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2011年08月30日09:04 | 中國發(fā)展門戶網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫信 字號：T|T

中國科技大學(xué)孫立廣教授的科研是那樣與眾不同。十多年前，他到南極去尋找無人問津的企鵝糞，獨創(chuàng)了“企鵝考古法”，開拓了“全新世南極無冰區(qū)生態(tài)地質(zhì)學(xué)”這一新的研究領(lǐng)域。

1998年底，孫立廣教授與弟子謝周清參加了中國南極第十五次科學(xué)考察。孫立廣到長城站，謝周清到中山站。尋找企鵝糞土層進(jìn)行專項研究，是他們此行的任務(wù)之一。

“這個想法是被逼出來的。當(dāng)時的南極研究中，各領(lǐng)域都有科學(xué)家?guī)е鴪F(tuán)隊在做，步人后塵便去不了南極?！睂O立廣說，企鵝是南極最主要的動物種群之一，它們來自海洋，以磷蝦為主要食物，把糞便排泄在陸地上，通過雨雪的沖刷聚集到湖泊中，形成水、土、氣和生物界面上的物質(zhì)循環(huán)。通過含有企鵝糞土的湖泊沉積層微量元素分析，可以了解人類活動對南極生態(tài)的影響，考察歷史時期企鵝數(shù)量的變化與氣候變化之間的關(guān)系。孫立廣希望借此“開辟一個新的研究渠道，在糞土中做出有分量的工作”。

然而，在阿德雷島（企鵝島）上，孫立廣歷經(jīng)千辛萬苦始終沒有找到企鵝糞土層。企鵝將巢穴筑在海濱、丘陵的亂石上，它們向外強(qiáng)勁噴射出的粉紅泛白的糞流，很快被風(fēng)雨和冰雪融水沖刷掉了。直到考察臨近結(jié)束時，才在阿德雷島偶然地發(fā)現(xiàn)了一個含企鵝糞的積水區(qū)。

從南極回來后，他們將采自海拔12米高的湖泊中的一段67.5厘米的泥芯，按1厘米間隔在潔凈室中分樣，對每個樣品進(jìn)行26種元素的定量分析，又進(jìn)行精確的碳14定年，確定這是一段大約“3000歲”的泥芯。他們發(fā)現(xiàn)，鍶、氟、磷等9種元素的濃度隨深度呈幾乎同步的變化，并且這9種元素濃度均比在非企鵝聚集區(qū)冰緣沉積物中的濃度高得多。

由于該島是企鵝生態(tài)特別保護(hù)區(qū)，磷的富集使他們想到了企鵝的糞便，高氟使他們想到了作為企鵝食料的磷蝦，磷蝦中有奇高的氟含量。他們推斷，是企鵝作為載體將海洋食物中的元素轉(zhuǎn)移到糞便中，進(jìn)而進(jìn)入沉積土層中。更進(jìn)一步的有機(jī)質(zhì)同位素數(shù)據(jù)、企鵝糞和苔草的元素特征也表明，企鵝糞是沉積物的主要來源。因此，他們得出結(jié)論：鍶、氟、硫、磷、硒、鋇、鈣、銅、鋅是企鵝糞土層中的標(biāo)型元素組合。

他們根據(jù)企鵝糞標(biāo)型元素的濃度來確定含糞量的相對變化，進(jìn)而推定企鵝種群數(shù)量的相對變化，并且揭示出企鵝數(shù)量波動與氣候變化之間的關(guān)系。2000年10月，企鵝生態(tài)考古的第一篇論文——《過去3000年企鵝數(shù)量記錄》發(fā)表在國際權(quán)威期刊《自然》上，引起國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。

南極是全球氣候變化的敏感神經(jīng)。這種獨特的“企鵝考古法”對進(jìn)一步研究南極大陸生態(tài)、氣候與環(huán)境演變，探討南極環(huán)境演變與全球變化的關(guān)系，具有重要的科學(xué)意義。

此后，他們還將這種方法和思路應(yīng)用到我國南海西沙群島和北極的研究中。

他們兩次到西沙群島進(jìn)行科學(xué)考察，采集了多個時間跨度超過千年的含有鳥糞等物質(zhì)的沉積柱，根據(jù)沉積物的粒度變化以及介形蟲的氧同位素變化，進(jìn)行古降雨記錄重建。他們發(fā)現(xiàn)一個重要問題：位于赤道輻合帶北界附近的南海西沙地區(qū)，在小冰期期間出現(xiàn)了降雨量增多的情況，這是傳統(tǒng)熱帶氣候變化機(jī)制理論——熱帶輻合帶擺動理論（ITCZ）所不能解釋的。

他們通過進(jìn)一步綜合分析熱帶太平洋東西兩岸地區(qū)8個點目前已有的古氣候記錄，重建了過去千年熱帶太平洋地區(qū)降雨的空間結(jié)構(gòu)變化，并得出結(jié)論：在相對較冷的小冰期（公元1400—1850），熱帶西太平洋地區(qū)降雨增多，而熱帶中東太平洋降雨減少，表明該時段太平洋沃克環(huán)流較強(qiáng)；在相對較為溫暖的中世紀(jì)暖期（公元800年—1300年），熱帶西太平洋地區(qū)降雨偏少，而熱帶中東太平洋降雨偏多，表明該時段太平洋沃克環(huán)流較弱。

這項重要成果對熱帶太平洋地區(qū)世紀(jì)尺度的氣候變化機(jī)制提出了新的認(rèn)識，也標(biāo)志著孫立廣小組由南極開始的生態(tài)地質(zhì)學(xué)研究，進(jìn)入到生態(tài)與氣候變化機(jī)制研究的新階段。

太平洋沃克環(huán)流對我國氣候的影響很大，通過太平洋降雨記錄反演太平洋沃克環(huán)流的變化，可以了解中國歷史時期氣候變化與沃克環(huán)流的關(guān)系，而這有助于預(yù)測我國中長期氣候變化。

孫立廣小組還將企鵝考古法用來考證人類的文明史。他們通過分析安徽蒙城尉遲寺考古遺址采集的有沉積序列的土層中的磷、碳等元素和同位素的變化，揭開了存在于斯的大汶口文化在距今約4400年前為龍山文化所替代的根源：那時發(fā)生了一次嚴(yán)重的“冷事件”，造成兩種文化更迭。

孫立廣說，利用古文化遺址中沉積物的地球化學(xué)記錄來研究古代文明的演化，可以恢復(fù)人類文明發(fā)展的連續(xù)歷史記錄，為這一領(lǐng)域開辟了新的方法。

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