波兰东北部穹顶状碱性沼泽沉积记录中环境变迁与CaCO3 动态：揭示钙华形成、鼎盛与衰退的时空驱动机制

本研究针对中欧碱性沼泽生态系统演化机制不清的问题，通过多学科方法重建波兰Makowlany-Sidra穹顶状钙华沼泽12,300年来的发育史。研究发现该地钙华沉积始于末次冰消期（12,300 cal yr BP），鼎盛期出现在早-中全新世（10,700-7,300 cal yr BP），并首次揭示永久冻土早期消融、地下水流向改变等关键驱动因素，为理解气候变化下钙质沼泽保护提供新范式。

　　

在广袤的湿地生态系统中，钙华沉积型碱性沼泽犹如地质时钟，记录着万年尺度的环境密码。这类仅占全球湿地3.8%的特殊生态系统，不仅封存着堪比森林两倍的土壤碳库，更是孕育了众多珍稀物种的方舟。然而，其标志性的钙华沉积层（tufa）为何会在不同地质时期兴起、鼎盛又衰退？这个困扰学界多年的问题，背后牵动着气候变化响应机制、碳循环调控等重大科学命题。

以往研究虽已建立中欧地区钙华沉积与早-中全新世暖期的关联，但局部水文地质因素的干扰使规律性结论充满争议。更棘手的是，现有记录多来自普通碱性沼泽，对穹顶状（dome-shaped）这种特殊结构的形成机制几乎空白。这种由上升流（ascending groundwater）塑造的地貌，其层状沉积中究竟封印着怎样的气候-水文-生物协同演化故事？

波兰研究团队选择该国东北部Makowlany-Sidra的穹顶状钙华沼泽作为"地质实验室"。这个坐落在冰碛地貌区的遗址，其沉积序列如同树木年轮般保存了末次冰消期以来的完整档案。通过双岩芯对比（Mak1和Mak2）的创新设计，研究者首次实现空间异质性解析，结合XRF元素分析、δ¹³
C-δ¹⁸
O同位素、植物大化石（plant macrofossils）与腹足类（snail）群落重建等14种技术手段，构建了迄今最精细的钙华沼泽发育编年史。

关键技术路线包括：1) 采用Wi?ckowski活塞钻获取679cm和567cm双岩芯；2) AMS ¹⁴
C测年（terrestrial plant macrofossils）建立年代框架；3) LOI（烧失量法）定量有机质/CaCO₃
含量；4) 同步开展植物大化石分类与腹足类壳体鉴定；5) μ-XRF核心扫描获取元素分布图谱；6) 碳酸盐同位素（δ¹³
C_carb
和δ¹⁸
O_carb
）示踪水文过程。

发育阶段重建
在12,900-12,300 cal yr BP的启动期，同位素证据显示永久冻土异常早期消融触发地下水活化。独特的河漫滩位置使该点比同类遗址早约500年开启钙华沉积，δ¹⁸
O值骤降3‰印证了冰融水注入。

鼎盛期机制
10,700-7,300 cal yr BP的沉积峰值对应着早全新世温度最适期（thermal maximum），但XRF揭示的Sr/Ca比值波动表明，真正推动沉积的是地下水化学组成的演变。腹足类群落中_Succinea
属的爆发式增长（>70%占比）印证了碳酸盐底质的关键生态调控作用。

穹顶形成密码
E-W向沉积相变显示，5,800 cal yr BP时地下水流向发生90°偏转。这种水文重组通过δ¹³
C_carb
值正偏（+2.5‰）得以捕捉，最终塑造出现今观测到的独特穹顶形态。

衰退转折点
2,700 cal yr BP的钙华沉积终止事件与区域降温无关，LOI数据指向本地植被演替（_Carex
→_Sphagnum
）引发的CO₂
平衡破坏。这为"生态系统自反馈导致钙华衰退"假说提供了首个实证。

这项发表于《古地理学、古气候学、古生态学》的研究，首次绘制出穹顶状钙华沼泽的全生命周期图谱。其最大理论突破在于揭示：1) 永久冻土边界区可能存在特殊的钙华启动"热岛效应"；2) 水文地质结构变化比气候信号更能解释沉积通量变异；3) 穹顶形态是水文流向自组织的产物。这些认识对预测当代气候变化下钙质沼泽的演化轨迹具有警示意义——当温度上升重现全新世最暖期模式时，我们或许不会看到预期的钙华复苏，因为关键的水文连接可能已被全新世中期的地质过程永久改变。

R. Kie?czewski团队建立的"气候-水文-生物"三重滤波模型，为全球类似生态系统的保护提供了新思路：单纯控制气温可能不够，维持地下水系统的原始拓扑结构才是守护这些"地质博物馆"的关键。正如论文结尾强调的，这项研究"为讨论变化气候体制下钙华沼泽的长期演化和保护贡献了新视角"。