“企鹅粪”暗藏生态“密码”

中国科学技术大学谢教授研究团队创新性地采用企鹅粪沉积物作为南大洋上升流的记录载体，明确了罗斯海6000年来的深水入侵及其对海冰和企鹅种群的影响，为探索过去海洋环流的变化及其与生态系统的联系提供了有力工具。这个成果前几天发表在《地球物理研究快报》。

极端深水周围由风驱动的上升流是影响气候、环境和生态系统的关键因素。它导致西南极的冰架迅速融化，并推动二氧化碳从深海释放到大气中。上升流位置决定了南大洋生物群落的空间分布。罗斯海是世界上纬度最高的海域，但却有着繁荣的生态系统。它的初级生产力占南大洋的1/3，阿德利企鹅种群占世界的1/3，这很大程度上是由于它周围的深水带来的热量和营养物质。目前，历史时期极端深水周围上升流强度的变化主要取决于海洋沉积柱中的温度和海冰指数，不能直接指示上升流的变化，也不能了解海洋环流对生态系统的影响。

谢青团队利用罗斯海企鹅粪沉积物、放射性碳测年和化学元素分析，重建了近6000年来极地周围深水区的上升流强度。研究表明，6000-2800年前和1600-700年前是极深层周围强涌水的两个时期。当地硅藻记录显示，海岸附近海冰较少，夏季海水温度较高。罗斯海出土的企鹅遗骸数量表明，这两个时期也是阿德利企鹅种群的繁盛时期。相反，2800-1600年前是海冰扩张和企鹅数量下降的时期。

他们发现罗斯海周围的深水在海冰和生态变化中起了关键作用。深水周围上升流产生的热量削弱了近海海冰的形成，输入的营养物质导致海洋生产力提高，磷虾和企鹅数量增加。同时，上升的镉沿着食物链富集，并与企鹅粪便一起被运送到南极大陆。企鹅粪兼具海洋和陆地属性，已成为连接南大洋深循环与生态系统变化的理想物质。

企鹅粪沉积物是孙-谢团队于2000年提出的生态地质研究载体。近20年来逐渐被用于重建企鹅种群、食性、栖息地乃至人类活动排放的汞、铅和有机污染物的古生态变化。该研究成果再次拓宽了企鹅粪泥的应用前景。