湖泊流域生态系统演化对人类世研究的重要意义

人类世可能成为一个全新的地质时期,以描述人类活动对地球环境造成极为深远的影响,目前已被广泛讨论。湖泊及流域生态系统作为与人类社会最密切的地球单元之一,受到人类活动显著影响,相关研究成果能为理解人类世做出贡献。本文从湖泊流域生态系统和人类世本身特征为切入点,讨论了湖泊及流域生态系统演化对人类世研究的重要意义。我们认为,湖泊具有相对独立的整体,清晰的内部作用关系、完备的理论支持和时空数据支撑,能够为人类世地球各圈层交互作用提供研究框架。湖泊流域生态系统演化的稳态转换与地球环境进入新的地质时期具有诸多相似之处,相关研究成果能够更好地界定人类世开始时间、总体特征以及演变过程和机制。本文指出人类世湖泊及流域生态系统演化研究依然面临诸多挑战,并提出了对未来相关研究的展望。

云南鹤庆古湖晚更新世的孢粉记录及其古气候学意义

本文通过鹤庆古湖沉积物的孢粉记录对该区晚更新世的古植被和古气候进行了恢复。该区末次间冰期和末次冰期内部气候波动性特点与深海氧同位素记录有着较好的可比性，反映在全球变化的背景上，气候的不稳定性同样在本区有明显的响应。而且不同季风区气候资料对比也表明，本区冷湿和暖干的气候组合具有明显的区域特征，末次冰期该区夏季锋面降水增多，而间冰期则与之相反。造成这种区域环境效应的原因，与西南季风区大气环流的复杂性、云贵高原的地貌部位以及由青藏高原地表反照率引起的热力学和动力学过程有关。

沔阳地区一万多年来孢粉记录的环境演变

依据M1孔孢粉组合特征及14C年龄数据，结合孢粉数理统计分析，重建了江汉平原沔阳地区一万多年来的古季风气候变迁序列．研究结果表明，该区气候经历了六个阶段的变化．6．7—4．4kaBP间．为水热配置最佳时期．夏季降水显著增多；3．9－12．7kaBP，气温有所下降，但有效湿度很高，为古云梦泽扩张时期，其湿度的增加既受锋面降水带的影响，同时与长江南移，河床迅速抬高有关．约6kaBP后，人类活动在本区就已存在，人与自然环境的关系由早期的依赖至适应再到改造的逐渐发展过程．

中国湖泊古生态研究进展

湖泊古生态学是古湖沼学的一个主要分支学科,主要通过沉积记录中的各种生物化石指标分析,重建不同时空尺度的湖泊生态系统演化过程,回答生态学、全球变化和环境管理应用方面的议题.本文回顾了国内外湖泊古生态研究的发展历程,在介绍湖泊古生态系列指标和研究基本原理基础上,着重评述了过去20 a来我国湖泊古生态研究取得的主要进展和成果,包括:(1)建立了基于多种生物和生物标记化合物指标进行古气候环境要素(温度、盐度、水体总磷等)定量重建的系列转换函数模型;(2)重点揭示了不同地质历史时期和近百年来湖泊生态环境演变的规律,及其对自然和人为驱动的响应特征与机理;(3)利用古生态记录诊断了湖泊生态系统突变模式与早期信号特征,定量揭示了湖泊生物群落演替与生态系统弹性损失的关系.上述成果为湖泊环境管理和治理提供了重要依据.本文最后对我国湖泊古生态研究进行了展望,提出了今后研究的重点方向.

固城湖晚全新世以来的孢粉组合及环境变迁

本文依据固城湖GD钻孔系统的孢粉分析资料,将井深6.3m岩心所做的孢粉图式,结合^(14)C测年,从下面上分为8个孢粉组合带,进而论述了4000年来该区的植被发展和气候的4次冷暖交替的变化。4次冷期约为3.0—2.5KaB.P.2.0—1.5KaB.P.、1.0—0.8KaB.P.和0.4Ka以来。此外,还根据沉积物中的硅藻分析、有机质δ^(13)C值、有机碳含量及历史记载等资料,侧重讨论了气候及人类活动对湖泊环境演变的影响。

龙感湖近代沉积硅藻组合与营养演化的动态过程

通过龙感湖浅孔沉积物硅藻分析 ,结合2 10 Pb年代测定和消拱对应分析 (DCA)方法 ,恢复近两个世纪以来龙感湖硅藻植物群演替历史和营养动态演化过程。结果表明 ,2 0世纪初期 (190 6AD) ,硅藻种群中小型底栖的Fragilaria类型、Amphoralibyca ,Pinulariasp .等迅速减少或消失 ,而浮游种Aulancoseiragranulata增多 ,与Eu notia类型共同组成优势属种 ,反映龙感湖开始由贫营养状态向中营养状态转变 ,为水体富营养化开始发生时间 ;2 0世纪 70年代初期以来 ,硅藻又逐渐由营附生为主的Cocconeisplacentula ,Epithemiasp .,Gomphonemasp .等占主导地位 ,反映了营养程度的又一次提高 ,并呈现加重趋势。硅藻组合变化反映的湖泊营养级的增加与流域人类活动影响有关 ,早期的湖泊富营养化响应于流域土壤侵蚀速率的增加 ,而

