富钴结壳层分子化石及单体碳同位素- - 追索PETM事件菌藻微生物繁荣或衰落与集群绝灭的关系

本研究试图通过对过去气候变暖事件的研究来更好地理解气候变暖与海洋生物危机发生时的特殊生态系统、及生态系统底层状况和作用及其极端气候菌藻微生物的响应。本项目拟利用大洋海山富钴结壳分子地层记录来开展三个关键时段的研究，重点是PETM事件（中白垩纪-早第三纪、白垩纪-更新世）。利用分子化石中特定菌藻生物标志物及其单体碳同位素，来提取富钴结壳地层中菌藻微生物繁荣或衰落的信息（结合超微化石）；联合应用环境替代标志物的精细结构、分子组合特征指数- - 追索菌藻微生物繁荣或衰落与PETM事件之间某种联系的证据；通过不同时间尺度、不同空间的分子化石地层对比- - 建立富钴结壳地层记录的有效参数与现代环境参数（大洋表层沉积物）的定量关系，进而探索极端气候菌藻微生物繁盛或衰落与底栖有孔虫集群绝灭的关系。我们就有可能回答出：极端气候对菌藻微生物群落结构及其生产量的影响到底有多大？以及这一过程对其吸收CO2的可能影响。

本项目通过对过去气候变暖事件的研究来更好地理解气候变暖与海洋生物危机发生时的特殊生态系统、以及极端气候下菌藻微生物的响应。利用大洋海山（马尔库斯-威克海山区和麦哲伦海山区）富钴结壳分子化石和微体化石地层记录来开展三个关键时段的研究，重点是PETM事件（古新世-始新世）。通过利用了钙质超微化石和分子化石（特定菌藻生物标志物）来提取富钴结壳地层中菌藻微生物繁荣或衰落的信息；联合应用环境替代标志物的精细结构、分子组合特征指数——追索菌藻微生物繁荣或衰落与地质事件事件之间某种联系的证据；通过不同时间尺度、不同空间的分子化石地层对比——建立富钴结壳地层记录的有效参数与现代环境参数的定量关系，进而探索极端气候菌藻微生物繁盛或衰落与全球生物群绝灭或更替的关系。重点对麦哲伦海山区富钴结壳进行了超微化石生物地层学研究，根据钙质超微生物印痕和化石种群划分出时代：白垩纪（或更古老）、古新世（晚期），始新世（早期，中期，晚期），中新世（中期），上新世（晚期），更新世。利用GC和GC-MS在富钴结壳中检出众多分子化石（氯仿“A”、正构烷烃、类异戊二烯烃、甾醇、三环五萜类），根据主峰碳（HM）和分子组合特征指数（ΣC23-/ΣC24+ 、CPI 、Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18、δ13C 组成）变化，研究表明结壳有机质的生物母源是以海洋浮游植物和菌藻类为主、陆源有机质输入非常有限。对钙质超微化石、分子化石和分子有机地球化学变化研究显示，全球界限事件在西北太平洋富钴结壳生长期存在明显响应：在P/E界线 上下（对应85mm）发生生物群落演替，即晚白垩纪生物群分子Watznaueria Barnesae and Zigodicus spiralis 、Broisonia parka的消失和始新世分子组合Coccolthus formosus、Discoaster multiradiatus、Discoaster mohleri 、Discoaster sp大量的出现；典型分子化石参数（饱和烃和主峰碳差异、Pr/Ph、Pr/C17、Ph/C18、甾醇类（C29 、C28 和C27）分布类型、Ts/Tm比值、以及细菌藿烷的变化）在P/E界限间同样变化明显。以上研究表明在富钴结壳85mm附近（约55Ma）钙质超微化石种群演替和分子化石相对含量、分子组合特征变化很好记录了P/E界限的全球性事件。