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热带海洋学报 >

2026 , Vol. 45 >Issue 1: 131 - 139

DOI: https://doi.org/10.11978/2024244

古海洋学

颗石藻指示的东北印度洋90°E海岭末次冰期以来海洋初级生产力变化*

  • 苏翔 , 1, 2 ,
  • 向荣 1, 2 ,
  • 张兰兰 1, 2 ,
  • 罗传秀 1, 2 ,
  • 刘建国 1, 2 ,
  • 万随 , 1, 2 ,
  • 黎在柜 3 ,
  • NILUFAR Yasmin Liza 1, 2, 4
展开
  • 1热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室(中国科学院南海海洋研究所), 广东 广州 511458
  • 2边缘海与大洋地质实验室(中国科学院南海海洋研究所), 广东 广州 511458
  • 3广州大学地理科学与遥感学院, 广东 广州 510006
  • 4中国科学院大学, 北京 100049
万随。email:

*致谢: 本研究的数据及样品采集得到国家自然科学基金共享航次计划项目的资助, 该航次(航次编号: NORC2023-10+NORC2023-303)由中国科学院南海海洋研究所“实验6”号科考船实施, 在此一并致谢

苏翔(1984—), 男, 副研究员, 主要从事微体化石与古海洋学研究。email:

Editor: 孙翠慈

收稿日期: 2024-12-31

  修回日期: 2025-01-08

  网络出版日期: 2025-02-17

基金资助

国家自然科学基金面上项目(42476066)

国家自然科学基金面上项目(42176082)

广东省基础与应用基础研究基金(2023A1515011955)

国家自然科学基金共享航次计划项目(42249910)

国家自然科学基金共享航次计划项目(41349910)

收起

Evolution of marine primary productivity on the 90°E Ridge in the northeastern Indian Ocean since the Last Glacial Period: Insights from coccolith records⁎

  • SU Xiang , 1, 2 ,
  • XIANG Rong 1, 2 ,
  • ZHANG Lanlan 1, 2 ,
  • LUO Chuanxiu 1, 2 ,
  • LIU Jianguo 1, 2 ,
  • WAN Sui , 1, 2 ,
  • LI Zaigui 3 ,
  • NILUFAR Yasmin Liza 1, 2, 4
Expand
  • 1State Key Laboratory of Tropical Oceanography, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 511458, China
  • 2Laboratory of Ocean and Marginal Sea Geology, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 511458, China
  • 3School of Geography and Remote Sensing, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China
  • 4University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
WAN Sui. email:

Editor: SUN Cuici

Received date: 2024-12-31

  Revised date: 2025-01-08

  Online published: 2025-02-17

Supported by

National Natural Science Foundation of China(42476066)

National Natural Science Foundation of China(42176082)

Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation(2023A1515011955)

Shiptime Sharing Project of National Natural Science Foundation of China (NSFC)(42249910)

Shiptime Sharing Project of National Natural Science Foundation of China (NSFC)(41349910)

Fold

摘要

东北印度洋气候和表层洋流受印度季风控制, 其海洋初级生产力是生态系统的基础, 连接着大气和海洋碳库, 是古海洋和碳循环研究的热点。本研究通过对东北印度洋90°E海岭I105A孔柱状沉积物中的颗石进行定量分析, 获得了末次冰期以来颗石绝对丰度与主要属种相对百分含量记录, 重建东北印度洋海洋初级生产力的变化规律。 结果表明54ka以来该区海洋初级生产力经历3个阶段: 末次冰期较高、冰消期显著降低、全新世保持较低水平, 与孟加拉湾其他古生产力指标变化趋势基本一致。与印度洋古环境资料对比发现, 当印度夏季风增强时, 东北印度洋淡水输入增多, 海洋初级生产力降低, 揭示末次冰期以来印度夏季风降水及其导致的海水分层很可能是东北印度洋海洋初级生产力变化的主要驱动力, 并且受地球轨道岁差周期的调控。

关键词： 东北印度洋; 颗石藻; 初级生产力; 印度季风

本文引用格式

苏翔 , 向荣 , 张兰兰 , 罗传秀 , 刘建国 , 万随 , 黎在柜 , NILUFAR Yasmin Liza . 颗石藻指示的东北印度洋90°E海岭末次冰期以来海洋初级生产力变化*[J]. 热带海洋学报, 2026 , 45(1) : 131 -139 . DOI: 10.11978/2024244

