二十世纪人类活动对南极海豹生态的影响

摘要

本文对采自南极乔治王岛法尔兹半岛地区的一根长为35.5cm的海豹粪土沉积柱HN1进行了多方面的沉积学分析，包括沉积物的特征，沉积物中Cu，Se，Zn等标型元素以及反映有机质含量的总有机碳(TOC)随深度的变化，该沉积剖面自上而下可分为两个明显不同的沉积单元，其中上部25.5cm的沉积层明显受到海豹排泄物混入的影响，底部10cm主要为未受海豹活动影响的海相沉积．同时恢复了该地区上个世纪以来海豹数量的变化过程，该变化主要受控于人为因素的影响，在20世纪上半叶，由于人类的大量捕杀，该地区海豹数量持续低迷．20世纪60年代以后由于南极地区捕杀海豹活动的禁止以及人类对南极生态系统的保护，该地区海豹数量迅速恢复并在之后一直维持了较高的数量水平，该地区上个世纪以来海豹数量的显著变化表明了人类活动对南极生态系统的强烈影响，对认识人与自然的关系及生态系统的保护有深刻的意义，同时也为进一步研究南极地区生态系统的演化历史提供了高精度的信息载体． 将HN1沉积柱各分样中的海豹毛拣出，并测量其中氮、碳同位素随深度的变化，我们恢复了上世纪法尔兹半岛地区海豹的食谱和迁徙活动的变化过程。通过对海豹毛中δ15N值的检测，我们发现20世纪上半叶海豹毛中的δ15N值偏低，但呈现了稳定增加的趋势，而20世纪后半叶该地区海豹毛中的δ15N值相对稳定。氮同位素值的变化过程了表明了该地区海豹的食谱中鱼类等高营养级食物的比例增加并最终趋于稳定的过程。海豹毛中碳同位素值在20世纪30年代和70年代出现谷值，反映了海豹在这一时期可能向远洋海域迁徙的趋势，其余时间则向近岸海域回归。结合人类捕杀海豹活动的历史，我们认为30年代出现的谷值是海豹为躲避人类捕杀而向远洋迁徙的过程；70年代出现的谷值则对应了该地区海豹数量急剧增加以后，食物资源相对匮乏，一部分海豹迁往远洋觅食的趋势。 结合大鼠实验的结果，我们认为上个世纪人类对南大洋海豹的捕杀活动，不仅给法尔兹半岛地区的海豹带来了巨大的生存压力，使海豹倾向于取食较易捕获的低营养级生物，造成了体内氮同位素值的下降；同时也在一定程度影响了海豹的生理过程，导致食物与海豹身体组织之间发生氮同位素的分馏，造成海豹毛发中氮同位素值的降低。因此我们有理由认为人类活动是导致上个世纪法尔兹半岛地区海豹毛中氮、碳同位素变化的主要因素。人类的捕杀导致了海豹向远洋海域迁徙，影响了海豹正常的觅食行为。而20世纪60年代以后，由于人类对南极生态系统的保护，海豹不断向近岸海域回归，鱼类等在海豹食谱中的比例也有所上升。人为因素已经取代自然因素成为上个世纪影响南极生态系统的主要因素。

目录

文摘

英文文摘

前言

声明

第1章绪论

1.1南极无冰区古气候与古环境研究的方法及其进展

1.2历史时期海豹数量变化研究情况

1.3本文内容安排

第2章本文的研究目的与研究方法

2.1研究背景

2.2研究目的

2.3研究方法

第3章研究区环境、样品采集与分析

3.1研究区地理环境概况

3.2样品的采集与岩性描述

3.3样品的测试

3.3.1元素地球化学分析方法

3.3.2碳、氮同位素分析

3.3.3沉积物定年

3.3.4海豹毛数的统计

3.4沉积剖面年代序列的确定

第4章法尔兹半岛海豹数量与人类活动的历史记录

4.1海豹毛数随深度剖面的变化特征

4.2元素的剖面分布特征及海豹粪土生物地球化学标型组合的识别

4.3 20世纪法尔兹半岛海豹数量变化过程及其影响因素

4.4 Hg含量的变化及Se、Hg相关性讨论

第5章海豹毛中的氮、碳同位素分析与海豹的捕食迁徙

5.1氮、碳同位素分析的基本原理及其古生态学意义

5.2 HN1沉积序列中海豹毛的碳、氮同位素测量结果

5.3 HN1序列中海豹毛同位素值变化的原因及20世纪该地区海豹食谱和迁徙活动的变化

5.4人为刺激与大鼠粪便中氮同位素值的变化

结论

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果