广州地化所揭示生物活动控制着珊瑚礁系统Mo同位素组成变化

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发表时间: 2019-11-05 15:38:26 单位: 广州地化所


最近,中国科学院广州地球化学研究所稳定同位素地球化学学科组王志兵博士联合西澳大学Malcolm McCulloch教授调查了澳大利亚大堡礁珊瑚骨骼过去四十多年δ98Mo变化的时间序列,同时,调查了中国海南岛鹿回头珊瑚礁不同种类珊瑚的δ98Mo组成差异,并开展了高频度的珊瑚礁海水δ98Mo组成的时间序列观测,剖析了珊瑚骨骼和海洋之间Mo同位素组成差异的控制机制,探究了珊瑚骨骼中δ98Mo对指示生物活动演变历史示踪的可能性。

    造礁珊瑚作为重要的记录海洋气候环境变化历史载体,其骨骼元素和同位素变化(如Sr/Ca、Mg/Ca、U/Ca、Ba/Ca、δ18O、δ13C、以及δ11B)能够很好地反演海洋温度、pH、盐度等气候因素的变化历史。海洋生物活动演变历史是海洋环境变化中重要组成部分,然而目前由于缺乏有效的代用指标,使得人们对海洋生物活动演变历史了解甚少。近几十年来,随着MC-ICP-MS技术的发展,珊瑚骨骼中一些生物性同位素,如Sr、Ca、Li、Mo、Mg、Ba、U、Cr等同位素在分析技术和精度上取得了很大进步,这为尝试反演海洋生物活动演变历史带来了可能性。钼(Mo)是生物固氮酶中不可缺少的元素,具有较强的生物活动性,因而其同位素组成有可能能够反演海洋生物活动历史,不过目前国际上关于这方面的研究工作未见报道。

  最近,中国科学院广州地球化学研究所稳定同位素地球化学学科组王志兵博士联合西澳大学Malcolm McCulloch教授调查了澳大利亚大堡礁珊瑚骨骼过去四十多年δ98Mo变化的时间序列,同时,调查了中国海南岛鹿回头珊瑚礁不同种类珊瑚的δ98Mo组成差异,并开展了高频度的珊瑚礁海水δ98Mo组成的时间序列观测,剖析了珊瑚骨骼和海洋之间Mo同位素组成差异的控制机制,探究了珊瑚骨骼中δ98Mo对指示生物活动演变历史示踪的可能性。结果显示,大堡礁珊瑚δ98Mo变化幅度很大,从0.63‰变化到1.73‰(相对于NIST SRM 3134标准),整体较海水δ98Mo组成(2.05‰)偏轻。研究发现,大堡礁珊瑚骨骼δ98Mo与海水表层温度呈现很好的正相关关系。同时,结合鹿回头不同种类珊瑚和时间序列变化海水δ98Mo变化特征,初步推测珊瑚虫体内生物活动造成了珊瑚骨骼与海洋之间Mo同位素分馏,这种生物活动历史受控于海表温度的变化。该研究暗示了在珊瑚生态系统中Mo同位素有可能能够成为指示生物活动历史的潜在指标。不过在使用之前,仍然需要更多的野外工作和室内培养实验来厘清Mo在珊瑚中生理行为和其同位素分馏机制,尤其是Mo同位素行为与虫黄藻代谢过程之间的关系。

  该研究系统地调查了Mo同位素在珊瑚生态中组成特征和分馏机制,评估了Mo同位素指示生物活动可能性,该项研究工作对于Mo同位素新功能开发和应用提供了新的视角。

  图 1.(a)澳大利亚大堡礁珊瑚和中国海南三亚湾位置;(b)三亚湾鹿回头珊瑚礁;(c)澳大利亚Arlington珊瑚礁。黄色的五角星为采样具体位置。

        图 2. 左图展现了澳大利亚Arlington珊瑚礁过去四十年δ98MoNIST, Mo含量, 以及其他地球化学指标(如,δ13C, SSTcal, 和Δδ18O)变化特征;右图为三亚鹿回头海水Mo含量,δ98MoNIST,温度,潮汐高度,DIC,pH,δ13CDIC 昼夜变化特征。

     

      相关成果发表在Geochimica et Cosmochimica Acta期刊上。该项研究受国家重点研发计划、广州市科学(技术)研究专项重点项目、中国博士后科学基金以及国家自然基金资助。

     论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703719304612?dgcid=rss_sd_all 

  


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