Abstract

The climate and surface currents of the northeastern Indian Ocean are controlled by the Indian Monsoon. Its marine primary productivity is the foundation of the ecosystem and connects the atmosphere and ocean carbon cycles. In this study, we carried out a quantitative analysis of coccolith from the marine sediments in Core I105A on the 90°E Ridge in the northeastern Indian Ocean. By examining variations in coccolith absolute abundance and the relative percentages of dominant coccolithophore species, we reconstructed marine primary productivity changes in the northeastern Indian Ocean since the Last Glacial Period. The results show that marine primary productivity in this area experienced three stages since last 54 ka: (1) relatively high during the last glaciation; (2) significantly decreased during the deglaciation; and (3) maintained at low levels during the Holocene. This pattern is generally consistent with the variations of other paleoproductivity proxies in the Bay of Bengal. Comparison with paleoenvironmental records from the Indian Ocean indicates that marine primary productivity decreased when freshwater input to the northeastern Indian Ocean increased due to intensified Indian Summer Monsoon. These findings imply that the evolution of marine primary productivity in the northeastern Indian Ocean since the last glaciation has most probably been driven by seawater stratification associated with Indian Summer Monsoon precipitation, a process regulated by the Earth orbital precession cycle as well.

Key words： northeastern Indian Ocean; coccolithophore; primary productivity; Indian Monsoon

海洋初级生产力及其生物泵过程是海洋碳循环的关键环节, 连接着大气和海洋碳库。海洋浮游植物通过光合作用吸收大量二氧化碳(CO2), 每年可产生约450亿吨有机碳, 是海洋生态系统的基础, 对调节大气CO2浓度和全球气候系统产生重要影响(Falkowski et al, 1998)。东北印度洋气候和表层洋流受印度季风控制, 表层海水温度总体较高, 南部表层海水温度常年> 28℃, 北部孟加拉湾接收大量季风降雨和河流淡水输送, 成为全球盐度最低的海区之一。受此影响, 东北印度洋水体层化明显, 下层营养盐难以向上输运, 海洋初级生产力相比于阿拉伯海的低一个数量级(Liu et al, 2010)。根据近20年卫星水色数据发现全球海洋初级生产力略有下降, 其中以北印度洋孟加拉湾表现最为明显(Gregg et al, 2019)。然而, 对于已有的现代孟加拉湾海洋初级生产力实测数据, 测试手段和数据数量有限, 时空差异极大, 因此难以做出规律性分析(Löscher, 2021)。现代观测时间在尺度上过短, 故而需根据沉积物记录, 重构东北印度洋古海洋初级生产力的演变规律。这项工作不仅有助于构建更完善的全球气候变化模型, 也能提升对未来气候变化趋势的预测精度。
颗石藻是一种海洋单细胞浮游藻类, 对海洋环境变化反应灵敏, 能产生微小的方解石质盘片, 称为颗石。颗石能在世界大多数海洋沉积物中保存下来, 成为钙质超微化石, 数量巨大, 是海洋生物成因碳酸盐的主要贡献者之一(Broecker et al, 2009)。沉积物中保存的颗石是古海洋学和古气候学研究的重要手段之一, 广泛应用于重建海洋初级生产力研究(Beaufort et al, 2001; Su et al, 2015; Zhou et al, 2020, 2022)。本文的分析材料为东北印度洋90°E海岭的柱状样I105A, 该样品由国家自然科学基金委东印度洋综合科学考察航次获取(图1)。本研究以颗石的角度切入, 来理解该区海洋初级生产力变化, 通过与不同区域或不同指标的对比, 深入揭示末次冰期以来东北印度洋生产力演变过程及其调控机制。
图1 东北印度洋I105A柱状样站位图

Fig. 1 Site map of Core I105A in the northeastern Indian Ocean, with red dots indicating the locations of cores with published paleoceanographic data used in this study

红色圆点为本研究中使用的已发表古海洋学数据站位位置; 该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS(2016)2937的标准地图制作

1 材料和方法

1.1 研究材料与年龄模式

本文研究材料为I105A孔沉积物柱状样, 由中国科学院南海海洋研究所执行国家自然科学基金委东印度洋综合科学考察共享航次时, 通过重力柱取样法获取。该孔位于东北印度洋孟加拉湾南部90°E海岭北侧(90°50′27.6″E, 5°7′22.8″N), 水深3094m, 柱状样长度180cm。该孔沉积物岩性为浅灰色-灰绿色粉砂黏土, 钙质微体化石含量丰富, 生物扰动较少。本次研究按2cm间隔取样, 共计分析样品90个。
I105A孔的年龄模式根据10个混合浮游有孔虫AMS14C测年数据建立(孙玉慧 等, 2024)。结果表明该孔无年龄倒转现象, 无大规模浊流活动的影响, 为正常连续沉积。根据年龄数据线性回归计算得到平均沉积速率为4.57cm·ka−1, 通过平均沉积速率线性外插计算该孔底部年龄为53.7ka。

