古湖沼学

J P Smol，女王大学，金斯顿，ON，加拿大©2009爱思唯尔公司。版权所有。

简介

湖泊和河流的生态和环境条件在不同的时间尺度上发生变化。然而，湖泊学家(以及其他环境和生态科学家)面临的最大挑战之一是长期数据的普遍缺乏。没有这样的数据，很难确定变化是否发生在一个水生系统，如果是的话，确定这些生态系统变化的可能驱动因素。这些长期数据在比较人类活动和自然环境变化对生态系统的影响方面至关重要。

虽然直接仪器数据湖泊和一些河流系统的沉积物中保存着过去环境和生态条件的重要档案。虽然过去湖沼变化的记录不完整，但相对全面，以及周围陆地集水区和气流域发生的变化，通常可以利用古湖沼学技术从沉积物剖面中保存的信息重建。

古湖沼学广义上可以定义为利用水生沉积物中保存的物理、化学和生物信息来跟踪生态系统过去变化的多学科科学。在过去三十年中，古湖泊学取得了相当大的进展，其中包括古湖泊学家检索和剖开沉积物岩心的方法取得了重要进展，为这些沉积物剖面提供了地质年代学控制的新方法，古湖泊学家从沉积物中检索的代理信息的数量和质量取得了重大进展。此外，古湖沼学家在统计学上可靠而可靠地解释这些地层变化的方法上也有了重大改进。

本文将强调使用湖泊的示例;然而，类似的方法正在河流和海洋生态系统中使用。总体重点是古湖泊学方法，而不是应用。

沉积物

湖泊慢慢被沉积物填满。通常，一年中的每一天，每天24小时，沉积物都在湖底慢慢堆积。古湖泊学的首要原则是湖泊沉积物以一种有组织的方式积累，较老的物质出现在沉积物核心的深处，而最近的物质出现在核心的表面(即叠加定律)。当然，并不是所有的沉积物剖面都适合进行历史分析，因为一些混合过程，如生物扰动(即沉积物的混合作用)底栖生物)，可能会出现在某些配置文件中。尽管如此，这些潜在的问题中有许多是可以评估的(例如，使用年代测定技术)，现在很清楚的是，绝大多数湖泊都以地层完整的方式记录了过去环境变化的宝贵记录。

沉积物中包含了关于湖泊内外的过程和生物群落的极其丰富的信息库。古湖泊学家通常将湖泊沉积物的来源分为两大类:(1)外来来源，这是指来自湖盆以外的物质(例如，土壤颗粒、树木的花粉颗粒、工业污染);(2)本地来源，指来自水体内部的物质(如死藻类或无脊椎动物、化学沉淀物)。在不同的湖泊之间，甚至在同一个湖盆内，沉积物的积累量都有很大的差异。一个典型的冰期温带湖泊可能含有4或5米(甚至10米或更多)的沉积物，这代表了该湖泊自冰原退缩后形成以来的历史最后一个冰河时代的结束(约12000年前)。相比之下，来自极地地区的年龄相似的湖泊可能积累的沉积物要少得多，因为沉积速率通常非常低。在一些地区，如非洲的裂谷湖泊，跨越几十万年的记录包含在几百米的沉积物中。

古湖沼学方法的一个主要优点是，研究人员可以在很大程度上设定时间尺度。例如，通过取更长的沉积物岩芯，可以研究更长的时间框架。同样，研究人员可以设置研究的时间分辨率。例如，通过以更细的间隔切割沉积物芯，可以推断出过去环境变化的更详细记录。当然，也有潜在的严重限制。例如，沉积物堆积率可能非常低，即使是精细分辨率采样也无法提供足够精细的时间分辨率来回答某些问题。

根据沉积物中保存的信息，古湖泊学家可以重建水生生态系统的历史和发展。任何古湖泊学调查都涉及两个关键步骤:(1)检索研究所需的沉积材料;(2)利用地代学技术建立剖面的深度-时间尺度。这前两个关键步骤将在下一节中描述。

沉积物岩心回收

大量的巧思沉积物取样器已发展到以不受干扰的方式收集沉积物芯。每种采样器都有各种优点和缺点，因此确定研究人员希望解决的科学问题是最重要的。例如，古湖泊学研究需要什么时间框架?该项目是否包括对最近沉积物的详细分析，例如，可以用来研究最近人类干预的影响，如农业或酸雨对湖泊系统的影响?还是主要关注长期变化，比如千年时间尺度上的广泛气候变化?回答这些问题需要什么样的时间细节(例如，年、年)?这些问题的答案将决定一切这湖将选择(s)项进行研究，以及需要什么类型的设备来提取和分割最合适的沉积物样本。

