青藏高原湖泊沉积物中结合态bGDGTs的分布特征及其环境指示意义

Branched Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers (bGDGTs) have been extensively studied in recent decades due to its application to reconstruct continental temperature history. Plenty of work have been done to evaluate the fidelity of extractable bGDGTs in paleo-environment studies. As another mode of occurrence of bGDGTs, bound bGDGTs that occluded by organo-mineral assemblages were resistance in various environment. They would contain more paleo-evironmental information especially for the ancient samples. However, few attempts have been made to investigate the distribution and deposition of bound bGDGTs, which hinder the application of bound bGDGTs proxies. The widespread of lakes in Tibetan Plateau makes it an ideal place to explore the relationship between bound bGDGTs and other environmental factors. The meromictic lake, Dagze Co, has distinct seasonality in turnover process and anoxic environment which is suitable for biomarker preservation. Therefore, in this study, we will investigate 1) the distribution of bound bGDGTs in lacustrine sediment of Tibetan Plateau and its controlling factors; 2) the deposition processes of bound bGDGTs at estuary, shallow and deep zone of Dagze Co and the influential factors; Moreover, a high resolution bound bGDGTs record based on the sediment core of Dagze Co will be compared with instrumental data and other biomarker record to discuss how did the deposition process of bound bGDGTs response to environmental change. The result of this study will shed light on the application of bound bGDGTs proxies in paleo-environment studies.

支链甘油二烷基甘油四醚类化合物（bGDGTs）是近年来定量重建陆地古温度的重要指标，大量研究验证了可提取态bGDGTs与温度的转换关系。结合态bGDGTs被包裹于有机质-矿物团聚体内，较可提取态稳定性更高，具有保存古老地层温度信息的潜力。然而目前对结合态bGDGTs的空间分布特征与现代沉积过程缺乏研究，限制了对其环境指示意义的讨论。青藏高原湖泊广布、类型众多；达则错季节性显著、有机质保存条件优越。因此，本项目拟1）调查青藏高原湖泊表层沉积物中结合态bGDGTs的空间分布特征及其影响因素；2）基于达则错结冰期、非结冰期河口-浅水-深水处不同深度悬浮颗粒物，查明季节尺度结合态bGDGTs的现代沉积过程；利用达则错高分辨率沉积柱，对比近40年来的气象资料和其他记录，探讨年际尺度结合态bGDGTs的沉积过程响应环境变化的机制。本项目研究成果将为讨论结合态bGDGTs的环境指示意义提供重要依据。

甘油二烷基甘油四醚类化合物（GDGTs）是细菌和古菌细胞膜的重要组成部分之一，近年来被广泛用于重建地质历史时期环境变化。大量研究讨论了影响GDGTs含量与组成的因素，并建立了一些系列转换方程用于重建过去环境变化。结合态GDGTs是GDGTs重要的赋存状态之一，然而目前对其来源、含量、组成及其影响因素了解有限。 .本项目分析了青藏高原8个典型湖泊表层沉积物和达则错浅水、深水重力钻的GDGTs赋存状态、理化性质，结果表明：1）结合态GDGTs与游离态GDGTs记录的环境信息存在差异，游离态是陆源输入与湖泊自生的混合信号，而结合态GDGTs中湖泊自生来源比例更大；2）湖泊微生物群落结构是影响结合态GDGTs组成的主要因素，合适的有机质保存条件（粒度、粘土矿物）是结合态GDGTs存在的必要不充分条件。3）过去200年以来达则错的气候-环境-生态体系变化可以分为两个阶段：阶段一从1818AD-1918AD，这一阶段湖泊营养盐含量、流域化学风化强度基本稳定，浮游动物数量较低；季风强度与外源输入存在一定波动，浅水区浮游藻类与细菌、古菌群落响应较大，深水区细菌与古菌组成方面也有响应。阶段二可划分为两个亚阶段，阶段IIa从1918AD到1980AD，这一阶段季风缓慢减弱，达则错营养盐含量逐渐升高，造成浮游动物含量显著增加，浮游藻类生产力下降，产甲烷古菌含量逐渐降低。外源输入存在较大波动，在深水区粒度与细菌组成都有体现。阶段IIb从1980s至今，达则错沉积过程、细菌与古菌群落基本稳定，但是营养盐、浮游动物等出现了较大变化，可能反映了人为活动对达则错生态系统的影响。4)达则错气候-营养盐-浮游动植物-微生物系统相互作用的机制可以总结为：季风系统一方面通过水动力影响湖泊分层情况，导致溶解氧变化进而改变微生物（细菌、古菌）群落；另一方面季风强度影响湖泊营养盐含量，通过浮游动物和浮游植物生产力影响湖泊溶氧情况，进而影响细菌、古菌群落结构。本项目研究结果对于结合态GDGTs指标的进一步发展、理解青藏高原生态系统对环境变化的响应具有重要意义。.