湖泊有机地球化学记录的云贵高原近百年来的环境变化历史
2021-02-01
由于人类活动加剧，在过去的一个世纪里湖泊环境在生态系统层面发生了重大变化。如何有效刻画人类活动对湖泊生态环境的影响一直是学界普遍关注的焦点问题之一。研究发现，除了无机和同位素地球化学以及孢粉学等传统古湖沼学指标，生物标志物法由于能够从分子水平上为有机质的来源和生物地球化学转化提供更为细致的特征信息，其包含有识别有机质来源的“指纹”信息，因此能够更加灵敏、准确地溯源。地球系统科学研究中心贺海波博士与中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点室的研究人员合作，利用抚仙湖两个沉积物柱芯的正构烷烃指标、有机碳（TOC）及其同位素（δ13Corg），以及C/N等指标体系对比研究了人类活动对这一高原深水湖泊的影响。正构烷烃碳优势指数（CPI）、平均链长（ACL）、沉水/漂浮植物与挺水以及陆生植物相对量（Paq）、陆/水生类脂物比值(TAR)在最近一百年来表现出的时间变化模式，反映了水生植物的生产变化。值得注意的是，正构烷烃代用指标体系对环境变化的敏感性要高于δ13Corg和C/N（图.1）。在20世纪50年代以前，这些地球化学指标所记录的微小变化可能是由气候变化引起的，它们代表了湖泊演化的自然阶段。抚仙湖水体富营养化发生在20世纪50年代之后，正构烷烃指标体系呈高幅振动但总体缓慢下降的趋势，与本地区人口增长和土地利用压力的增强相吻合。进入21世纪，随着人类活动的日益加剧，抚仙湖的富营养化程度也进一步加剧，这也从沉积物中的δ13Corg、C/N、CPI、ACL、Paq和TAR观察到的快速升高的现象得到印证。我们的研究结果提供了强有力的分子证据，证实了过去一个世纪以来云南高原湖泊的环境演化与人类活动的增强密切相关。
该研究得到国家自然科学基金项目(42007296、U1612441、41921004、U190220069和41993132011)和云南省基础研究计划(202001BB050023)等的资助，研究成果以“Recent environmental changes in the Yunnan–Guizhou Plateau inferred from organic geochemical records from the sediments of Fuxian Lake”为题发表于人类世领域重要期刊Elementa Science of the Anthropocene上。
图.1 近百年来抚仙湖沉积物有机地球化学参数的时间变化趋势。