基于甘油二烷基甘油四乙醚（Glycerol dialkyl glycerol tetraethers）的研究，过去约2700年来秘鲁安第斯山脉地区的温度变化情况

《Organic Geochemistry》：Temperature variability in the Peruvian Andes during the past ~2700?years based on glycerol dialkyl glycerol tetraethers

【字体：大中小】 时间：2026年09月02日 来源：Organic Geochemistry 2.8

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　　•安第斯山脉的首个多十年尺度GDGT温度记录，涵盖了2700年的时间。•维尔卡诺塔山脉的湖泊显示异常高的IIIa'含量。•MBT′5Me空气温度显示出偏暖的趋势，并伴随着陆地输入的增加。•约1300年后的冷却现象先于1900年后的快速升温。引言热带安第斯高原（海拔超过4000米）

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安第斯山脉的首个多十年尺度GDGT温度记录，涵盖了2700年的时间。
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维尔卡诺塔山脉的湖泊显示异常高的IIIa'含量。
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MBT′5Me空气温度显示出偏暖的趋势，并伴随着陆地输入的增加。
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约1300年后的冷却现象先于1900年后的快速升温。

引言

热带安第斯高原（海拔超过4000米）是地球上对气候变化最敏感的地区之一，拥有世界上大部分的热带冰川（Rabatel等人，2013年；Vuille等人，2018年）。自1939年以来，平均每十年温度上升0.10℃（Vuille等人，2008年），这极大地影响了冰川范围、水文状况和生态系统功能（Salzmann等人，2013年；Vuille等人，2008年；Rapp等人，2012年；Michelutti等人，2015年）。然而，由于连续的定量代理记录稀缺，长期温度历史仍然知之甚少。现有的重建方法主要是定性的，基于冰川地貌和地衣测量（Jomelli等人，2009年；Stroup等人，2014年；Licciardi等人，2009年），或者使用混合了热力和水文影响的多种气候代理指标，如冰芯氧同位素（Thompson等人，2013年）。

甘油二烷基甘油四醚（GDGTs）是古菌和细菌的膜脂质，在土壤、泥炭和沉积物中普遍存在且持久（例如，De Rosa和Gambacorta，1988年；Schouten等人，2002年；Weijers等人，2006年；De Jonge等人，2013年；Schouten等人，2013年；Zhao等人，2023年）。从湖泊沉积物中测得的GDGTs可能来自多种来源，包括湖泊水柱中的直接沉积、土壤产物的传输和沉积，以及沉积物本身的原位生成。已经开发了几种基于不同GDGTs比例或分数丰度的代理指标，用于过去温度的重建，其中两种常见的代理指标是分支GDGT衍生的MBT′_5Me（De Jonge等人，2014年）和异戊二烯类GDGT衍生的TEX₈₆（Schouten等人，2002年）。目前正在进行努力，以精简这些指标与温度之间的校准关系（例如，Casta?eda和Schouten，2015年；Russell等人，2018年；Martínez-Sosa等人，2021年）。一个核心挑战是GDGT的分布受环境条件（如温度、pH值和盐度）的影响（参见Schouten等人，2013年的综述），因此为特定环境背景选择合适的校准方法并非易事。此外，尽管有强有力的证据表明存在原位GDGT生成（例如，Tierney和Russell，2009年；Loomis等人，2014年；van Bree等人，2020年；Zhao等人，2021年），但由于许多湖泊缺乏原位温度数据，大多数湖泊校准都是基于年平均气温而非水温（例如，Russell等人，2018年；Martínez-Sosa等人，2021年）。

在安第斯高原，由于山体侵蚀和沉积物搬运的作用，GDGT的生成和传输过程可能特别复杂（Brush，1982年）。分支GDGTs和异戊二烯类GDGTs（isoGDGTs）既可以在土壤、泥炭中生成，也可以在湖泊水柱和沉积物本身中生成（Casta?eda和Schouten，2011年）。这些化合物可以被输送到河流和湖泊中。因此，了解它们在不同自然档案中的分布和来源对于可靠地应用基于GDGT的古气候代理指标至关重要。尽管存在这些挑战，分支GDGTs已成为最广泛使用的古温度重建技术之一。来自哥伦比亚、智利和阿根廷安第斯山脉的大多数GDGT研究为南美洲的脂质来源、环境控制和代理校准提供了重要信息（例如，Nieto-Moreno等人，2016年；Pérez-Angel等人，2020年；O'Beirne等人，2024年）。然而，热带安第斯山脉的长期GDGT记录仍然很少。目前唯一一个来自热带高安第斯山脉的GDGT衍生的古温度记录来自厄瓜多尔的Llaviucu湖泊，其时间跨度从末次冰期延伸到全新世，具有数百年级的分辨率（Zhao等人，2023年）。因此，对于秘鲁中部安第斯山脉而言，还没有高分辨率的基于GDGT的温度记录能覆盖仪器记录之外的时间范围。