1.2 实验分析方法

样品处理方法采用Bordiga 等(2015)提出的滴管法(drop technique), 主要步骤如下: 用电子天平称取0.01g左右的烘干样品, 放入15mL离心管中, 加入10mL氨水溶液(浓度2%, pH约为10)和0.3mL过氧化氢溶液(浓度10%), 充分搅拌并超声震动15s使沉积物完全分散, 静置24h后制片; 制作玻片前将离心管内溶液摇匀后, 用移液枪抽取中上部300μL悬浊液, 均匀滴在22mm×22mm盖玻片上, 使悬液完全分布在盖玻片上且不溢出, 并在40℃电热板上进行恒温缓慢烘干, 然后滴加紫外光固化胶(NOA61)制成固定玻片。
化石观察统计在Olympas BX53p偏光显微镜下放大1000倍进行。重点统计晚第四纪主要颗石藻属种Emiliania huxleyi、Gephyrocapsa oceanica和Florisphaera profunda的数量, 其他属种颗石均归为其他类一并统计, 每个样品统计化石总数大于300枚。颗石绝对丰度(absolute abundance)是指沉积物干样中的颗石含量, 根据以下公式计算:
AA = N × A × V / f × n × d × w
其中, AA为颗石绝对丰度(单位: n·g−1), N为每个样品统计的化石总数, A为盖玻片面积484mm2, V为溶液定容体积(mL), f为一个视域面积0.062mm2, n为统计视域数, d为移液枪吸取溶液体积0.3mL, w为称取样品干样重量(g)。
颗石主要属种相对百分含量通过以下公式计算:
P R = N s × 100 / N t
其中, P R为颗石属种相对百分含量(relative percentage, 单位: %), N s为统计每种化石数量, N t为统计化石总数。
海水初级生产力的定量计算依据全球F. profunda百分含量和初级生产力的经验公式(Hernández-Almeida et al, 2019)进行计算:
PP = 10 3.11 − 0.01 × P R − F × 365 / 1000
其中, PP为海洋初级生产力(primary productivity, 单位: g C·m−2·a−1), PR-F为F. profunda相对百分含量(单位: %)。

2 结果

2.1 I105A孔颗石绝对丰度

东北印度洋I105A孔沉积物中颗石保存好, 含量丰富, 总丰度变化范围(2.93~11.09)×109 n·g−1, 平均值达到6.36×109 n·g−1。优势属种为F. profunda、G. oceanica 和E. huxleyi, 其他常见属种包括Gephyrocapsa ericsonii、Umbilicosphaera sibogae、Umbellosphaera irregularis、Helicosphaera carteri、Syracosphaera pulchra、Calcidiscus leptoporus、Rhabdosphaera clavigera、Coronosphaera mediterranea、Ceratolithus cristatus、Calciosolenia sp.和Pontosphaera spp.等, 为热带低纬大洋晚第四纪属种组合。其中优势属种F. profunda、G. oceanica和E. huxleyi平均丰度分别为2.31×109、1.75×109和1.33×109 n·g−1, 三种合计占颗石总数的84.7%。
该孔颗石总丰度自54ka以来具有明显的冰期-间冰期变化特征(图2)。深海氧同位素3期(marine isotope stages 3, MIS3, 29~57ka)颗石总丰度变化稳定, 平均值6.38×109 n·g−1; 在MIS3期末(约31ka)丰度开始逐渐升高, 末次冰盛期(last glacial maximum, LGM, 约20ka)结束达到峰值11.09×109 n·g−1, MIS2期颗石平均丰度呈现高值7.66×109 n·g−1; 此后冰消期丰度持续降低至4.23×109 n·g−1, 全新世(MIS1)保持这一水平稳定波动。主要属种F. profunda、G. oceanica和E. huxleyi丰度亦表现为类似变化趋势, MIS3期变化较稳定, MIS2期丰度较高, 冰消期丰度快速降低, MIS1期丰度相对稳定, 其中F. profunda较其他两种波动幅度较大, 在(1.16~3.77)×109 n·g−1范围变化, 体现不同属种对水体环境变化的响应差异。
图2 I105A柱状样54ka以来颗石主要属种绝对丰度

YD: Younger Dryas, 新仙女木事件; B/A: Bølling-Allerød, 波令-阿勒罗德暖期; HS1: Heinrich Stadial 1, 海因里希冰阶1期

