孟加拉湾钟形虫壳的保存作为低氧区动态的近期古生态学信号

《Marine Micropaleontology》：Preservation of tintinnid loricae as a recent palaeoecological signal of oxygen minimum zone dynamics in the Bay of Bengal

　　

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  钟形虫壳在孟加拉湾氧最小值区（100–600米水深）内丰度达到峰值，为追踪海洋脱氧过程提供了一种新的示踪指标。
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  溶解氧而非表层生产力是控制钟形虫壳丰度的最强因素，表明这是一种保存信号而非生产信号。
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  这些发现揭示了钟形虫保存所需的特定条件，为中生代之后化石记录中钟形虫稀缺的问题提供了长期寻求的解释。

引言

钟形虫是浮游纤毛虫，是现代海洋中海洋微型浮游动物群落的重要组成部分。它们是异养生物，主要以钙质超微粒浮游生物和小型浮游植物为食，因而在海洋食物网以及碳向更高营养级的传递中发挥着关键作用（Stoecker和Capuzzo, 1990；Dolan和Pierce, 2013）。钟形虫的特征是具有一种壳（lorica），这是一种包裹细胞的刚性外壳，具有物种特异性的形态和口直径。根据壁的成分，壳可分为有机壁型和聚集型，后者会纳入周围环境中的矿物颗粒（Kofoid和Campbell, 1929, 1939）。

尽管钟形虫在生态学上具有重要意义，但其地质记录极为稀少。化石钟形虫偶尔报道于新元古代、侏罗纪和白垩纪，而其新生代记录则极为有限（Eicher, 1965）。这种稀缺主要归因于钟形虫壳在沉降和早期成岩作用过程中对物理、化学和生物降解的高度易损性。因此，钟形虫在海洋孢粉学研究中鲜受关注，其作为古环境指示体的潜力也缺乏明确的约束。

海洋孢粉学传统上依赖有孢囊的甲藻和其他耐腐的有机壁微化石来重建过去的水文条件。相比之下，浮游动物来源的孢子形态体极少被保存，导致我们在沉积记录中理解营养传递和保存过程方面存在重大空白。然而，对保存条件敏感的微化石提供了独特的机会，用以区分生产力和沉积后保存条件在控制沉积有机质积累方面的相对作用。在此背景下，钟形虫壳是一个理想的但尚未被充分利用的示踪指标，可用于评估氧的可用性和沉积条件对易腐有机遗骸存活的影响。

孟加拉湾是研究这些过程的特别适合的地区。它以来自主要河流的强烈淡水输入、水柱强烈分层以及中深层氧最小值区的存在为特征。与相邻的阿拉伯海不同，孟加拉湾尽管营养盐输入量巨大，但表层生产力相对较低，表明营养盐供给、初级生产力和有机质保存之间存在部分脱耦（Prasanna Kumar等, 2002, Prasanna Kumar等, 2010）。先前的研究表明，孟加拉湾中间水层的缺氧条件可以增强大陆斜坡上有机质的保存（Paropkari等, 1993；Sarma等, 2013），使其成为评估保存控制的沉积信号的天然实验室。

本研究记录了孟加拉湾西部陆架至陆坡断面表层沉积物中钟形虫壳的空间分布、群落组成和丰度。通过将钟形虫数据与环境参数及多元统计分析相结合，我们特别检验了钟形虫丰度的变化主要反映表层水生产力还是在缺氧条件下沉积后保存条件的影响。我们进一步评估了钟形虫壳作为氧最小值区强度和有机质保存示踪指标的潜力。与已发表的阿拉伯海东部记录进行对比，用以将孟加拉湾的观察结果置于更广泛的区域背景下。

氧最小值区是海洋-气候系统高度敏感的组成部分，对表层生产力、分层、环流和通气的变化作出响应。地质历史上氧最小值区的扩张已与单增强、温室变暖和海洋碳循环扰动相关联。因此，确定能够可靠记录次表层氧含量的保存敏感性微化石示踪指标，对于重建古海洋条件至关重要。在此背景下，现代沉积物中钟形虫壳的 exceptional 保存为解释过去氧最小值区动力学与化石出现之间的关系提供了有价值的类比。

各节摘要

研究区

孟加拉湾是北印度洋的一个半封闭盆地，以强烈的季风驱动和季节性反转的风循环为特征。它接收全球最高的淡水与沉积物排放量之一，主要来自恒河-布拉马普特拉河、马亨德拉河、戈达瓦里河、克里希纳河和考韦里河等主要河流。该盆地的年淡水输入量估计约为1.6 × 10¹² m³·yr^?1，导致明显的水平和垂直盐度梯度以及强烈的

样品采集

2014年1月，在Sagar Kanya号科考船SK-308航次期间，共从孟加拉湾西部采集了64个表层沉积物样品。样品沿八条垂直于海岸线的陆架至陆坡断面采集，覆盖水深范围从约25米至约2500米（图1）。其中14个样品使用Van Veen抓斗采集，50个样品使用配备60厘米长取芯管的箱式多管取样器采集，以获取未受扰动的沉积物-水界面物质。仅

钟形虫壳的组成与丰度

研究沉积物中的钟形虫遗骸既有有机壁型钟形虫形态，也有聚集型壳。在整个研究区域中，聚集型壳的丰度明显高于有机壁型（图2）。记录的群落包括Tintinnopsis dicata、Codonellopsis morchella、Codonellopsis orthoceras、Tintinnopsis radix、Codonellopsis ostenfeldi、Dadayiella ganymedes以及未分种的Tintinnopsis spp.。群落以T. dicata和C.为主导

讨论

孟加拉湾西部钟形虫壳的空间分布和保存状况为我们提供了新的认识，有助于了解控制保存敏感性浮游动物遗骸沉积记录的因素。尽管钟形虫在现代海洋中生态分布广泛，但它们在沉积物中的出现却极为罕见，这主要是由于壳在沉降和早期成岩作用过程中对降解的高度易损性。因此，本研究数据集提供了一个独特的机会，用以

结论

本研究表明，孟加拉湾西部表层沉积物中的钟形虫壳主要受缺氧条件下沉积后保存过程的影响，而非表层水生产力的影响。它们在大陆斜坡上部约100至600米水深范围内的丰度峰值与区域氧最小值区高度吻合，表明低氧条件强烈促进了这些易腐遗骸的保存。与生产力示踪指标的比较

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未引用参考文献

Hedges和Keil, 1995

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的竞争性财务利益或个人关系，这些可能影响本文所述工作的内容。

致谢

作者感谢Biral Sahni古科学研究所（BSIP）院长提供了开展本研究所需的设施。作者还感谢Vandana Prasad、Rajeev Nigam和Rajeev Saraswat的支持。本研究已获得BSIP出版许可编号/2023。