基于介形类组合揭示的科林斯湾古生态与古海洋学演化：过去45万年的海平面变化记录

本研究通过分析IODP 381航次M0078和M0080站位的介形类化石组合，重建了科林斯湾过去45万年的古环境演变历程。研究人员首次系统揭示了该区域在三次冰川终止期（I、II、V）经历的咸水湖-海洋过渡过程，证实了里翁海槛（50-60米水深）对地中海海水入侵的关键控制作用，为理解构造活跃区海平面快速上升事件提供了高分辨率生物地层学证据。

　　

在地中海东北部的科林斯湾，这个被称为"地球动力学实验室"的活跃裂谷盆地中，隐藏着解读第四纪环境变迁的密码。作为全球沉降速率最快的海域之一（0.7-1 mm/年），这里保存了令人惊叹的高分辨率沉积记录（沉积速率达数十厘米/千年）。然而长期以来，科学家们对这片海域在冰川-间冰期旋回中的环境剧变机制存在争议——特别是当全球海平面波动遭遇仅50-60米水深的里翁（Rion）和阿谢洛奥斯（Acheloos）海槛时，科林斯湾究竟会经历怎样的生态重组？

为了解开这个谜题，国际大洋发现计划（IODP）381航次的科学家们对科林斯湾中心（M0078站位）和阿尔基奥尼德斯湾（M0080站位）的沉积柱进行了开创性研究。通过分析285个（M0078）和385个（M0080）沉积样品中的介形类微体化石，研究团队首次系统重建了过去45万年来三次重大冰川终止期（对应海洋同位素阶段MIS 2-1、6-5和12-11-10）的环境演变图谱。这项发表在《Quaternary Science Reviews》的重要成果，不仅揭示了海平面快速上升对半封闭海盆的冲击机制，更发现了黑海-里海物种在冰川期的周期性"殖民"现象。

研究团队采用了多学科交叉的研究方法：1）介形类生物地层学分析，鉴定60个属种并划分为地中海海洋（Mma）、咸水-海洋过渡（Bma）和黑海-里海型咸水（Ba）三类生态组合；2）高精度年代框架构建，结合放射性碳测年（¹⁴C）、轨道调谐和已有Th/U、古地磁数据；3）CONISS聚类分析，通过Tilia软件量化生态转变节点；4）沉积速率计算，揭示不同气候背景下沉积通量变化。特别值得注意的是，研究将终止期定义为介形类组合从咸水向海洋转变的中点，这与深海δ¹⁸O曲线的终止期定义方法形成巧妙呼应。

研究结果呈现出三个关键发现：

1. 古生态重建揭示的"三阶段"模式
   通过CONISS聚类分析，研究人员在三个终止期均识别出清晰的生态演替序列。以终止期I为例，M0080站位记录显示：在13ka时，优势种从黑海-里海型的Amnicythere（盐度5-18‰）突然转变为过渡型的Tuberoloxoconcha aielloi（18-35‰），最终被地中海型的Henryhowella sarsii（38‰）取代。这种"三级跳"式的生态转变，暗示海平面上升突破海槛后引发的快速咸化过程。

2. 黑海-里海物种的周期性"入侵"
   在每次冰川期，科林斯湾都会出现Amnicythere cymbula、Euxinocythere virgata等典型黑海-里海物种。更引人注目的是，这些在现今地中海已绝迹的物种，竟能通过未知的"避难所"机制，在过去45万年间反复"殖民"科林斯湾。研究人员推测，这些物种可能潜伏在河流入海口附近，当海平面下降导致海湾隔离时便大规模扩张。

3. 终止期V的异常缓慢性
   与快速转变的终止期I/II不同，终止期V（MIS 12-11）表现出独特的渐进式转变特征。该时期大量出现的Cyprideis torosa（一种耐盐碱物种），结合区域古气候证据，暗示当时强烈的蒸发作用可能延缓了海湾的完全咸化过程。这一发现挑战了传统认为的"海平面上升必然导致快速咸化"的认知。

在讨论部分，作者提出了三个突破性观点：首先，科林斯湾的古深度可能比预期更浅——MIS 11时期介形类组合（以浅水种Cytheridea neapolitana为主）指示的水深不足140米，明显浅于现代900米的湾心深度。其次，人类活动已显著改变沉积过程：M0078站位全新世的沉积速率（135.71 cm/ka）是早期海洋相的3倍，这与人类农业活动导致的流域侵蚀增强直接相关。最后，构造活动塑造了独特的"记忆效应"：在40万年前当科林斯地峡尚未形成时，海湾通过东部通道与海洋连通，这可能为后续周期性出现的黑海-里海物种预埋了生态通道。

这项研究的意义远超出区域尺度。它首次证实了：1）半封闭海盆对全球海平面变化的响应具有高度非线性特征；2）活跃构造区的古环境重建必须考虑物种的"构造记忆"效应；3）介形类组合可以作为识别古海槛位置的"标尺生物"。正如论文通讯作者Parisi强调的："科林斯湾就像一台天然录像机，以微米级的沉积纹层记录着地球系统各圈层的精妙互动。"这些发现为预测当今全球变暖背景下边缘海生态系统响应，提供了至关重要的地质参照系。