來源：科大新聞網(wǎng)

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系、極地環(huán)境與全球變化安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝周清教授課題組與意大利比薩大學(xué)Carlo Baroni教授課題組合作在全新世企鵝種群盛衰對氣候變化的響應(yīng)方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究結(jié)果以“The occupation history of the longest-dwelling Adélie penguin colony reflects Holocene climatic and environmental changes in the Ross Sea, Antarctica”為題，在第四紀(jì)環(huán)境知名刊物Quaternary Science Reviews在線發(fā)表。

企鵝是南極典型海洋生物，對氣候環(huán)境變化非常敏感。企鵝在海洋中捕食，在陸地繁殖，且位于南大洋食物鏈高端，一系列氣候環(huán)境因素均在企鵝生命周期中扮演重要角色，并通過物理、化學(xué)和生物過程影響企鵝的食物結(jié)構(gòu)/豐度和棲息地適宜度等，并最終影響了企鵝種群盛衰以及分布格局。近幾十年來，南極地區(qū)正在發(fā)生著顯著的氣候環(huán)境變化，這嚴(yán)重影響了企鵝的種群數(shù)量和棲息地分布。觀測數(shù)據(jù)表明，南極半島的阿德利企鵝數(shù)量顯著下降，同時(shí)分布范圍在向南收縮，已有多個(gè)繁殖種群完全消失。模擬研究預(yù)測，如果溫室氣體仍以目前的速度排放，到21世紀(jì)末，將有80%左右的帝企鵝繁殖地瀕臨滅絕；而有70%的王企鵝被迫遷移到新的棲息地或者消失。

對歷史時(shí)期企鵝繁殖地分布的研究表明，一些特定的繁殖地更能經(jīng)受住環(huán)境變化的考驗(yàn)，在不利的氣候條件下成為物種的避難所。南極羅斯海有著全球1/3的阿德利企鵝繁殖種群，與種群數(shù)量顯著下降的南極半島不同，羅斯海阿德利企鵝表現(xiàn)出穩(wěn)定增加的趨勢?；蚪M學(xué)研究表明，羅斯海在末次冰盛期可能是阿德利企鵝在南極僅有的兩個(gè)避難所之一，但缺少早全新世企鵝存在的地質(zhì)學(xué)證據(jù)。全新世以來，羅斯海企鵝繁殖地分布經(jīng)歷了巨大變化，伴隨著舊繁殖地的廢棄和新繁殖地的產(chǎn)生。而其中的恩克斯堡島是目前已知最古老的且唯一7000年來持續(xù)存在的繁殖地，極有可能是冰盛期以來企鵝最早的登陸地點(diǎn)之一；而重建該島企鵝種群盛衰對氣候變化的響應(yīng)，解析其長期穩(wěn)定存在的原因，對于認(rèn)識和預(yù)測未來氣候變化背景下南極企鵝聚落的敏感性和遷徙至關(guān)重要。

圖1恩克斯堡島阿德利企鵝繁殖地

為此，課題組依托我國正在建設(shè)的南極維多利亞地考察站，在第34、35、36次南極考察期間對恩克斯堡島廢棄企鵝繁殖地進(jìn)行了詳細(xì)的網(wǎng)格調(diào)查和采樣，利用加速器質(zhì)譜對獲取的大量企鵝糞土沉積剖面及殘?bào)w樣品進(jìn)行14C定年，結(jié)合意大利比薩大學(xué)Carlo Baroni教授團(tuán)隊(duì)過去30年獲取的相關(guān)樣品和數(shù)據(jù)進(jìn)行了集成研究（圖2），發(fā)現(xiàn)阿德利企鵝在距今8600年首次在該島定居，是羅斯海自全新世以來最早的繁殖地，將企鵝種群持續(xù)存在的時(shí)間向前推了1600年，并與當(dāng)?shù)乇ㄏ说臅r(shí)間相當(dāng)。得益于特拉諾瓦冰間湖提供的開放水域和豐富的食物來源，企鵝在冰退后立即在此地登陸繁殖。

圖2恩克斯堡島企鵝廢棄繁殖地的時(shí)空分布

研究團(tuán)隊(duì)提出廢棄巢區(qū)年代和面積測定相結(jié)合的方法，系統(tǒng)恢復(fù)了全新世以來的企鵝種群數(shù)量變化和巢區(qū)遷移過程。發(fā)現(xiàn)距今7000-3000年間，恩克斯堡島的種群數(shù)量大致呈增加趨勢，在5500-5000和4000-3500年達(dá)到峰值。在3500-3000年的短暫下降后，企鵝種群3000-1500年間顯著擴(kuò)張，與南部斯科特海岸大規(guī)模聚落廢棄相對應(yīng)。羅斯海斯科特海岸在距今5-4千年遍布企鵝繁殖地，卻在距今3-2千年大規(guī)模廢棄，關(guān)于廢棄的原因長期以來存在“變冷說”和“變暖說”兩種觀點(diǎn)。此前，謝周清課題組在企鵝糞土層中找到關(guān)鍵證據(jù)，提出“新冰期”變冷條件下區(qū)域海冰擴(kuò)張和局部地形影響下的風(fēng)和積雪增加是導(dǎo)致斯科特海岸廢棄的主要原因，解答了爭論已久的“企鵝消失之謎”，并系統(tǒng)重建了羅斯海歷史時(shí)期企鵝繁殖地分布的演變過程（圖2）（Quaternary Science Reviews, 264, 2021）。在此基礎(chǔ)上，本研究提出特拉諾瓦灣冰間湖提供的無冰環(huán)境使其恩克斯堡島在近岸海冰擴(kuò)張的時(shí)期接納了來自斯科特海岸的遷徙企鵝種群，致使企鵝數(shù)量大幅增加，成為了區(qū)域企鵝種群的寶貴避難所。論文指出，近幾十年羅斯海的近岸海冰呈現(xiàn)出增加趨勢，因此恩克斯堡島等有冰間湖分布的區(qū)域?qū)?huì)對企鵝種群的延續(xù)發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用。

該論文第一作者為環(huán)境科學(xué)與工程系博士后高月嵩，謝周清教授和Carlo Baroni教授為本文共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、意大利國家南極等項(xiàng)目資助。南極野外考察工作得到國家海洋局極地考察辦公室支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2022.107494

（環(huán)境科學(xué)與工程系、科研部）