研究揭示珊瑚骨骼鋅同位素組成及其氣候環(huán)境和生物活動意義
鋅（Zn）是珊瑚生長的必需營養(yǎng)元素，是珊瑚蟲和與其共生的蟲黃藻體內300多種酶（如超氧化物歧化酶和碳酸酐酶等）的重要輔助因子，對蟲黃藻的光合作用和珊瑚的鈣化至關重要。海水中的Zn被珊瑚吸收進入體內后會參與各種生物過程（如蟲黃藻的光合作用等），然后被進一步輸送到鈣化流體中替代Ca2+而保存到珊瑚骨骼文石中。這些復雜的生物過程可能會導致Zn同位素分餾效應，而這些生物過程對氣候環(huán)境變化非常敏感，因此珊瑚骨骼Zn同位素組成可能是示蹤氣候環(huán)境變化和/或生物活動的潛在指標。
廣州地化所穩(wěn)定同位素地球化學學科組肖杭芳博士研究生和鄧文峰研究員等與天津大學陳玖斌教授、廈門大學石拓教授、自然資源部第三海洋研究所鄭新慶博士等合作，對采自于澳大利亞大堡礁的濱珊瑚骨骼進行了月分辨率δ66Zn分析，將δ66Zn組成與該珊瑚生長時期的各種器測環(huán)境因素（包括海表溫度、徑流量、葉綠素濃度和日照強度）進行對比研究以揭示珊瑚骨骼δ66Zn變化與氣候環(huán)境因子的關系；對采自南海北部三亞灣鹿回頭礁區(qū)的6個不種類的、以及實驗室培養(yǎng)的6個相同種類但是共生不同類型蟲黃藻的珊瑚骨骼δ66Zn組成進行了分析研究，以揭示生物活動對珊瑚骨骼Zn同位素組成的影響。研究結果發(fā)現濱珊瑚骨骼的月分辨率δ66Zn組成存在顯著的變化（-0.01‰~0.61‰），但與其他珊瑚氣候和環(huán)境替代指標以及器測環(huán)境參數之間的相關性較弱；鹿回頭礁區(qū)不同種類珊瑚骨骼Zn含量（0.2 μg/g~9.39 μg/g）和δ66Zn（-0.2‰~0.13‰）表現出顯著的種間差異；實驗室培養(yǎng)的共生不同類型蟲黃藻的珊瑚骨骼δ66Zn也體現了和蟲黃藻類型相關的個體差異。這些結果可能表明珊瑚骨骼月分辨率δ66Zn變化并非是直接由周圍海水環(huán)境和化學組成的變化引起的，而是主要受珊瑚生物活動控制，復雜的珊瑚內部生物過程降低了珊瑚骨骼δ66Zn作為氣候和環(huán)境替代指標的可能性。該項研究是國際上首次對珊瑚骨骼鋅同位素組成特征及其氣候環(huán)境和生物活動意義進行報道。
圖1. 澳大利亞大堡礁的濱珊瑚（10AR2）骨骼δ66Zn值與其它地球化學指標（δ18O 、δ13C和Sr/Ca）和氣候環(huán)境因子（海表溫度、徑流量和葉綠素濃度）的對比
圖2. 鹿回頭礁區(qū)不同種屬珊瑚體內的Zn濃度和δ66Zn組成
圖3. Zn進入珊瑚骨骼的概念圖
該項研究受中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）（XDB40010306），國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFA0601204），南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）人才團隊引進重大專項項目（GML2019ZD0308），國家自然科學基金項目（41722301, 40961144028，41561134037）等聯合資助，成果近期發(fā)表于Geochemistry, Geophysics, Geosystems。
論文信息：Xiao, H., Deng, W., Wei, G., Chen, J., Zheng, X., Shi, T., Chen, X., Wang, C., Liu, X., & Zeng, T. (2020). A pilot study on zinc isotopic compositions in shallow‐water coral skeletons. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 21, e2020GC009430. https://doi.org/10.1029/2020GC009430
鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GC009430
