南海暮光带细菌膜脂(brGDGTs)温度指标的校准与应用：揭示末次冰消期以来中层海水温度变化

南海作为西太平洋最大的边缘海，其暮光带(200-1000米)对气候调节和碳封存具有重要作用，但缺乏可靠的古环境代用指标。中国科学院的研究团队通过分析南海北部沉积岩芯中的支链甘油二烷基甘油四醚(brGDGTs)，首次建立了适用于暮光带温度重建的校准方程。研究发现brGDGTs的∑IIIa/IIa比值(1.66-5.51)显著高于陆地土壤值(<0.59)，证实其海洋原位生成特性；温度参数显示末次冰消期暖而全新世冷的特征，与有孔虫Mg/Ca记录的中层水温变化一致。该成果发表于《Global and Planetary Change》，为全球海洋暮光带长期温度重建提供了新工具。

　　

海洋中层"暮光带"——这个神秘的水层如同海洋的黄昏过渡区，既接收不到充足阳光，又不同于漆黑的深海，却在全球碳循环中扮演着关键角色。这个深度200-1000米的水层，每年能封存约40亿吨大气CO₂，相当于人类年排放量的三分之一。然而，科学家们对其历史环境变化的认知却长期笼罩在迷雾中，主要障碍在于缺乏可靠的古温度代用指标。传统依赖的有孔虫壳体记录面临采样难题：暮光带有孔虫产量低且易被溶解，特别是在南海这样的碳酸盐补偿深度较浅海域。

这一困境正在被一类特殊的细菌膜脂分子打破。支链甘油二烷基甘油四醚(branched glycerol dialkyl glycerol tetraethers, brGDGTs)原本是陆地土壤细菌的"分子温度计"，其甲基化程度(MBT/MBT′_5ME)与温度呈稳定相关性。近年研究发现，海洋环境中同样存在brGDGTs的原位生产，特别是在东太平洋氧最小层(100-800米)和黑海缺氧水体的颗粒物中检测到高丰度存在。南海最新研究更揭示沉积物brGDGTs主要源自上层中层水。这些线索暗示：这些微小的膜脂分子或许能成为破译暮光带温度密码的钥匙。

中国科学院的研究团队选取南海北部NH07岩芯(16ka以来沉积记录)展开攻关。通过对比有孔虫Mg/Ca温度计建立的表层、中层和深层水温记录，他们需要验证两个关键假设：沉积物brGDGTs的温度信号究竟反映暮光带环境还是底层水/沉积物环境？如果确认来自中层水，能否建立专属的温度校准方程？

研究采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析沉积物中brGDGTs的分布特征，重点监测∑IIIa/IIa比值、环化指数(#Rings_tetra)和甲基化程度等参数。同时整合已有有孔虫Mg/Ca温度数据和δ¹⁸O记录进行对比验证。通过主成分分析(PCA)区分不同来源的brGDGTs特征谱，并建立与水温的定量关系模型。

In situ production of brGDGTs
岩芯中brGDGT-Ia占比最高(24%)，其次是IIIa′(16%)和IIIa(15%)，6-甲基brGDGTs在五甲基化和六甲基化类型中均占优势。末次冰消期∑IIIa/IIa比值(1.6-5.5)、#Rings_tetra(0.35-0.63)和hexa%(23%-46%)较低，而异构化比率(IR)较高，这些特征与全球海洋样品高度一致而与陆地样本显著不同，确证其海洋原位生成属性。

温度重建结果
brGDGTs参数显示末次冰消期(16-11ka)南海北部暮光带异常温暖，而全新世相对凉爽。这一变化模式与有孔虫Mg/Ca记录的中层水温完美吻合，但与透光层和深层水温记录分异。特别值得注意的是，在B?lling-Aller?d暖期(14.7-12.9ka)和新仙女木冷事件(12.9-11.7ka)中，brGDGTs温度曲线都展现出与中层水一致的温度波动幅度。

校准方程建立
以有孔虫Mg/Ca温度为基准，研究团队成功构建南海暮光带专属的brGDGTs温度校准模型。该模型采用MBT′_5ME作为核心参数，通过引入环化指数校正压力效应，最终温度重建误差控制在±1.5°C以内。验证显示该模型对太平洋其他海域的暮光带温度重建同样具有适用潜力。

这项研究首次系统论证了沉积物brGDGTs作为海洋暮光带温度代用指标的可靠性。其建立的校准方程不仅填补了南海古海洋学研究的空白，更开创性地拓展了brGDGTs的应用维度——从陆地环境走向海洋中层系统。正如论文通讯作者Guodong Jia强调的，这项成果为研究暮光带在冰期-间冰期旋回中的碳封存角色提供了新视角，特别是对理解现代全球变暖背景下海洋碳泵的响应机制具有启示意义。未来通过将该技术应用于全球更多海域的岩芯分析，科学家有望绘制出暮光带温度变化的全球拼图，揭开这个"海洋黄昏区"在气候系统中的神秘面纱。