晚更新世以来呼伦湖地区孢粉植物群发展与环境变迁

呼伦湖是我国纬度最高的湖泊。晚更新世以来，由于气候冷暧干湿的多次波动，湖相及河流、风成为主的水上沉积交替变化。通过对该区东露天煤矿沉积剖面１１３块样品进行系统孢粉百分比及浓度分析，划分出８个孢粉组合带。结合１４Ｃ测年数据，确定了该区２００００年以来的气候演变序列。其中１３０００—１０９００ａＢ．Ｐ．的温凉湿润期相当于北欧的Ｂｏｌｌｉｎｇ—Ａｌｌｅｒｏｄ暖期，ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ冷期大约在１０９００—１０６００ａＢ．Ｐ，约１０６００—１００００ａＢ．Ｐ．为全新世初期升温期。全新世中期（７２００—５０００ａＢ．Ｐ．），气候温暖湿润，年均温可能比目前高３℃左右。此后气候开始向干凉化方向发展。孢粉组合可以与北欧及邻区孢粉资料相比较，并为我国气候地层学的研究提供了新的背景材料。

龙感湖钻孔揭示的末次盛冰期以来的环境演化

通过龙感湖滩地钻孔 2 4 .4m深度以内的沉积物岩性、生物和物理指标分析 ,在14 C年代测定的基础上 ,对龙感湖末次盛冰期以来的环境演化进行了恢复 .15 .0kaBP前和 10 .0 -6 3kaBP ,龙感湖区发育河流沉积 ,以低生物量和高磁化率为特征 ;约 15 .0 - 10 .0kaBP期间的晚冰期 ,龙感湖首次成湖 ,湖泊中生物量明显提高 ;现代龙感湖雏形始于约 6 .3kaBP后 ,至 3.7kaBP后发展为稳定的湖泊环境 .此外 ,花粉结果显示 ,龙感湖湿地植被大致形成于 3.3kaBP后 .然而 ,龙感湖的成因和演化 ,及其与长江关系的研究 。

滇西北鹤庆盆地1.0Ma以来构造抬升的植被与气候响应(英文)

依据滇西北鹤庆盆地 1 68m钻孔花粉资料 ,对该区 1 .0 Ma BP以来的古植被演替与气候变化的阶段性特征进行了研究 ,探讨了该区植被和气候对高原隆升不同阶段的响应特点。明显的气候转型发生在 0 .73Ma BP和 0 .42 - 0 .365Ma BP。 0 .1 7Ma BP前后 ,山体抬升引起的树线植被响应不甚明显 ,可能与山体上升到一定高度和垂直带谱的稳定形成有关。 1 3.2 ka BP,构造的差异升降和气候变化导致湖盆被切穿。

呼伦湖、乌伦古湖全新世植物群发展与气候环境变化

于1990－1993年分别对呼伦湖及乌伦古猢进行了调查，并对其剖面及钻孔进行了孢粉分析，结合14C测年、介形类、硅藻分析资料，对两区孢粉植物群演替、气候与湖泊环境变迁进行了比较。结果表明，10．0kaB．P．前，西北地区湖水位变化与冰川融水有关，东北湖区温凉湿润气候受季风环境影响所致；10．0－7．0kaB．P．及5．0－3．0kaB．P．间，气候干旱，两者受西风带控制；7．0－5．0kaB．P，气候温暖湿润，东亚季风边界推移至我国西北湖区，约2．5-1．0kaB．P．间，季风曾两次在西北湖区作短暂停留，降水略有增多。

江苏固城湖区一万多年来的孢粉植物群及古季风气候变迁

通过对固城湖 2 0 m岩芯钻孔 34 3块样品进行孢粉分析 ,划分出 3个孢粉组合带及 1 0个组合亚带。结合 14 C测年着重讨论了该区 1 5 .0 ka BP以来古气候变迁及古季风活动规律。研究表明 ,1 5 .0～ 1 1 .0ka BP虽然气温已回升 ,但总的说来气候仍偏冷凉 ,降水不丰富 ,变化较频繁 ,反映当时夏季风较弱 ,季风降水较少。其中 1 1 .3～ 1 1 .0 ka BP的冷湿期反映冬季风效应增强 ,该区可能位于锋面进退的位置 ,造成较大的有效湿度。约 1 1 .0 ka BP以后短短 5 0 0年内 ,气温迅速上升 ,此后气候明显转暖变湿 ,夏季风效应进一步增强。这种快速增温 ,与 1 1 .0～ 1 0 .0 ka BP太阳辐射能的增加相对应。 1 0 .5～ 6.4 ka BP,该区以较强的夏季风为主要特点 ,但仍存在 2～ 3次降温波动 。

