基于母源藻种属差异建立青藏高原烯酮-温度转换方程及其应用

Since future prediction remains highly uncertain, it is necessary to carry out quantitative temperature reconstructions that could help to predict the amplitude of temperature and improve climate modeling, and more importantly, to better understand the mechanisms of climate. Long-chain alkenones have been widely used as quantitative temperature proxy around the world, however, alkenone-producing haptophytes are genetically much more diverse in lakes compared to marine realm. Different species of haptophyte algae with different sensitivities to temperature variations, thus presenting a significant challenge to the use of lacustrine alkenones for paleotemperature reconstructions. The Tibetan Plateau(TP) is one of the most sensitive areas that has already been affected dramatically by climate change. Due to its widely distributed lakes, TP is an ideal region to quantitatively reconstruct temperature using alkenones. This proposal intends to combine organic geochemistry with molecular biology, to establish long chain alkenone-temperature transfer functions according to cluster analysis of alkenone-producing species, which would be applicable for TP lakes, meanwhile, to obtain past haptophyte species composition of Kunggyu Co, a lake in southwestern TP and quantitatively reconstruct Holocene temperature in this region.

古温度定量重建不仅可以为气候模式预测未来增温幅度提供帮助，也有助于理解气候变化机制。长链烯酮是古温度定量重建的重要代用指标，然而利用烯酮重建陆地古温度的研究相对有限，主要原因是湖泊烯酮母源藻种属具有多样性，不同藻类对温度的响应不一致，因此很难建立具有普适性的烯酮-温度转换方程。青藏高原是全球变化研究的关键地区，气候敏感性强，湖泊分布广且数量多，是利用烯酮开展古温度定量重建的理想区域。本研究拟将有机地球化学与分子生物学手段结合，通过提取高原不同湖泊烯酮母源藻种属信息并按相似度分组建立烯酮-温度转换方程；同时在青藏高原西南部公珠错通过获取地质历史时期母源藻种属信息，应用对应种属的转换方程定量重建该地区全新世温度变化。该研究不仅为青藏高原烯酮古温度定量重建奠定基础，也为气候模式预测未来增温幅度提供背景值，加深对青藏高原全新世气候变化机制的理解。

青藏高原，又被称为“第三极”、“亚洲水塔”，是亚洲十大主要河流的发源地，其环境变化与我国及周边国家百姓的生活密切相关。由于青藏高原平均海拔超过4000 m，青藏高原对于全球气候变化的响应十分敏感。近50年来的变暖超过全球同期平均升温速率的2倍，达到0.3~0.4oC/10年。在升温背景下，青藏高原水资源和生态系统受到了严重的威胁。准确预测青藏高原未来温度变化对于该地区可持续发展十分重要，因此有必要在不同时间尺度下开展青藏高原过去温度变化趋势及幅度的研究，为评估与应对全球变暖对高原环境的影响提供科学依据。..本项目选取长链不饱和烯酮化合物作为研究对象，希望为高原过去温度的定量重建提供基础。在项目的资助下获得如下认识：1）长链不饱和烯酮化合物在青藏高原湖泊分布广泛，55个湖泊中25个发现了该类化合物；2）在微咸水湖中烯酮化合物分布最为普遍，说明盐度是影响高原湖泊烯酮分布的主要因素；3）对于同一湖泊，产生烯酮的藻类可能并非一种，利用烯酮定量重建高原温度的难点包括如何有效分离不同季节的温度信号；4）利用不同方法开展了烯酮指标-温度转换方程的校正研究的尝试，包括断面校正、原位校正和器测校正。三种方法中，原位校正在青藏高原烯酮转换方程研究中更有前景，相比沉积物样品，利用悬浮颗粒物的原位校正手段建立方程将是今后工作的重点。