Fig. 2 Absolute abundance of dominant coccolith species in Core I105A over the last 54 ka (YD: Younger Dryas; B/A: Bølling-Allerød; HS1: Heinrich Stadial 1)

2.2 颗石属种相对百分含量及海洋初级生产力变化

I105A孔优势属种F. profunda、G. oceanica和E. huxleyi的平均百分含量依次为37.01%、27.03%和20.69%(图3a)。F. profunda百分含量整体呈现上升趋势, 在冰期(MIS3和MIS2)平均百分含量为35.36%, 间冰期(MIS1)平均值升至47.53%, 其最低值(~26%)出现在46—43ka, 于7.4ka达到峰值58.88%。G. oceanica百分含量整体波动较小, 与绝对丰度变化类似, 表现冰期高、间冰期低的变化特征, MIS3期和MIS1期平均百分含量分别为26.73%和23.66%, MIS2期略有升高, 平均29.22%, 在18.4ka达到峰值35.92%。E. huxleyi百分含量与F. profunda呈反向位变化, 40ka之前含量相对较高, 平均26.49%, 之后逐渐降低, MIS1期早期达到最低值9.77%, 全新世后期略有升高。其他属种百分含量49ka最高值为20.76%, 之后持续降低, 至~7ka达到最低值7.64%。
图3 I105A柱状样颗石主要属种相对百分含量和初级生产力变化

Fig. 3 Changes in relative percentage of dominant coccolith species and reconstructed primary productivity in Core I105A

依据F. profunda百分含量经验转换公式(Hernández-Almeida et al, 2019)计算得到I105A孔海洋初级生产力变化记录(图3b), 结果表明过去54ka以来东北印度洋90°E海岭区海洋初级生产力平均值为203g C·m−2·a−1, 同样具有冰期高、间冰期低的变化特征, 冰期和间冰期平均值分别为211和160g C·m−2·a−1; 从总体变化趋势来看, 50—40ka初级生产力最高值约260g C·m−2·a−1, 之后经历两次明显下降过程(40—30ka、18—7.4ka), 降至最低121g C·m−2·a−1, 整体降幅达53%。

3 讨论

3.1 I105孔颗石藻与海洋初级生产力

颗石藻作为海洋初级生产者之一, 广泛分布在世界各大洋中, 对水体环境的响应具有属种间差异。海洋上透光带颗石藻以Noëlaerhabdaceae科为主, 包括E. huxleyi和G. oceanica等属种, 是颗石藻初级生产力的最主要贡献者。E. huxleyi是现代海洋中分布最广的颗石藻属种, 对温度和盐度都有极高的耐受度, 能在印太暖池(高温)、南北极(低温)、红海(高盐)和黑海(低盐)中正常生活(Winter et al, 1994)。对阿拉伯海表层沉积物颗石藻的研究结果显示, E. huxleyi主要代表了稳定且相对高营养水体环境(Andruleit et al, 2002)。G. oceanica主要分布在热带和亚热带海区, 并优先在上升流和陆架近岸等高营养环境中生长, 是典型的热带高营养属种(Andruleit et al, 2003)。因此, Noëlaerhabdaceae科颗石丰度也常被用作水体环境和海洋初级生产力的替代性指标(Grelaud et al, 2009)。相比之下, 热带和亚热带海区下透光带颗石藻群落则由F. profunda占主导地位。该种生活在叶绿素最大值深度以下, 其含量主要受海水营养跃层深度控制, 当营养跃层深, 上透光带营养盐匮乏, 不利于Noëlaerhabdaceae科颗石藻生产, F. profunda百分含量相对较高; 反之, 当营养跃层浅、上透光带营养水平高时, 有利于Noëlaerhabdaceae科颗石藻的生产, F. profunda百分含量相对较低(Molfino et al, 1990)。基于这一原理, Beaufort 等(1997)建立了低纬海区F. profunda百分含量与海洋初级生产力的经验公式, 后Hernández-Almeida 等(2019)根据全球表层沉积物和钻孔数据对公式进行校正, 进一步提高了该方法的精度和可靠性。
东北印度洋90°E海岭隆起高度约1500~2000m, I105A孔位于赤道印度洋海洋溶跃面3800m (Peterson et al, 1985)之上, 溶解作用对颗石影响较小, 颗石绝对丰度和保存程度都高于孟加拉湾沉积扇和印度洋海盆区, 因而该孔颗石记录完全适用于重建过去海洋初级生产力变化。同时, 利用经验公式计算的海洋初级生产力全新世平均值与现代实测记录相当(Löscher, 2021), 亦证明该方法的可靠性。基于I105A孔海洋初级生产力和Noëlaerhabdaceae科颗石绝对丰度(E. huxleyi + G. oceanica)两个独立的指标(图4a、b), 东北印度洋90°E海岭末次冰期以来的初级生产力演变可分为3个阶段: (1)冰期时(MIS3、MIS2)初级生产力较高, 颗石含量丰富; (2)冰消期时初级生产力和颗石丰度显著降低; (3)全新世初级生产力和颗石丰度保持较低水平波动。
图4 I105A柱状样颗石记录与古气候指标记录的对比