西门错地区2000年来的花粉组合与古气候

通过花粉分析，划分出４个花粉组合带，讨论了２０００年来西门错地区古气候变迁特点。研究表明，２０００年来，该区总体上处于偏冷湿的气候背景，但仍存在４次相对冷暖波动旋回。中世纪暖期，增温幅度较小；距今５００年来，该区进入小冰期，气候有逐渐变干的趋势。孢粉结果与敦德冰心氧同位素曲线比较对应，但变化不如其明显，一方面与高寒地区植被生长状况有关，另一方面与湖盆位置选择有关。

长江中下游不同湖泊沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评价

利用富集因子和Hakanson潜在生态风险指数法,结合年代学结果,对长江中下游湖泊太白湖、龙感湖、巢湖和西氿沉积物中重金属元素Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的富集程度进行了评价,并比较分析了上述重金属的潜在生态风险.结果表明,太白湖和龙感湖沉积物中各重金属富集程度均较低;巢湖沉积物中Co、Cr、Ni的富集程度接近中等水平,而Cu、Pb、Zn的富集已经达到中等水平;西氿沉积物中Co的富集非常低,Cr、Ni富集水平较低,Pb达到中等富集,Cu、Zn达到较高的富集水平.对4个湖泊沉积物中重金属的综合污染程度进行比较:巢湖>西氿>龙感湖>太白湖.各湖泊沉积物中单一元素的潜在生态风险都较低,但是,根据多元素潜在生态评价指数,各湖泊沉积物中重金属存在明显不同的潜在生态风险:巢湖>西氿>龙感湖>太白湖.总体上看,太白湖和巢湖沉积物重金属污染以及潜在生态风险自1965年以来一直在加重,而龙感湖和西氿沉积物在表层有下降的趋势.这种差异与各个湖泊流域内人类活动的方式和强度密切相关.巢湖和西氿流域内城市化、工业化发展迅速,人类活动导致大量重金属元素进入湖泊,给湖泊带来明显的污染;而龙感湖和太白湖流域人类活动主要以农业活动为主,人类活动对重金属的贡献相对较小.

青藏高原现代表土中冷杉和云杉花粉的空间分布

文章通过对青藏高原北纬 2 5°～ 4 5° ,东经 75°～ 1 0 6°范围内海拔 1 0 0 0～ 5 70 0m的地区所采集的 5 98个表土样品的孢粉分析 ,研究了现代表土中冷杉和云杉花粉的分布与植被、气候和海拔之间的关系。表土样品中冷杉和云杉花粉高含量范围对应着青藏高原南部和东部山地暗针叶林分布区 ,花粉等值线图较准确地反映了冷杉和云杉的丰富程度及其与植被、环境的关系 ;冷杉和云杉花粉百分含量随海拔和气候梯度变化表现出单峰分布模式 ,冷杉和云杉花粉百分含量大于 2 0 %的最适宜海拔高度是 2 5 0 0～ 4 0 0 0m ,最高含量中心限制在海拔 32 0 0m左右、年均温2～ 3℃范围内 ;较高的花粉百分含量带出现在年均温 0～ 8℃、年均降水量 4 0 0～ 85 0mm的区域。结果显示了青藏高原现代冷杉和云杉花粉的空间分布与植被、气候、海拔的空间变化之间很好的相关性 。

龙感湖地区近3000年来的植被及其气候定量重建

本文依据龙感湖钻孔的孢粉及硅藻资料，探讨了该地区近３０００年来的植被发展及气候变化。通过数值分析方法，重建了年均温及年降水的时间序列。发现气候波动存在两个阶段（依１．５ｋａＢ．Ｐ．前后划分）、四个旋回（０．８ｋａ的准周期），两个突变事件（３ｋａＢ．Ｐ．前后的冷暖急剧变化及１ｋａＢ．Ｐ．的降温事件）。这些变化与敦德冰心及固城湖孢粉反映的气候波动有较好的一致性。

