中國科學技術(shù)大學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。該成果已經(jīng)發(fā)表于《地球物理研究快報》。

風驅(qū)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(guān)鍵要素，它導(dǎo)致了目前西南極冰架的快速消融，驅(qū)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(chǎn)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(zhì)。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?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。

他們研究發(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(guān)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(zhì)導(dǎo)致海洋生產(chǎn)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。

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(tài)地質(zhì)學研究載體，20年來逐漸用于重建南極各地的企鵝種群數(shù)量、食性、棲息地等古生態(tài)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(yīng)用前景。

來源：光明日報