最早的取心器是为了回答与湖泊成因的长期(千年)尺度变化有关的问题而开发的。许多原始设计的灵感来自M. Jull Hvorslev(1895-1989)的工作，他为美国陆军工程部队采样土壤剖面的开创性工作包含了许多古湖泊学家今天仍在使用的收集沉积剖面的基本原则。1955年，Daniel Livingstone利用其中的一些概念，发布了一种活塞取芯设计，至今仍被广泛使用(经常进行一些小的修改)。典型的活塞式取芯器由三部分组成:活塞和电缆总成、取芯管、驱动头和驱动杆。原始设计的许多变体可供选择，包括那些可以用在绳子上的。活塞取心器可以依次去除约1m长的沉积物剖面，直到达到所需的样品穿透深度(图1)。

自20世纪80年代中期以来，人们越来越重视使用湖泊沉积物来研究湖泊历史上更近期的变化，如影响

图1肯尼亚查拉湖湖沉积物取心，使用livingstone型活塞取心器(由UWITEC改进)。图片由B. Cumming(女王大学)提供。

的人为影响在湖泊生态系统．这就需要使用取芯器来仔细采样最近的水沉积物记录，如果使用标准活塞取芯器收集这些记录，可能会受到干扰或丢失。主要使用两种类型的采样器:重力取心器和freeze-crust去心器．

已经开发了各种重力取心器，专门对最近的沉积物进行采样。其中许多都遵循Z. Kajak(1929-2002)开发的底栖无脊椎动物采样器的一般设计;然而，对原始设计进行了重大修改，例如由John R. Glew开发和修改的设计(图2)。在最简单的形式中，表面沉积物重力取心器是一个空心取心管，用绳子从表面小心地将其放入最近的沉积物中，利用其自身的重量进行穿透。然而，当取样较硬的沉积物时，可能需要额外的重量以达到足够的穿透。然后，一个黄铜信使被送到取芯线，触发一个封闭机构，密封取芯管的顶部。重力取心器带着收集到的沉积物管，然后被打捞到地面，进行后续的分段和次采样。

冻壳取心是另一种用于提取相对未受扰动的近期沉积物的取样方法。这个过程也相当简单。冷冻外壳取心器可以采用多种设计，但大多数都是装满冷却剂(如冷冻二氧化碳(即干冰))以及液体(如乙醇)的金属盒或管。填满的冷冻壳取芯器现在已经非常冷了，然后用绳子慢慢地将其放入沉积物中，在那里，沉积物将在取芯器上发生原位冻结。在此期间，取样绳必须固定在固体上

图2用Glew重力取心仪在加拿大奥皮尼肯湖(Lake Opinicon)提取地表沉积物岩心。图片由B. Cumming(女王大学)提供。

平台在湖面上，如覆盖冰层，以防止其进一步下沉到沉积物中。在一段时间后(采样器留在沉积物中的时间取决于所使用的设计，但通常为10至15分钟)，一层沉积物已经冻结在采样器表面。然后取样器可以被回收，冰冻沉积物的外壳可以被移除和切片。

还有大量其他的取心设计可供选择，包括那些专门用于在深水中采集长沉积物岩心的设计，如库伦伯格取样器。其他设计包括用于穿透致密沉积物剖面的取心器，如锤式取心器和振动取心器。可以说，几乎任何湖泊系统现在都可以对其沉积物历史进行采样。

就像有很多种类型的沉积物采样器一样，也有很多种方法来对沉积物进行切片。然而，大多数研究人员对最近的沉积物使用挤压系统，通过这种方法，可以将分离的沉积物从岩心中剥离出来，以便进一步分析(图3)。对于一些古湖泊学分析，研究人员可能希望在完成一些初步分析之前保持岩心完整，例如对沉积物剖面进行x射线检查。

沉积物岩芯年代测定

破译湖泊沉积物历史的一个关键因素是建立精确的深度-时间剖面(即地质年代学)。没有这些信息，就不可能从适当的时间角度来看待过去的环境变化。根据沉积物的类型、研究湖泊的位置以及沉积物本身的大致年龄，有多种方法可用。

在一些湖泊中，例如某些部分循环湖泊，沉积物可能每年分层(即，纹)，表面上可能类似于年轮。一个典型的生物成因阀门是由一对代表一年沉积物积累的层系组成的。在不同湖泊的沉积物剖面中形成对联的原因各不相同，但阀门代表了到达沉积物表面的物质(生物、化学或矿物)的季节差异。如果可以识别有瓣沉积物，古气候学家通常可以获得非常高的时间分辨率(例如，在某些情况下，通过将有瓣划分为季节，甚至可以获得亚年度变化)。然而，瓣膜的年度性质必须首先使用其他测年技术来确认(见后文)，因为虚假的薄片和缺失的薄片可能会掩盖记录。

在大多数情况下，湖泊沉积物的年代是用无线电测量技术确定的。对于更古老的沉积物(例如千年尺度)，通常使用放射性碳-14 (14C)测年。由于14C的放射性半衰期为5730±40年，因此它可用于测定距今约45 000年的千年时间尺度沉积物的年代。在古老的古湖泊学文献中，许多14C日期被描述为“散装日期”，因为散装沉积物中的14C含量经常被用于定年。然而，在过去的20年里，加速器质谱(AMS)技术的进步使古古生物学家能够确定更小的有机样品的年代，比如一颗种子或松针。与所有技术一样，必须小心使用最合适的材料来测定年代，因为存在各种潜在的错误来源。例如，14C测年最常见的问题之一是所谓的“硬水效应”，即来自当地基岩的“旧碳”会稀释大量沉积物样品的14C含量。理想情况下，古古生物学家会尝试用放射性碳测定物质的年代，比如陆地物质

