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洞穴石笋生物标志化合物记录的陆地生态系统对全新世温暖气候的负反馈作用

1、第四纪地质与全球变化 > 专题1：石笋记录与洞穴监测

了解陆地生态系统碳循环对气候的反馈作用具有重要意义，它有助于提高人们对全球变暖的预测能力。过去人们主要通过观测或围隔实验来研究这一重大科学难题，然而由于能观测到的记录非常短暂，陆地碳循环对温暖气候起正反馈还是负反馈作用尚存在很大的争议，因此研究更长时间尺度陆地碳循环对温暖气候的反馈作用将是解决这一争议的关键所在。我们以时间跨越最近9000年的湖北省清江和尚洞HS4石笋为载体，第一次研究了石笋中的C16、C18、C22和C24正构脂肪酸，并进行了单体碳同位素（δ13C）分析，以期从更长时间尺度上解决这一长期争议的问题。利用高等植物来源的C24正构脂肪酸的碳同位素值（δ13C24FA）重建了长江中游过去9千年来的植被变化，发现了在全新世大暖期（HCO）和中世纪暖期（MWP）时期C3植物相对比例增加。最为重要的是，我们从低碳数C18脂肪酸中分离出来源于细菌的C18正构脂肪酸的同位素值信号（δ13C18(B)）。结果发现，δ13C18(B)在全新世大暖期和中世纪暖期时相对偏正。这一特征说明了细菌在温暖时期优先利用碳同位素值较正的糖类和淀粉等物质，而这些糖类和淀粉的存在说明了初级生产力超过了生物的呼吸作用，进而说明亚热带地区土壤在温暖时期积累了有机质，从而对气候起负反馈作用。