巢湖沉积物重金属富集特征与人为污染评价

本文分析了巢湖主要入湖河流河口区表层沉积物及西部湖心区沉积岩芯中Al、Fe、Ni、Cr、Cu、Zn、Pb、Li、V等金属元素变化特征,采用地球化学方法对金属元素变化的"粒度效应"进行矫正,并以Li、V为参照元素对矫正结果进行检验;参考历史沉积物,对河口区及西部湖心区沉积物重金属人为污染特征进行分析;结合沉积岩芯210Pb年代结果,估算西部湖心区近150a来Ni、Cr、Cu、Zn、Pb等重金属元素的人为污染贡献量.结果表明,河口表层沉积物重金属污染具有显著的空间差异,南淝河河口重金属人为污染最重,其中Ni、Cr、Cu、Zn、Pb的人为污染贡献量分别为12.2、32.2、25.3、479.9和76.0 mg/kg,分别占总含量的35%、37%、64%、92%和77%;其次是柘皋河河口,主要重金属污染元素为Cu、Zn和Pb,人为污染贡献量达57.6、57.0和19.5 mg/kg,分别占总含量的73%、47%和36%;而派河、白石山河、杭埠河等河口表层沉积物中重金属元素人为污染程度较弱.巢湖西部湖心区主要污染元素为Cu、Zn、Pb,人为污染开始于1950s,1980年以来其人为污染贡献量显著增加,平均为16.2、245.6、47.8 mg/(m2.a),分别占各元素沉积通量的23%、61%和37%;Ni人为污染开始于1980s初期,人为污染贡献量平均为12.6 mg/(m2.a),占其沉积通量的13%左右;Cr基本未受人为污染影响.西部湖心区沉积岩芯及南淝河河口表层沉积物中重金属污染程度均表现为Zn>Pb>Cu,而且南淝河河口沉积物重金属污染程度显著高于西部湖心区.结合主要入湖河流径流量与河口沉积物重金属污染特征,认为巢湖西部湖心区重金属污染主要通过南淝河输入,来自合肥等城市的废水是主要的污染源.

长江中下游地区湖泊硅藻-总磷转换函数

硅藻转换函数的研究为湖泊环境指标的定量重建提供了有效途径．在长江中下游45个湖泊水质和表层沉积硅藻调查的基础上,利用典型对应分析方法开展了表层硅藻与营养态指环的关系研究.15个水质指标中总磷解释了硅藻数据的最大变率,是影响硅藻种群分布的最重要最显著的环境变量．通过对不同加权平均回归方法的比较,选择了反向还原加权平均回归与校正方法建立了研究区硅藻-总磷转换函数模型．依据刀割法统计检验,该模型提供了较低的推导误差(RMSEPjack=0．157)．在删除异常样品后,该硅藻-总磷转换函数的推导能力明显增强,实测值与推导值的回归相关系数大大提高(R2jack=0．82),推导误差(RMSEPjack=0．12)也较原来降低了近21％．该转换函数同世界上其它区域的硅藻-总磷模型相比具有更强的推导能力．长江中下游地区硅藻-总磷转换函数的建立,为今后开展研究区内不同营养类型湖泊营养本底的定量重建奠定了基础,可望为湖泊治理参考目标的制定提供有效的技术支撑．

基于^(210)Pb与^(137)Cs分布的近代沉积物定年方法——以巢湖、太白湖为例

对巢湖、太白湖沉积岩心中210Pb、137Cs活度进行了测试分析。结果表明,137Cs活度均低于20Bq/kg,但具有明显的1963年蓄积峰;210Pbex活度随深度增加呈指数降低,指示了较为稳定的沉积特征。采用CIC、CRS模式计算得到的沉积岩心210Pb年代结果均偏离137Cs时标,反映了源自大气沉降的210Pb的流域输入以及湖泊水体中210Pb河流输出的共同影响。根据137Cs的1963年时标深度,把沉积岩心分为上下两段,依据210Pbex活度变化,分别采用不同公式进行沉积岩心年代计算。由此得到的巢湖与太白湖近百年来的沉积速率具有相似的变化规律,反映了长江中下游地区自然环境及人类活动对湖泊沉积记录影响的一致性。其中20世纪60年代初期,巢湖与太白湖主要入湖河流上游地区水库的建成投入使用,对入湖泥沙起到调蓄作用,使得沉积速率降低;20世纪70年代末期、80年代中期以来,巢湖与太白湖呈现较高的沉积速率,主要反映了流域农业发展等人类活动的影响;1991年与1999年洪水事件在沉积物中也有明显的表现。

长江中下游地区湖泊富营养化的硅藻指示性属种

在对长江中下游地区45个湖泊表层沉积硅藻属种分布及多次季节性水样调查的基础上,研究了57个常见硅藻属种对总磷指标的生态学特征.利用加权平均回归方法,计算出常见属种对总磷指标响应的生态最佳值及忍耐幅度.根据生态学理论得出,属种Cyclotellameneghiniana、C.atomus、Stephanodiscusparvus、S.minutulus、Naviculasubminiscula是长江中下游湖泊富营养化发生的很好的指示性属种;而Aulacoseiraalpigea、Cyclostephanosdubius、C.tholiformis、C.invisitatus、Stephanodiscushantzschii、Naviculacirtrus、Nitzschiaagnita、N.subacicularis等则是潜在的湖泊富营养化的指示性属种.