期－間冰期轉(zhuǎn)換及早全新世逡逑東南極莊冰期－間冰期轉(zhuǎn)換過程中時冰消記錄繁多，包括冰川覆蓋地區(qū)的Ｂｅ逡逑同位素測年、大陸架及海岸帶冰Ｍ沉積物的Ｃ同位素測年、基于冰芯記錄的冰蓋逡逑厚度重建和大陸尺度的冰蓋模型等，其結(jié)果亦由于研宄材料和地點的不同而呈現(xiàn)逡逑２逡逑

（Ｒａｐｈａｅｌ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１６）。最近，Ｙａｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．邋（２０１８）發(fā)現(xiàn)小冰期增強(qiáng)ＡＳＬ通過影響區(qū)逡逑域改性的繞極深層水（ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ｃｉｒｃｕｍｐｏｌａｒ邋ｄｅｅｐ邋ｗａｔｅｒ，邋ＭＣＤＷ）上涌強(qiáng)度和冰間逡逑湖大小影響海洋生產(chǎn)力和磷蝦數(shù)量，進(jìn)而導(dǎo)致小冰期企鵝數(shù)量增多（圖１．７），為逡逑研究歷史時期南極企鵝生態(tài)與氣候變化的關(guān)系開辟了新的方向。逡逑Ｓｏｕｔｈｅｒｎ邋Ａｎｎｕｌａｒ邋Ｍｏｄｅ邋（ＳＡＭ）逡逑Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ邋Ｐａｔｔｅｒｎｓ逡逑－３０°Ｓ逡逑ｉａｆｗ邐ｉｓｏ°ｗ逡逑＂５０邐０邐５０邐－０．３邐－０２邐－０．１邐０邐０１邐０２邐０３逡逑ＧＥＯＰＯＴＥＮＴＩＡＬ邋ＨＥＩＧＨＴ（ｍ）邋ＷＩＮＤＳＴＲＥＳＳ邋（ｄｙｎｅ邋ｃｍ２）逡逑Ｐｏｓｉｔｉｖｅ邋Ｓｏｕｔｈｅｒｎ邋Ａｎｎｕｌａｒ邋Ｍｏｄｅ邋（ＳＡＭ）邋ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ邋ｓｔｒｏｎｇｅｒ邋ｌｏｗｓ邋ｏｖｅｒ邋Ａｎｔａｒｃｔｉｃａ逡逑ａｎｄ邋ｓｔｒｏｎｇｅｒ邋ｈｉｇｈｓ邋ｏｖｅｒ邋ａｄｊａｃｅｎｔ邋ｏｃｅａｎ，邋ｗｈｉｃｈ邋ｒｅｓｕｌｔｓ邋ｉｎ邋ｈｉｇｈｅｒ邋ｗｉｎｄｓ．邋Ｐｏｓｉｔｉｖｅ逡逑ＳＡＭ邋ｈａｓ邋ｂｅｅｎ邋ｌｉｎｋｅｄ邋ｔｏ邋ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ邋［Ｃ０２］邋ａｎｄ邋ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ邋ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ邋ｏｚｏｎｅ．逡逑圖１．５正相位ＳＡＭ標(biāo)志著南極更強(qiáng)的低壓和南大洋更強(qiáng)的高壓
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P467;Q958

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本文編號：2620650