生物标志物
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泥炭沉积的类脂化合物(正构烷烃、脂肪醇、脂肪酸、甾酮、三萜类化合物和类异戊二烯、直链酯类等)、纤维素中C,H,O 同位素,以及泥炭腐殖化度和孢粉、生物化石等都是恢复古环境的良好指标。虽然泥炭的这些气候代用指标能够反演古环境的相对干湿、冷暖,但并不能定量地给出温度值的大小。
1、GDGTs(甘油二烷基甘油四醚脂)
研究较多的GDGTs化合物主要包括类异戊二烯类(GDGT-0~GDGT-4)和支链类(I~III)两大类,类异戊二烯GDGTs被认为是古菌细胞质膜中所特有,是古菌存在的生物标志化合物。
与该指标的相关内容:
(1)CBT:环化指数(the Cyclisation ratio of Branched Tetraethers)
(2)MBT:甲基化指数(the Methylation index of Branched Tetraethers
(3)研究发现支链GDGTs 结构中甲基个数(MBT指数)主要受当地年平均大气温度(MAAT)影响,其次受环境pH影响;支链GDGTs结构中环戊烷个数(CBT指数)主要受环境pH控制。
(4)环化指数(CBT)/甲基化指数(MBT)是近年来根据支链四醚膜类脂(GDGTs)提出的定量化重建土壤pH和陆地年平均大气温度(MAAT)的生物标志物指标。
(5)Weijers等人提出的MBT/CBT 指标在近海、湖泊沉积中都得到了较好应用,并依此将MBT/CBT 指标应用到泥炭沉积中,讨论了指标在泥炭沉积中的适用性和应用潜力。文章发表在2007年的《Geochimica et Cosmochimica Acta》上。
(6)许云平等利用GDGTs来重建全新世渤海湾有机碳的来源及沉积能量(2010年国家自然科学基金项目)。由GDGTS衍生出的指标BIT比值可用作湖相、河口、滨浅海环境沉积物中判识有机质来源的重要指标。
(7)高效液相色谱-质谱仪(HPLC-MS)进行GDGTs分析(当前存在的主要问题)。
2、脱-A-三萜烯系列化合物(属脂肪族)
脱-A-三萜类是地质体中重要的生物标志化合物,已在石油和各种沉积物中多有报道,认为是高等植物三萜类经光化学和/或微生物氧化使得A环丢失的降解产物。该系列化合物在沉积物中的出现一方面说明被子植物的输入,另一方面显示A环的丢失是高等植物五环三萜类较为普遍的转换途径。
与该指标的相关内容
(1)可反映气候的干湿、温度高低以及沼泽水位的高低;
(2)研究发现,该指标在泥炭中的积累与沼泽发育期生物群落结构组成差异密不可分;(3)脱-A-三萜烯变化序列与植被群落结构演替具有相关性(可以与孢粉、植物大化石的结果相互验证)
(4)GC-MS分析采用惠普6890气相色谱与HP5973质谱联用仪
1、生物标志化合物(又称分子化石)指地质体中源于死亡生物残体的有机分子,它们在有机质演化过程中具有一定的稳定性,虽受成岩、成土等地质作用的影响,但基本保存了原始生物生化组分的碳骨架,记载了原始生物母质的相关信息,具有一定的生物环境指标意义。
2、基于气候变化沼泽植被的变化,在相当大的地域范围内沼泽植物也会发生相似的变化规律,同时,泥炭地周围的植被也一定会发生变化。泥炭层作为一种沉积地层,是泥炭沼泽环境与邻近区域地质环境作用的产物。因此,保存于泥炭地层中的生物标志物在评价植物输入、重建古植被方面具有重要作用。当气候环境发生一定程度的变化时,与气候变化相关的沼泽植物的一些脂类化合物将随之发生变化,可以利用泥炭柱芯剖面上脂类化合物类型、含量和分布的变化反演沼泽植被演替。
3、以我国东北三江平原地区高分辨率湖相--泥炭交互沉积序列为例,开展生物标志化合物的研究,以揭示全新世以来特别是近2000年以来三江平原地区古温度、古气候、古植被的变化。
4、其难以像孢粉一样能鉴别出具有不同生态意义的生物科属,主要记录原地植被的变化过程,而孢粉反映的是区域性植被的平均信号。分子化石在植被种属的明确解释上可能要部分依赖于孢粉,反过来分子化石也有助于提高孢粉分析科属种的鉴定能力。但分子化石对细节变化的敏感度要优越于孢粉。