在这里，我们首次为秘鲁安第斯山脉提供了基于GDGT的定量温度重建结果，时间跨度为过去约2700年。我们分析了来自秘鲁东南部维尔卡诺塔山脉（约14°S，约71°W，海拔约4800米）两个湖泊及其周围土壤和泥炭中的分支GDGTs和isoGDGTs。我们还研究了湖泊沉积物样本中存在的甘油单烷基甘油四醚（GMGTs；也称为H-GDGTs）。最近的研究表明，GMGTs可能反映了水柱中的氧气可用性（Li等人，2024年；Garcia等人，2024年），也可能反映温度（Naafs等人，2018年；Baxter等人，2019年）。鉴于它们的环境控制因素仍存在不确定性，我们使用GMGT的分数丰度作为研究地点间氧化还原状态和微生物条件的探索性指标。我们评估了GDGT的来源，评估了多种温度校准方法，并重建了空气和湖泊温度，以探讨从十年到千年的气候演变及其与区域水文变化的关系。

章节摘录

研究地点

位于秘鲁东南部的维尔卡诺塔山脉（约14°S，约71°W）是热带地区第二大冰川覆盖区域，也是亚马逊河的主要源头之一。该地区以湿润的普纳草原和广阔的泥炭形成湿地（bofedales；Baied和Wheeler，1993年；King等人，2021年；补充图1）为主。维尔卡诺塔山脉的高地全年气温较低，季节变化很小。夏季（DJFM）和冬季的日平均值

采样

2016年至2019年间，在维尔卡诺塔山脉各地采集了沉积物、泥炭和土壤样本（表1；图1b和c；补充图S3）。使用改进的7.6厘米Glew（1989年）重力取芯器从Sibinacocha和Chacacocha的中央盆地取芯。2018年8月使用直径7.6厘米的俄罗斯泥炭取芯器采集了一个112厘米长的复合泥炭芯，编号为BOF。2019年5月，在湖泊附近使用土壤采样探头采集了15个表层土壤样本

地球化学特征及GDGT和GMGT分布

维尔卡诺塔山脉的现代土壤富含总有机碳（TOC）（17.9±7.2%），C:N比为14.9±1.4，δ¹³C和δ¹⁵N值分别为?23.6±0.7‰ VPDB和8.7±1.6‰ AIR（图2a）。GDGTs主要由分支GDGTs（46–99%）构成，主要是IIa和Ia类型（图3a和b），显示出较高的BIT值（0.96±0.03；图4a）和较低的IR值（0.27±0.14；图4d）。isoGDGTs通常较少见，但在两个特定地点超过了总GDGTs的50%。这些土壤中不存在GMGTs（

四醚脂质的来源和环境控制因素

可靠的基于GDGT的古温度重建需要清楚地了解脂质的来源、进入湖泊的过程、陆地和水生输入之间的混合以及在沉积物中的保存情况（Tierney和Russell，2009年；Schouten等人，2013年）。在维尔卡诺塔山脉，土壤和泥炭中主要存在分支GDGTs（图3a），这与全球趋势一致（Raberg等人，2022年；图3d）。然而，IIa类型化合物相对于Ia类型的优势使维尔卡诺塔山脉的土壤与其他热带地区有所不同

结论

我们证明了来自Sibinacocha湖泊的TEX₈₆和MBT′_5Me代理指标能够提供维尔卡诺塔山脉连贯且互补的温度历史。通过研究现代土壤、泥炭和湖泊沉积物中分支GDGTs和isoGDGTs的分布和地球化学特征，我们发现像Sibinacocha湖泊这样受陆地影响较小的湖泊为分离原位GDGT信号提供了最佳条件。对于bofedal泥炭，应谨慎解释绝对温度估计值

CRediT作者贡献声明

Jarunetr（Nadia）Sae-Lim：写作 – 审稿与编辑，初稿撰写，可视化，验证，方法学研究，调查，数据分析，概念化。Bronwen L. Konecky：写作 – 审稿与编辑，验证，指导，资源协调，方法学研究，资金获取，数据分析，概念化。Isla S. Casta?eda：写作 – 审稿与编辑，指导，资源协调，方法学研究，资金获取。Jack A. Hutchings：写作

Abbott等人，1997年

Bauersachs等人，2024年

H?llberg等人，2023年

Hansen等人，1994年

Kim等人，2006年

Liu等人，2018年

Naeher等人，2014年

Rowe，1962年

Seimon等人，2007年

Seimon等人，2017年

Sinninghe Damsté等人，2018年

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Bronwen Konecky表示获得了美国国家科学基金会地球科学部的财务支持。Bronwen Konecky还表示获得了David和Lucile Packard基金的财务支持。Isla Casta?eda也表示获得了美国国家科学基金会地球科学部的财务支持。

我们感谢Crispín Condori de Ocongate家族以及Preston Sowell、Sarah Baitzel、Arturo F. Rivera Infante和Martin Polo y la Borda在野外工作方面的支持。同时感谢华盛顿大学的本科生研究助理Benjamin Tiger（2018-2019年）、Allie Sheets（2020-2021年）和Valencia Ajeh（2023年）在实验室工作方面提供的帮助。我们也感谢编辑和匿名审稿人付出的时间、深思熟虑的评论和建设性反馈，这些都对手稿的改进起到了积极作用。

引言