南极无冰区生态地质考察.docVIP

南极无冰区生态地质考察2. 考察背景、目的和意义 本次野外考察目的在于执行由国家自然基金委资助的基金项目《中晚全新世南极海豹数量变化及其原因》的野外考察采样计划。南极海豹作为南大洋食物网中最高层次的捕食动物，对海洋环境和生态系统动态平衡过程中的变化极其敏感。此前，我们对南极乔治王岛一个保存完好、具有连续时间序列的海豹毛和海豹粪土沉积序列研究表明过去1500年来南极海豹毛、粪土沉积中记录的Se、Hg含量显著正相关，提示Se、Hg之间存在明显的拮抗作用，海豹体内存在着对Hg污染的自动保护机制（生态学报，2004，24(3)：630～634）。然而近百年来随着Pb、Hg等重金属污染物激增，海豹毛中Hg、Se呈负相关，它是否标志着对Hg侵入的自动保护机制削弱了呢？为了全面地了解和深入探讨南极无冰区海豹不同历史时期Pb、Hg等重金属以及有机农药等污染物波动与它们体内微观的代谢变化之间的关系，深入研究Se、Hg之间随体内含量变化而呈相互协同或拮抗的关系及其内在生物机制，进一步阐明环境、地质等因素的改变引起的生物体内某些代谢功能的相适应变化，为环境生态研究提供宝贵的资料和理论依据。为了实现这一研究目的，有必要在更大的地域范围内采集多个具有不同时间尺度的代表性海豹和企鹅等生物粪土沉积剖面进行研究。本项目将在野外现场考察海豹等现代生态学的基础上，在古海豹活动区附近找到含海豹毛的未受扰动的粪土沉积剖面，以此作为环境变化研究的载体，查明南极海豹生态演变对自然过程和人类活动的响应关系。从历史演化的角度研究重金属元素以及有机农药、病毒等对南极生态环境造成的危害；另外，通过对海鸟海兽残骨的研究，有可能深入认识污染物在生物组织内的吸收与排泄及相互作用机制。本考察项目的开展将大大拓宽生态学家对海豹的认识，促进南极生物资源的保护；为研究环境变化、历史时期的人类活动及其区域生态响应提供科学资料，为预测未来全球变化提供科学依据，因此本项目具有重要的科学意义。 3. 实施计划具体内容、方法和手段及支持条件 (1) 具体内容 考察内容主要包括： （1）海豹粪土沉积层的采集在法尔玆半岛乔治王岛更大的地域范围内，通过野外详细的勘，找到含海豹毛的海豹粪土沉积剖面，野外现场采集样品。同时，在现代海豹聚居地，调查现代海豹生态学特征，采集研究区的新鲜海豹粪、岩石和土壤样品。（2）生物样品的采集采集不同生物种属的粪便样品，如企鹅、海豹、贼欧、海燕等；海鱼、贝壳、海藻、苔藓、地衣植物样品及其下伏土样的采集，用于生物食物链和生态毒理学研究；（3）巴登半岛企鹅生态调查对现代分布在巴登半岛的企鹅生态进行调查，并采集沉积样品和生物样品。（4）动物机体组织的采集采集海豹、企鹅新鲜死亡个体机体组织、器官残余物，用于分子生态毒理学研究。(2) 方法和手段：（1）海豹粪土采集：在集水区而不是在现代海滩海豹聚居地寻找古海豹粪土沉积层，海豹粪土一般为黑色粘土，有刺激难闻的气味，含有大量的毛发；找到采样点后，用PVC管采集2管。同时，在现场挖槽，一定要挖到基底，用直尺量好剖面的深度，在记录本上绘描一剖面图，粗略标明岩性，然后自上而下以0.5厘米间隔采样，并在野外现场分离出足够多的海豹毛样品；（2）生物样品采集：在野外采样过程中，若发现动物残骨，随时收集，并记录采样时间、地点、天气状况及可能出现的动物种属（企鹅、海豹、贼欧、海燕等）；在阿德雷岛高地寻找古老废弃的企鹅等鸟类巢穴，采集其中的沉积物、残骨等样品；采集企鹅粪、巨海燕粪、贼鸥粪、海豹粪等各半瓶，密封；用牛皮信封一分为二，装不同种属的苔藓、地衣样品，在屋内打开袋子，自然风干。（3）气体样品采集CH4、N2O通量观测：以长城站为基地，采用观察，采样等手段，在站区及毗邻地区建立观测点，选择四个区域进行系统的土壤CH4、N2O通量观测：普通的苔原土壤观测区、阿德雷岛苔原鸟粪土观测区、西海岸海豹粪土观测区和贼鸥粪土观测区；土壤样品采集：根据通量观测点周围的土壤分布状况挖取土壤剖面，采集不同深度的土壤样品，冷冻保存。采用日本生产的细不锈钢管连三通阀采样器（已由中科院南土壤所提供），采集土壤不同深度的气体样品，转移至真空瓶中，分析CH4、N2O浓度与氮、氧同位素组成随土壤深度的变化规律。大气样品采集：在苔原与高地各选择一大气样品采样点，每天定时（下午2：003：00）用真空瓶在2m高度上迎风随机采集近地面气体样品；根据其它不同区域的环境特征（包括科考站区、企鹅与海豹聚集区、海洋潮间带、冰盖区等），用同样的方法采集近地面气体样品。? (3) 工作计划：工作计划：到达长城站之日起，开始采样：1.在长城站区考察和采集样品；2.选择较好的天气在长城站毗邻地区考察和采集样品；3.在最好的天气情况下，利用汽车、飞机或汽艇等交通工