a. I105A孔初级生产力(红色), 8月15°N太阳辐射量(Laskar et al, 2004)(灰色); b. I105A孔Noëlaerhabdaceae科颗石绝对丰度; c. 孟加拉湾SK218孔混合层富营养浮游有孔虫含量(Verma et al, 2021); d. 孟加拉湾U1452C孔总有机碳含量(Weber et al, 2018); e. 安达曼海SK168孔混合层中浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer Ba/Ca比值(Gebregiorgis et al, 2016); f. 孟加拉湾126KL孔海水盐度(Kudrass et al, 2001); g. 董哥洞、葫芦洞石笋δ18O记录(Wang et al, 2001, 2008); h. 印度洋季风因子(Clemens et al, 2003)

Fig. 4 Comparison of coccolith records in Core I105A with other proxy-based paleoclimate records. (a) Primary productivity in Core I105A (red), August insolation at 15°N (grey; Laskar et al, 2004); (b) absolute abundance of Noëlaerhabdaceae coccolith in Core I105A; (c) record of mixed-layer eutrophic planktonic foraminifera species abundance in Core SK218 (Verma et al, 2021); (d) total organic carbon content in Core U1452C from the Bay of Bengal (Weber et al, 2018); (e) Ba/Ca ratios of mixed-layer foraminifera Globigerinoides sacculifer in Core SK168 from the Andaman Sea (Gebregiorgis et al, 2016); (f) seawater salinity in Core 126KL from the Bay of Bengal (Kudrass et al, 2001); (g) speleothem δ18O records from Hulu and Sanbao Caves (Wang et al, 2001, 2008); (h) Indian Ocean Summer Monsoon factor (Clemens et al, 2003)

3.2 末次冰期以来东北印度洋海洋初级生产力变化

古海洋生产力替代性指标众多, 除颗石相关指标外, 还有有机碳含量、生物硅、有孔虫属种组合、地化元素比值、同位素等。不同替代性指标的原理和适用范围有所差异, 应当不同方法进行比较, 得到较为客观准确的规律(张洪瑞 等, 2016)。Zhou 等(2020)利用孟加拉湾东北部沉积物中颗石藻记录重建26ka以来海洋初级生产力在冰消期时快速降低, 通过对比气候环境资料和模型分析, 揭示末次冰消期以来孟加拉湾东北部初级生产力分别受区域河流营养供给和盐度相关的海水层化作用控制。孟加拉湾西部SK218孔沉积物中的混合层富营养浮游有孔虫含量重建的表层海水古生产力(Verma et al, 2021)和孟加拉湾南部U1452C孔总有机碳含量指示的初级生产力变化(Weber et al, 2018), 均表现为冰期高、间冰期低、冰消期显著降低的阶段性变化特征, 与I105A孔颗石重建的初级生产力变化一致(图4b—d)。这一结果与孟加拉湾东南部YDY05孔底栖有孔虫碳同位素记录相吻合(Devendra et al, 2019), 但同一钻孔生物硅含量结果却指示生产力冰期低、间冰期高、冰消期升高的相反趋势(张兰兰 等, 2022)。同时, 孟加拉湾中部BOB-56钻孔和安达曼海ADM-159孔生物硅含量变化亦呈现该相反趋势(Liu et al, 2021)。通过不同区域、不同生产力指标间的对比可以发现, 除硅质生产力指标外, 东北印度洋末次冰期以来海洋初级生产力变化规律在冰期-间冰期尺度上整体一致, 具有共同的影响控制因素。然而由于缺乏其他可对比资料, 目前尚难以准确解释东北印度洋硅质生产力指标与其他指标的差异机制, 今后需要加强不同指标间的对比研究, 特别是对现代观测和沉积物捕获器记录的研究(张兰兰 等, 2023), 为探讨生物泵和生物生产力调控机制提供参考依据。

