2018年10月10日，国际知名地学杂志《Earth and Planetary Science Letters》以“Evolutionary driven of Gephyrocapsa coccolith isotopic vital effects over the past 400 ka”为题在线发表了我院刘传联教授团队的最新研究成果。
颗石藻是一种重要的海洋钙质超微浮游藻类，如同有孔虫钙质壳体，方解石质颗石的各种元素地球化学参数可作为古海洋、古气候研究中的重要指标。然而由于颗石藻同时具有钙化作用与光合作用，这两种生理作用都会对颗石形成时其氧碳同位素的分馏产生影响，使颗石方解石的氧碳同位素组成偏离无机成因的碳酸钙，这种偏离现象称之为“生命效应”。研究这类生命效应对颗石藻在古海洋学中的应用有重要意义，例如可能直接利用颗石方解石碳同位素推算海水中溶解二氧化碳的浓度，或者在烯酮重建二氧化碳指标中对其中的b值进行更好的校正。
本研究通过对不同属种颗石化石的提纯，获得了重量含量超过80%的Gephyrocapsa颗石样品，并对此样品进行了氧碳稳定同位素测定和元素比值Sr/Ca测定。同时研究也重建了过去40万年来西太平洋暖池核心区颗石藻生产力的变化。研究发现颗石藻Gephyrocapsa属种的演化会对其方解石质颗石的稳定同位素产生影响。在中布容期，颗石藻主要为较小的Gephyrocapsa caribbeanica，往后逐渐演化为较大的Gephyrocapsa oceanica，同时对应的氧碳同位素生命效应逐渐变负。研究认为颗石大小对应的颗石藻钙化作用对碳同位素的分馏有重要控制作用，形态更大的颗石其单位时间内钙化作用速率越高，那么由于瑞利分馏作用，钙化形成的颗石具有更低的碳同位素组成。同时氧碳同位素生命效应之间具有极高的相关性，这也表明了在钙化过程中二氧化碳羧化或碳酸化过程中的化学动力学的效应。在氧同位素8期之后，分离的颗石种群主要为Gephyrocapsa oceanica，同位素的生命效应也具有明显的冰期间冰期变化，并且与由颗石Sr/Ca比所反映的生长速率有良好的相关性。这说明，除与颗石大小有关的钙化速率外，颗石藻的生长速率对其也有一定的影响。
图1. （A）颗石藻Gephyrocapsa生长速率与（B）颗石氧碳同位素生命效应，（C）颗石形态参数（大小、重量、厚度）及（D）颗石K值与PIC:POC估值之间的对比。
本文第一作者为我院博士后金晓波，通讯作者为刘传联教授。该研究获得国家自然科学基金（91428310，91428309，41376047，41530964）的支持。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.09.010