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企鹅研究新进展:企鹅对气候变化响应的多样性

( 2013-08-23)

  

       企鹅是南极标志性海洋生物,对气候变化响应非常灵敏。历史时期企鹅的变化规律能够为我们预测南极生态系统对气候变化的响应提供科学依据。过去15年来,中国科学技术大学极地环境研究室孙立广课题组提出南极无冰区生态地质学的方法,在环南极地区开展了系统的研究工作,并取得了一系列成果。发现企鹅、海豹、磷虾数量在暖期增加、冷期减少是环南极无冰区的普遍现象,由此提出了环南极无冰区生物适宜期的概念。相关论文发表在Nature等国际核心学术期刊上,被Science等引用,受到广泛关注。

 

       过去4年来,中国科大孙立广、谢周清课题组与美国北卡罗纳大学斯蒂夫教授合作,在更高纬度的罗斯海美国麦克莫多站地区开展了两次多学科联合科学考察,对罗斯海区域企鹅粪土层沉积物进行了研究,通过测定沉积物中的分子标志物,如胆甾醇、胆甾烷醇、植醇、正构烷醇等,恢复了过去700年该地区企鹅、海豹和植被的生态历史,发现该地区从过去1000年来最寒冷的小冰期(公元1500-1800年)开始,海豹聚居区转变为企鹅聚居区。海豹迁徙后企鹅聚集,数量急剧增加,并在小冰期时保持较高水平,而在之后的温暖时期反而有所减少。分析其原因是,在气候寒冷时,南极冰原强烈的下降风吹开了海冰形成了众多的冰间湖,促进磷虾繁殖,为企鹅捕食提供了有利条件。同时,特殊的海湾地形为企鹅提供了避风港。气候转暖,企鹅分散迁徙,聚集地企鹅数量减少。这表明了生态的多样性,即使是相同的物种在不同的环境下对气候变化的响应也可能不同。

 

       与此同时,文章提出企鹅是罗斯海地区生态系统的主导者,进一步证实了企鹅对周围的植被(藻类、地衣)有决定性影响,一方面企鹅排泄物为植被提供了营养,另一方面企鹅的践踏又会阻碍植被生长。总体而言,企鹅增加有利于藻类而不利于地衣的生长。本研究为在更多地区开展研究,以全面理解气候变化对生态系统多样性的影响具有重要意义。

 

 

       8月22日,该成果以“Increase in penguin populations during the Little Ice Age in the Ross Sea, Antarctica” 为题发表在自然出版集团的Scientific  Reports上。博士生胡启后为并列第一作者。评审专家均认为该项发现非常有意义。Nature 网站8月23日头版头条、Nature亚洲太平洋新闻、英国广播公司(BBC) 、洛杉矶时报(Los Angeles Times)、美国全国广播公司(NBC)等国际媒体纷纷报道。

 

       本项研究得到财政部国家海洋局极地办极地专项、国家自然科学基金和中央高校基金等的资助。 

 

(地球和空间科学学院极地环境研究室)

 

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