3.3 东北印度洋海洋初级生产力的影响因素

热带海区生产力主要受控于上层海水的营养盐供给。东北印度洋90°E海岭区远离陆地, 受海平面变化和陆源输入影响较小, 该区气候环境受印度季风系统控制, 夏季盛行西南风, 冬季盛行东北风。夏季大量淡水由印度河流体系输入至孟加拉湾北部, 导致海水表层盐度大幅降低, 形成东北-西南向的盐度梯度差(30‰~34‰), 可影响至赤道海区(Reagan et al, 2024), I105A孔亦在此影响范围内。相比于盐度, 印度洋东北部海水表层温度变化相对较小, I105A孔所在海区海水表层温度全年相对恒定, 保持在28~29℃ (Reagan et al, 2024)。当夏季风增强时, 受河流输入和降水的影响, 东北印度洋表层覆盖大量淡水, 水体分层作用加剧, 使得次表层的营养盐较难供给上层海水, 从而降低海洋初级生产力。孟加拉湾126KL孔基于浮游有孔虫重建的海水盐度记录(Kudrass et al, 2001)和安达曼海SK168孔混合层中浮游有孔虫Ba/Ca比值指示的河流淡水输入变化(Gebregiorgis et al, 2016)都指示冰期时流向孟加拉湾的淡水量较少, 盐度较高; 末次冰消期时河流输入增强, 盐度降低, 直至全新世早期(图4e、f)。此外, 东亚石笋δ18O记录(Wang et al, 2001, 2008)和阿拉伯海夏印度季风因子(Clemens et al, 2003)共同指示亚洲夏季风冰消期时显著增强, 为东北印度洋带来更多降水(图4g、h)。这些古环境记录与东北印度洋初级生产力多指标记录相吻合, 表明末次冰期以来东北印度洋及90°E海岭海洋初级生产力与夏季风降水的响应关系: 当夏季风增强时, 淡水输入增多, 海洋初级生产力降低。
大量研究表明轨道尺度上岁差周期是调控印度夏季风主要驱动力(汪品先, 2009)。本研究东北印度洋海洋初级生产力与8月15°N太阳辐射量同相位变化(图4), 初级生产力最高值对应北半球夏季辐射量低值和季风降雨减少, 体现了太阳辐射量和两万年岁差周期对印度季风降水的调控作用。对东北印度洋沉积黏土矿物的研究发现沉积物中高岭石和蒙脱石相对含量增加, 石英、伊利石和绿泥石相对含量降低, 孟加拉湾盐度下降时, 对应太阳辐射量增加, 证明印度季风控制的化学风化指标和盐度的变化规律与10°N夏季太阳辐射量有很好的对应关系(Colin et al, 1999)。基于上述因素, 推断自末次冰期以来, 东北印度洋海洋初级生产力变化可能主要受印度夏季风降水及其所引起的海水分层程度调控。

4 结论

通过对东北印度洋90°E海岭区I105A孔柱状样54ka以来沉积物样品中的颗石开展属种定量分析, 得出如下结论:
1)该区颗石保存好, 含量丰富, 平均绝对丰度达到6.36×109 n·g−1, 为热带低纬大洋晚第四纪属种组合。优势属种为F. profunda、G. oceanica和E. huxleyi, 三者占颗石总数的84.7%, 颗石绝对丰度整体呈现冰期高-间冰期低的变化趋势。
2)利用下透光带颗石藻F. profunda百分含量定量计算初级生产力变化与上透光带颗石属种绝对丰度具有很好的对应性, 可以作为指示东北印度洋海洋初级生产力变化替代性指标。54ka以来该区海洋初级生产力经历三个阶段: 末次冰期较高、冰消期显著降低、全新世保持较低水平, 与孟加拉湾其他古生产力指标变化趋势基本一致。
3)通过与古环境资料对比发现, 当印度夏季风增强时, 东北印度洋淡水输入增多, 海洋初级生产力降低, 指示末次冰期以来印度夏季风降水及其导致的海水分层很可能是东北印度洋海洋初级生产力变化的主要驱动力, 并且受地球轨道岁差周期的调控, 具有典型的低纬热带海区特征。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
孙玉慧, 罗传秀, 向荣, 等, 2024. 东北印度洋东经90°海岭末次冰消期孢粉源区的转换及机制[J]. 第四纪研究, 44(3): 823-836.

SUN YUHUI, LUO CHUANXIU, XIANG RONG, et al, 2024. Conversion and mechanism of original region of pollen on the 90°E Sea Ridge of the Northeast Indian Ocean since the last deglacial period[J]. Quaternary Sciences, 44(3): 823-836 (in Chinese with English abstract).

