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2011年08月30日09:04 | 中國(guó)發(fā)展門(mén)戶網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫(xiě)信 字號(hào)：T|T

中國(guó)科技大學(xué)孫立廣教授的科研是那樣與眾不同。十多年前，他到南極去尋找無(wú)人問(wèn)津的企鵝糞，獨(dú)創(chuàng)了“企鵝考古法”，開(kāi)拓了“全新世南極無(wú)冰區(qū)生態(tài)地質(zhì)學(xué)”這一新的研究領(lǐng)域。

1998年底，孫立廣教授與弟子謝周清參加了中國(guó)南極第十五次科學(xué)考察。孫立廣到長(zhǎng)城站，謝周清到中山站。尋找企鵝糞土層進(jìn)行專項(xiàng)研究，是他們此行的任務(wù)之一。

“這個(gè)想法是被逼出來(lái)的。當(dāng)時(shí)的南極研究中，各領(lǐng)域都有科學(xué)家?guī)е鴪F(tuán)隊(duì)在做，步人后塵便去不了南極?！睂O立廣說(shuō)，企鵝是南極最主要的動(dòng)物種群之一，它們來(lái)自海洋，以磷蝦為主要食物，把糞便排泄在陸地上，通過(guò)雨雪的沖刷聚集到湖泊中，形成水、土、氣和生物界面上的物質(zhì)循環(huán)。通過(guò)含有企鵝糞土的湖泊沉積層微量元素分析，可以了解人類(lèi)活動(dòng)對(duì)南極生態(tài)的影響，考察歷史時(shí)期企鵝數(shù)量的變化與氣候變化之間的關(guān)系。孫立廣希望借此“開(kāi)辟一個(gè)新的研究渠道，在糞土中做出有分量的工作”。

然而，在阿德雷島（企鵝島）上，孫立廣歷經(jīng)千辛萬(wàn)苦始終沒(méi)有找到企鵝糞土層。企鵝將巢穴筑在海濱、丘陵的亂石上，它們向外強(qiáng)勁噴射出的粉紅泛白的糞流，很快被風(fēng)雨和冰雪融水沖刷掉了。直到考察臨近結(jié)束時(shí)，才在阿德雷島偶然地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)含企鵝糞的積水區(qū)。

從南極回來(lái)后，他們將采自海拔12米高的湖泊中的一段67.5厘米的泥芯，按1厘米間隔在潔凈室中分樣，對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行26種元素的定量分析，又進(jìn)行精確的碳14定年，確定這是一段大約“3000歲”的泥芯。他們發(fā)現(xiàn)，鍶、氟、磷等9種元素的濃度隨深度呈幾乎同步的變化，并且這9種元素濃度均比在非企鵝聚集區(qū)冰緣沉積物中的濃度高得多。

由于該島是企鵝生態(tài)特別保護(hù)區(qū)，磷的富集使他們想到了企鵝的糞便，高氟使他們想到了作為企鵝食料的磷蝦，磷蝦中有奇高的氟含量。他們推斷，是企鵝作為載體將海洋食物中的元素轉(zhuǎn)移到糞便中，進(jìn)而進(jìn)入沉積土層中。更進(jìn)一步的有機(jī)質(zhì)同位素?cái)?shù)據(jù)、企鵝糞和苔草的元素特征也表明，企鵝糞是沉積物的主要來(lái)源。因此，他們得出結(jié)論：鍶、氟、硫、磷、硒、鋇、鈣、銅、鋅是企鵝糞土層中的標(biāo)型元素組合。

他們根據(jù)企鵝糞標(biāo)型元素的濃度來(lái)確定含糞量的相對(duì)變化，進(jìn)而推定企鵝種群數(shù)量的相對(duì)變化，并且揭示出企鵝數(shù)量波動(dòng)與氣候變化之間的關(guān)系。2000年10月，企鵝生態(tài)考古的第一篇論文——《過(guò)去3000年企鵝數(shù)量記錄》發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《自然》上，引起國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。

南極是全球氣候變化的敏感神經(jīng)。這種獨(dú)特的“企鵝考古法”對(duì)進(jìn)一步研究南極大陸生態(tài)、氣候與環(huán)境演變，探討南極環(huán)境演變與全球變化的關(guān)系，具有重要的科學(xué)意義。

此后，他們還將這種方法和思路應(yīng)用到我國(guó)南海西沙群島和北極的研究中。

他們兩次到西沙群島進(jìn)行科學(xué)考察，采集了多個(gè)時(shí)間跨度超過(guò)千年的含有鳥(niǎo)糞等物質(zhì)的沉積柱，根據(jù)沉積物的粒度變化以及介形蟲(chóng)的氧同位素變化，進(jìn)行古降雨記錄重建。他們發(fā)現(xiàn)一個(gè)重要問(wèn)題：位于赤道輻合帶北界附近的南海西沙地區(qū)，在小冰期期間出現(xiàn)了降雨量增多的情況，這是傳統(tǒng)熱帶氣候變化機(jī)制理論——熱帶輻合帶擺動(dòng)理論（ITCZ）所不能解釋的。

他們通過(guò)進(jìn)一步綜合分析熱帶太平洋東西兩岸地區(qū)8個(gè)點(diǎn)目前已有的古氣候記錄，重建了過(guò)去千年熱帶太平洋地區(qū)降雨的空間結(jié)構(gòu)變化，并得出結(jié)論：在相對(duì)較冷的小冰期（公元1400—1850），熱帶西太平洋地區(qū)降雨增多，而熱帶中東太平洋降雨減少，表明該時(shí)段太平洋沃克環(huán)流較強(qiáng)；在相對(duì)較為溫暖的中世紀(jì)暖期（公元800年—1300年），熱帶西太平洋地區(qū)降雨偏少，而熱帶中東太平洋降雨偏多，表明該時(shí)段太平洋沃克環(huán)流較弱。

這項(xiàng)重要成果對(duì)熱帶太平洋地區(qū)世紀(jì)尺度的氣候變化機(jī)制提出了新的認(rèn)識(shí)，也標(biāo)志著孫立廣小組由南極開(kāi)始的生態(tài)地質(zhì)學(xué)研究，進(jìn)入到生態(tài)與氣候變化機(jī)制研究的新階段。

太平洋沃克環(huán)流對(duì)我國(guó)氣候的影響很大，通過(guò)太平洋降雨記錄反演太平洋沃克環(huán)流的變化，可以了解中國(guó)歷史時(shí)期氣候變化與沃克環(huán)流的關(guān)系，而這有助于預(yù)測(cè)我國(guó)中長(zhǎng)期氣候變化。

孫立廣小組還將企鵝考古法用來(lái)考證人類(lèi)的文明史。他們通過(guò)分析安徽蒙城尉遲寺考古遺址采集的有沉積序列的土層中的磷、碳等元素和同位素的變化，揭開(kāi)了存在于斯的大汶口文化在距今約4400年前為龍山文化所替代的根源：那時(shí)發(fā)生了一次嚴(yán)重的“冷事件”，造成兩種文化更迭。

孫立廣說(shuō)，利用古文化遺址中沉積物的地球化學(xué)記錄來(lái)研究古代文明的演化，可以恢復(fù)人類(lèi)文明發(fā)展的連續(xù)歷史記錄，為這一領(lǐng)域開(kāi)辟了新的方法。

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