长江口外上升流区微生物四醚膜脂的来源与分布及环境意义

Recentlly, the tetraether lipids (GDGTs) in marine environment are the hot topics to study the environment and climate change. The paleothermometer based on GDGTs are effectively applied to rebuild the sea surface temperature records in open seas. However, they have not been studied in the upwelling areas with active hydrodynamics till now. In this study, the compositions and distributions of intact polar GDGTs (IP-GDGTs) and core GDGTs (C-GDGTs) in suspended matters, surface sediments and core sediment in upwelling and its adjacent area will be analyzed accompanying with the DNA analysis. Based on this, the correlation between GDGTs and microbe communities in suspended matters in different water depth will be analyzed, and the controlling factors and their mechanism will also be studied. Furthermore, the distributional difference of GDGTs in surface sediments between upwelling and normal sea area will be distinguished, and the source of GDGTs in upwelling surface sediment will be obtained. After this, the controlling factors will further be distinguished by statistic methods, and their implication of environment change will be discussed. Lastly, the index of environment change will be built based on the distribution of GDGTs in core sediment. This study is not only the premise to rebuild the environment change of upwelling area using GDGTs, but also to give an academic support for the GDGTs to index the characteristics of upwelling. Above all, this study will accelerate the GDGTs application in special marine environment.

海洋沉积物中微生物来源的四醚膜脂（GDGTs）是近年来环境与气候变化研究的热点之一，基于GDGTs的温标在开阔海域得到有效应用。然而，对水动力条件比较复杂的上升流海域目前还没有很好的解析。本项研究拟以长江口外上升流区表层沉积物、悬浮颗粒物以及典型站位岩芯为主要研究对象，分析不同研究对象中IP-GDGTs和C-GDGTs的组成和分布，结合16S rDNA等分子生物学分析，确定表层沉积物中GDGTs的来源；探讨GDGTs在沉降过程中可能发生的生物地球化学过程，剖析影响上升流区GDGTs组成和分布的主控因子及机制，探讨GDGTs从上升流区到非上升流区的变化特征；辨析其所蕴含的环境信息；并在岩芯反演与器测资料的基础上，构建其环境指示指标。本项研究不仅为GDGTs在上升流区的环境与气候变化重建提供理论基础，同时也为辨析GDGTs能否指示上升流的特征提供理论支撑，推动GDGTs在特殊海洋环境中的应用。

本项研究通过对长江口外A断面表层沉积物、冬夏两季悬浮颗粒物中脂类含量和组成的分析，辨析沉积物中iGDGTs的分布与不同季节、不同层位悬浮颗粒物中iGDGTs的组成和分布关系，结合分子生物学分析，探讨沉积物中iGDGTs的主要来源（层位和季节），主要获得以下主要进展：.1..河道悬浮颗粒物中的iGDGTs远低于河口悬浮颗粒物中的iGDGTs的含量，表明近海表层沉积物中的iGDGTs主要来源于海洋自生古菌的沉降；.2..冬季悬浮颗粒中的iGDGTs整体低于夏季悬浮颗粒物中iGDGTs的含量，在上升流区域，冬季表层悬浮颗粒中的iGDGTs高于底层中的含量，而夏季表层悬浮颗粒物中的iGDGTs略低于底层悬浮颗粒物中的iGDGTs的含量，表明长江口外表层沉积物中的iGDGTs主要来源于夏季古菌的贡献.3..上升流区表层沉积物中的iGDGTs除来源于Thaumarchaeota外，还有部分来源于MCG和Euryarchaeota，从而造成iGDGTs的分布与非上升流区不同，这可能是造成TEX86指标偏移的原因。.4..无论夏季还是冬季，悬浮颗粒物中OH-GDGTs与iGDGTs的比值随着水深的增加而降低，表明OH-GDGTs较iGDGTs更多地来源于生活于表层的古菌，这也是基于OH-GDGTs的RI-OH指标比TEX86能更好地指示海水表明温度的原因。. 本项目的实施使我们进一步认识特殊环境下iGDGTs的来源及其对环境的响应，为更好地利用基于iGDGTs的指标提供理论基础，在总结成果的基础上发表SCI论文4篇，培养了一批博士-硕士-本科生的人才队伍，为海洋事业的发展贡献微薄的力量。