廣州地化所揭示生物活動控制著珊瑚礁系統Mo同位素組成變化
造礁珊瑚作為重要的記錄海洋氣候環境變化歷史載體，其骨骼元素和同位素變化（如Sr/Ca、Mg/Ca、U/Ca、Ba/Ca、δ18O、δ13C、以及δ11B）能夠很好地反演海洋溫度、pH、鹽度等氣候因素的變化歷史。海洋生物活動演變歷史是海洋環境變化中重要組成部分，然而目前由于缺乏有效的代用指標，使得人們對海洋生物活動演變歷史了解甚少。近幾十年來，隨著MC-ICP-MS技術的發展，珊瑚骨骼中一些生物性同位素，如Sr、Ca、Li、Mo、Mg、Ba、U、Cr等同位素在分析技術和精度上取得了很大進步，這為嘗試反演海洋生物活動演變歷史帶來了可能性。鉬（Mo）是生物固氮酶中不可缺少的元素，具有較強的生物活動性，因而其同位素組成有可能能夠反演海洋生物活動歷史，不過目前國際上關于這方面的研究工作未見報道。
最近，中國科學院廣州地球化學研究所穩定同位素地球化學學科組王志兵博士聯合西澳大學Malcolm McCulloch教授調查了澳大利亞大堡礁珊瑚骨骼過去四十多年δ98Mo變化的時間序列，同時，調查了中國海南島鹿回頭珊瑚礁不同種類珊瑚的δ98Mo組成差異，并開展了高頻度的珊瑚礁海水δ98Mo組成的時間序列觀測，剖析了珊瑚骨骼和海洋之間Mo同位素組成差異的控制機制，探究了珊瑚骨骼中δ98Mo對指示生物活動演變歷史示蹤的可能性。結果顯示，大堡礁珊瑚δ98Mo變化幅度很大，從0.63‰變化到1.73‰（相對于NIST SRM 3134標準），整體較海水δ98Mo組成（2.05‰）偏輕。研究發現，大堡礁珊瑚骨骼δ98Mo與海水表層溫度呈現很好的正相關關系。同時，結合鹿回頭不同種類珊瑚和時間序列變化海水δ98Mo變化特征，初步推測珊瑚蟲體內生物活動造成了珊瑚骨骼與海洋之間Mo同位素分餾，這種生物活動歷史受控于海表溫度的變化。該研究暗示了在珊瑚生態系統中Mo同位素有可能能夠成為指示生物活動歷史的潛在指標。不過在使用之前，仍然需要更多的野外工作和室內培養實驗來厘清Mo在珊瑚中生理行為和其同位素分餾機制，尤其是Mo同位素行為與蟲黃藻代謝過程之間的關系。
該研究系統地調查了Mo同位素在珊瑚生態中組成特征和分餾機制，評估了Mo同位素指示生物活動可能性，該項研究工作對于Mo同位素新功能開發和應用提供了新的視角。
圖1.（a）澳大利亞大堡礁珊瑚和中國海南三亞灣位置；（b）三亞灣鹿回頭珊瑚礁；（c）澳大利亞Arlington珊瑚礁。黃色的五角星為采樣具體位置。
圖2.左圖展現了澳大利亞Arlington珊瑚礁過去四十年δ98MoNIST, Mo含量, 以及其他地球化學指標（如，δ13C, SSTcal, 和Δδ18O）變化特征；右圖為三亞鹿回頭海水Mo含量，δ98MoNIST，溫度，潮汐高度，DIC，pH，δ13CDIC 晝夜變化特征。
相關成果發表在Geochimica et Cosmochimica Acta期刊上。該項研究受國家重點研發計劃、廣州市科學（技術）研究專項重點項目、中國博士后科學基金以及國家自然基金資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703719304612?dgcid=rss_sd_all
