利用海洋沉积物中的陆生植物生物标志物捕捉西非边缘植被梯度变化

这篇研究通过分析西非边缘海洋沉积物中的陆生植物生物标志物（如n-烷烃和五环三萜甲基醚PTMEs），揭示了植被与气候变化的关联。结合卫星数据、大气反向轨迹模型和河流流域分析，文章阐明了生物标志物的运输机制及其对陆地生态系统的指示意义，为古环境重建提供了新视角。

　　

摘要

热带草原和稀树草原生态系统对人类演化至关重要，但其对气候变化的响应机制尚不明确。海洋沉积物中的陆生植物生物标志物（如n-烷烃和五环三萜甲基醚PTMEs）为重建古环境提供了关键工具。本研究通过分析西非边缘的海洋沉积物核心样本，结合卫星植被数据和气候模型，揭示了生物标志物运输与植被组成的关联。

引言

热带草原生态系统具有高生物多样性和碳储存能力，但面临气候与土地利用变化的双重威胁。陆生生物标志物（如n-烷烃和PTMEs）因其稳定性和对植物光合途径（C₃ vs. C₄）的敏感性，成为古生态研究的核心指标。然而，生物标志物的来源区域和运输机制仍存在不确定性，尤其是风力和河流运输的贡献。

背景与方法

研究区域覆盖西非边缘（39.9°N–33.9°S），植被类型从热带雨林过渡到沙漠。通过测量沉积物中的n-烷烃链长分布、碳同位素（δ¹³C）及PTMEs积累速率，结合HYSPLIT大气反向轨迹模型和河流流域分析，量化了生物标志物的来源区域。

结果

1. n-烷烃质量积累速率：与陆地净初级生产力（NPP）相关，峰值出现在高生产力区域（如刚果雨林边缘）。

2. δ¹³C值：记录了C₃/C₄植被比例，高值对应C₄草原，但受作物种植干扰。

3. 链长比率（如C₃₁/C₂₉）：反映植被干旱适应性和草类丰度，但受气候和植物类群影响。

4. PTMEs积累速率：与草地覆盖率高度一致，尤其在萨赫勒地区，表明其作为草地特异性标志物的潜力。

讨论

• 运输机制：n-烷烃通过长程大气运输（如撒哈拉尘埃）和河流输入，而PTMEs更多反映局部草地信号。

• 生态指示：δ¹³C和链长比率需结合PTMEs以区分气候与植被效应。例如，赤道附近低链长比率可能与湿润条件或作物种植相关。

• 区域差异：南非干旱区的高链长比率可能源于C₃灌木的干旱适应，而非草地扩张。

结论与展望

多生物标志物联用（n-烷烃+PTMEs）可提高古植被重建的准确性。未来需结合物种特异性蜡质分析和运输模型，以解析复杂生态信号。本研究为理解热带草原对气候变化的响应提供了新方法，尤其适用于缺乏历史记录的生态系统。