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肖杭芳等-G-cubed：首次報道珊瑚骨骼鋅同位素組成及其氣候環(huán)境和生物活動(dòng)意義

撰稿：發(fā)布時(shí)間：2020-11-30

鋅（Zn）是珊瑚生長(cháng)的必需營(yíng)養元素，是珊瑚蟲(chóng)和與其共生的蟲(chóng)黃藻體內300多種酶（如超氧化物歧化酶和碳酸酐酶等）的重要輔助因子，對蟲(chóng)黃藻的光合作用和珊瑚的鈣化至關(guān)重要。海水中的Zn被珊瑚吸收進(jìn)入體內后會(huì )參與各種生物過(guò)程（如蟲(chóng)黃藻的光合作用等），然后被進(jìn)一步輸送到鈣化流體中替代Ca²⁺而保存到珊瑚骨骼文石中。這些復雜的生物過(guò)程可能會(huì )導致Zn同位素分餾效應，而這些生物過(guò)程對氣候環(huán)境變化非常敏感，因此珊瑚骨骼Zn同位素組成可能是示蹤氣候環(huán)境變化和/或生物活動(dòng)的潛在指標。
廣州地化所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室穩定同位素地球化學(xué)學(xué)科組肖杭芳博士研究生和鄧文峰研究員等與天津大學(xué)陳玖斌教授、廈門(mén)大學(xué)石拓教授、自然資源部第三海洋研究所鄭新慶博士等合作，對采自于澳大利亞大堡礁的濱珊瑚骨骼進(jìn)行了月分辨率δ⁶⁶Zn分析，將δ⁶⁶Zn組成與該珊瑚生長(cháng)時(shí)期的各種器測環(huán)境因素（包括海表溫度、徑流量、葉綠素濃度和日照強度）進(jìn)行對比研究以揭示珊瑚骨骼δ⁶⁶Zn變化與氣候環(huán)境因子的關(guān)系；對采自南海北部三亞灣鹿回頭礁區的6個(gè)不種類(lèi)的、以及實(shí)驗室培養的6個(gè)相同種類(lèi)但是共生不同類(lèi)型蟲(chóng)黃藻的珊瑚骨骼δ⁶⁶Zn組成進(jìn)行了分析研究，以揭示生物活動(dòng)對珊瑚骨骼Zn同位素組成的影響。研究結果發(fā)現濱珊瑚骨骼的月分辨率δ⁶⁶Zn組成存在顯著(zhù)的變化（-0.01‰ ~ 0.61‰），但與其他珊瑚氣候和環(huán)境替代指標以及器測環(huán)境參數之間的相關(guān)性較弱；鹿回頭礁區不同種類(lèi)珊瑚骨骼Zn含量（0.2 μg/g ~ 9.39 μg/g）和δ⁶⁶Zn（-0.2‰ ~ 0.13‰）表現出顯著(zhù)的種間差異；實(shí)驗室培養的共生不同類(lèi)型蟲(chóng)黃藻的珊瑚骨骼δ⁶⁶Zn也體現了和蟲(chóng)黃藻類(lèi)型相關(guān)的個(gè)體差異。這些結果可能表明珊瑚骨骼月分辨率δ⁶⁶Zn變化并非是直接由周?chē)Ｋh(huán)境和化學(xué)組成的變化引起的，而是主要受珊瑚生物活動(dòng)控制，復雜的珊瑚內部生物過(guò)程降低了珊瑚骨骼δ⁶⁶Zn作為氣候和環(huán)境替代指標的可能性。該項研究是國際上首次對珊瑚骨骼鋅同位素組成特征及其氣候環(huán)境和生物活動(dòng)意義進(jìn)行報道。

圖1. 澳大利亞大堡礁的濱珊瑚（10AR2）骨骼δ⁶⁶Zn值與其它地球化學(xué)指標（δ¹⁸O 、δ¹³C和Sr/Ca）和氣候環(huán)境因子（海表溫度、徑流量和葉綠素濃度）的對比

圖2. 鹿回頭礁區不同種屬珊瑚體內的Zn濃度和δ66Zn組成

圖3. Zn進(jìn)入珊瑚骨骼的概念圖

        該項研究受中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項（B類(lèi)）（XDB40010306），國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目（2016YFA0601204），南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗室（廣州）人才團隊引進(jìn)重大專(zhuān)項項目（GML2019ZD0308），國家自然科學(xué)基金項目（41722301, 40961144028，41561134037）等聯(lián)合資助，成果近期發(fā)表于Geochemistry, Geophysics, Geosystems。
        論文信息：Xiao, H., Deng, W., Wei, G., Chen, J., Zheng, X., Shi, T., Chen, X., Wang, C., Liu, X., & Zeng, T. (2020). A pilot study on zinc isotopic compositions in shallow‐water coral skeletons. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 21, e2020GC009430. https://doi.org/10.1029/2020GC009430
        鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GC009430

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肖杭芳等-G-cubed：首次報道珊瑚骨骼鋅同位素組成及其氣候環(huán)境和生物活動(dòng)意義

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