[2]
汪品先, 2009. 全球季风的地质演变[J]. 科学通报, 54(5): 535-556.

WANG PINXIAN, 2009. Global monsoon in a geological perspective[J]. Chinese Science Bulletin, 54(5): 535-556 (in Chinese with English abstract).

DOI

[3]
张洪瑞, 刘传联, 梁丹, 2016. 热带海洋生产力: 现代过程与地质记录[J]. 地球科学进展, 31(3): 277-285.

DOI

ZHANG HONGRUI, LIU CHUANLIAN, LIANG DAN, 2016. Tropical marine productivity: the modern progress and paleoproductivity records[J]. Advances in Earth Science, 31(3): 277-285 (in Chinese with English abstract).

[4]
张兰兰, 程夏雯, 向荣, 等, 2023. 2019年春季孟加拉湾中部放射虫群落结构垂向变化[J]. 热带海洋学报, 42(4): 166-175.

ZHANG LANLAN, CHENG XIAWEN, XIANG RONG, et al, 2023. Changes of radiolarian community structure with depth in the central Bay of Bengal in spring 2019[J]. Journal of Tropical Oceanography, 42(4): 166-175 (in Chinese with English abstract).

[5]
张兰兰, 邱卓雅, 向荣, 等, 2022. 基于生物硅记录的孟加拉湾东南部末次冰期以来的古生产力变化[J]. 地学前缘, 29 (4): 136-143.

DOI

ZHANG LANLAN, QIU ZHUOYA, XIANG RONG, et al, 2022. Productivity evolution in the southeastern Bay of Bengal since the last glaciation: Insight from biogenic silica records[J]. Earth Science Frontiers, 29 (4): 136-143 (in Chinese with English abstract).

DOI

[6]
ANDRULEIT H, ROGALLA U, 2002. Coccolithophores in surface sediments of the Arabian Sea in relation to environmental gradients in surface waters[J]. Marine Geology, 186 (3-4): 505-526.

DOI

[7]
ANDRULEIT H, STÄGER S, ROGALLA U, et al, 2003. Living coccolithophores in the northern Arabian Sea: ecological tolerances and environmental control[J]. Marine Micropaleontology, 49(1-2): 157-181.

DOI

[8]
BEAUFORT L, DE GARIDEL-THORON T, MIX A C, et al, 2001. ENSO-like forcing on oceanic primary production during the Late Pleistocene[J]. Science, 293(5539): 2440-2444.

PMID

[9]
BEAUFORT L, LANCELOT Y, CAMBERLIN P, et al, 1997. Insolation cycles as a major control of equatorial Indian ocean primary production[J]. Science, 278(5342): 1451-1454.

DOI

[10]
BORDIGA M, BARTOL M, HENDERIKS J, 2015. Absolute nannofossil abundance estimates: quantifying the pros and cons of different techniques[J]. Revue de Micropaléontologie, 58(3): 155-165.

DOI

[11]
BROECKER W, CLARK E, 2009. Ratio of coccolith CaCO3 to foraminifera CaCO3 in late Holocene deep sea sediments[J]. Paleoceanography, 24(3): PA3205.

[12]
CLEMENS S C, PRELL W L, 2003. A 350,000 year summer-monsoon multi-proxy stack from the Owen Ridge, Northern Arabian Sea[J]. Marine Geology, 201(1-3): 35-51.

DOI

[13]
COLIN C, TURPIN L, BERTAUX J, et al, 1999. Erosional history of the Himalayan and Burman ranges during the last two glacial-interglacial cycles[J]. Earth and Planetary Science Letters, 171(4): 647-660.

DOI

[14]
DEVENDRA D, XIANG RONG, ZHONG FUCHANG, et al, 2019. Palaeoproductivity and associated changes in the north-eastern Indian Ocean since the last glacial: Evidence from benthic foraminifera and stable isotopes[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 181: 103913.

DOI

[15]
FALKOWSKI P G, BARBER R T, SMETACEK V V, 1998. Biogeochemical controls and feedbacks on ocean primary production[J]. Science, 28l (5374): 200-206.

[16]
GEBREGIORGIS D, HATHORNE E C, SIJINKUMAR A V, et al, 2016. South Asian summer monsoon variability during the last-54 kyrs inferred from surface water salinity and river runoff proxies[J]. Quaternary Science Reviews, 138: 6-15.

DOI

[17]
GREGG W W, ROUSSEAUX C S, 2019. Global ocean primary production trends in the modern ocean color satellite record (1998-2015)[J]. Environmental Research Letters, 14(12): 124011.

[18]
GRELAUD M, BEAUFORT L, CUVEN S, et al, 2009. Glacial to interglacial primary production and El Niño-Southern Oscillation dynamics inferred from coccolithophores of the Santa Barbara Basin[J]. Paleoceanography, 24(1): PA1203.

[19]
HERNÁNDEZ-ALMEIDA I, AUSÍN B, SAAVEDRA-PELLITERO M, et al, 2019. Quantitative reconstruction of primary productivity in low latitudes during the last glacial maximum and the mid-to-late Holocene from a global Florisphaera profunda calibration dataset[J]. Quaternary Science Reviews, 205: 166-181.

DOI

[20]
KUDRASS H R, HOFMANN A, DOOSE H, et al, 2001. Modulation and amplification of climatic changes in the Northern Hemisphere by the Indian summer monsoon during the past 80 k. y[J]. Geology, 29(1): 63-66.

DOI

[21]
LASKAR J, ROBUTEL P, JOUTEL F, et al, 2004. A long-term numerical solution for the insolation quantities of the Earth[J]. Astronomy & Astrophysics, 428(1): 261-285.

[22]
LIU K K, ATKINSON L, QUIÑONES R, et al, 2010. Carbon and nutrient fluxes in continental margins[M]. Berlin: Springer: 180-191.

[23]
LIU SHENGFA, ZHANG HUI, CAO PENG, et al, 2021. Paleoproductivity evolution in the northeastern Indian Ocean since the last glacial maximum: evidence from biogenic silica variations[J]. Deep-Sea Research Part I, 175: 103591.

DOI

[24]
LÖSCHER C R, 2021. Reviews and syntheses: Trends in primary production in the Bay of Bengal-is it at a tipping point?[J]. Biogeosciences, 18(17): 4953-4963.

DOI

[25]
MOLFINO B, MCINTYRE A, 1990. Precessional forcing of nutricline dynamics in the equatorial Atlantic[J]. Science, 249(4970): 766-769.

PMID

[26]
PETERSON L C, PRELL W L, 1985. Carbonate dissolution in Recent sediments of the eastern equatorial Indian Ocean: Preservation patterns and carbonate loss above the lysocline[J]. Marine Geology, 64(3-4): 259-290.

DOI

[27]
REAGAN J R, BOYER T P, GARCÍA H E, et al, 2024. World Ocean Atlas 2023 [EB/OL]. NOAA National Centers for Environmental Information [2025-01-08]. https://www.ncei.noaa.gov/products/world-ocean-atlas.

[28]
SU XIANG, LIU CHUANLIAN, BEAUFORT L, et al, 2015. Differences in Late Quaternary primary productivity between the western tropical Pacific and the South China Sea: Evidence from coccoliths[J]. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 122: 131-141.

DOI

[29]
VERMA K, SINGH H, SINGH A D, et al, 2021. Benthic foraminiferal response to the millennial-scale variations in monsoon-driven productivity and deep-water oxygenation in the western Bay of Bengal during the last 45ka[J]. Frontiers in Marine Science, 8: 733365.

DOI

[30]
WANG Y J, CHENG H, EDWARDS R L, et al, 2001. A high-resolution absolute-dated late Pleistocene Monsoon record from Hulu Cave, China[J]. Science, 294(5550): 2345-2348.

PMID

[31]
WANG YONGJIN, CHENG HAI, EDWARDS R L, et al, 2008. Millennial- and orbital-scale changes in the East Asian monsoon over the past 224, 000 years[J]. Nature, 451(7182): 1090-1093.

DOI

[32]
WEBER M E, LANTZSCH H, DEKENS P, et al, 2018. 200, 000 years of monsoonal history recorded on the lower Bengal Fan-strong response to insolation forcing[J]. Global and Planetary Change, 166: 107-119.

DOI

[33]
WINTER A, SIESSER W G, 1994. Coccolithophores[M]. Cambridge: Cambridge University Press: 161-177.

[34]
ZHOU XINQUAN, DUCHAMP-ALPHONSE S, KAGEYAMA M, et al, 2022. Variations of primary productivity in the northwestern Arabian Sea during the last 23, 000 years and their paleoclimatological implications[J]. Paleoceanography and Paleoclimatology, 37(10): e2022PA004453.

[35]
ZHOU XINQUAN, DUCHAMP-ALPHONSE S, KAGEYAMA M, et al, 2020. Dynamics of primary productivity in the northeastern Bay of Bengal over the last 26000 years[J]. Climate of the Past, 16(5): 1969-1986.

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