图3垂直挤压系统用于近距离分段最近沉积物的实例。(a)从岩心管中挤出了A1厘米厚的沉积物薄片。(b)将沉积物部分切下来并移走。图片由N. Michelutti(女王大学)提供。

大化石(例如，种子，树枝)，它们不受这些问题的影响。

如前所述，在古湖泊学的一些领域已经发生了转变，将重点放在湖泊的近代历史上。由于14C的放射性半衰期相对较长，因此不适用于最近沉积物的年代测定。相反，天然同位素铅-210 (210Pb)通常是测定年代的首选方法。210Pb的半衰期约为22.3年，因此它是测定上个世纪左右沉积物年代的理想指标。此外，其他同位素，如核爆炸的副产品铯-137 (137Cs)，可以用于一些沉积序列，以进一步细化深度-时间剖面。20世纪50年代中期，随着平流层核弹试验变得越来越普遍，在这个时期的沉积物剖面中经常可以看到137Cs的上升。前苏联和美国的炸弹试验在1963年达到顶峰，这通常被视为137Cs曲线的峰值，随后随着当年签署《禁止核试验条约》，浓度显著下降。然而，在欧洲的一些地区和其他地方，可以在137c中发现第二个峰值，标志着1986年乌克兰切尔诺贝利核事故。

其他的年代测定方法包括识别已知火山爆发的火山灰层(tephras)，以及其他偶发事件，如已知森林火灾的沉积炭。沉积物剖面的精确定年仍然是许多研究的主要挑战，因此，在可能的情况下，应同时使用几种定年方法，以增加地质年代学的可信度。

“从上到下”或“前后”方法

如前所述，古湖泊学家通常有一个重要的优势，那就是他们可以为分析设定时间尺度。通常情况下，岩心中的许多沉积物剖面都要分析一套指标。然而，这也是相当耗时的，因为许多古古生物学分析是时间密集的(例如，分类学，显微镜)。然而，对于某些研究问题来说，研究更多的湖泊以获得环境变化的区域评估可能更为重要。在这种情况下，由于时间和资源的限制，详细的古湖泊学分析是不实际的。相反，古湖泊学家开发了一种简单的区域评估工具，通常被称为“自上而下的方法”。

自上而下的方法很简单，最初是为了研究近期人类影响(如酸化、富营养化)对湖泊生态系统的影响。在这种方法中，从研究中包括的湖泊中采集了过去几百年的表面沉积物岩心，例如用重力取心器收集的岩心。然而，与标准的古湖沼学评估不同的是，在标准的古湖沼学评估中，每个核心将分析许多沉积物样本，通常只分析两个沉积物样本作为指标:表面(或顶部)沉积物样本，代表最近的环境条件;以及在明显的人类影响时期之前的沉积物样本(或底部样本)。例如，如果有人试图评估一个地区由于酸性降水而导致的湖水pH值差异，底部的样本应该早于公元1850年。通过比较从表层沉积物(即近期沉积物)和深层沉积物(即撞击前沉积物)中的古湖泊学指标推断的生态系统变化，可以对环境变化进行区域评估。自上而下方法的一个主要优势是，每个岩心只分析两个样本(不包括建立再现性的样本)，而对近期环境变化的典型古湖泊学评估可能需要分析20个或更多的沉积物剖面。其主要缺点是自上而下的方法不能提供环境变化的轨迹或时间方面的信息——它只是一种“快照”方法。

Paleolimnological指标

湖泊沉积物包含过去环境变化的各种物理、化学和生物指标。下面只讨论最常用的指标。

沉积物本身的物理结构和组成包含了重要的信息。例如，对沉积序列进行简单的目视检查，就可以提供关于颜色变化、纹理、是否存在纹层等信息。现在有各种各样的沉积物测井和记录技术，特别是随着数字技术的出现。此外，x射线摄影和x射线技术通常可以揭示肉眼无法看到的重要层理特征。其他常用的程序包括沉积物的粒度分析，这为帮助确定过程提供了重要的见解，在某种程度上，还可以确定碎屑沉积的来源。湖泊沉积物还记录了磁信号，可用于许多应用，包括破译过去的侵蚀事件。

通常情况下，古湖沼学家首先要进行的分析之一是确定沉积物剖面中水、有机质、碳酸盐和硅碎屑物质(即由含硅矿物如石英、长石、粘土矿物组成的碎屑沉积物)的相对比例。这通常是使用失重技术来完成的，即连续地将沉积物暴露在更高的温度下，然后使用样品重量的差异来估计各种组分的百分比。例如，湿沉积物可以在设置在大约80-100°C的烘箱中干燥，并且可以通过失重来估计水的百分比。将相同的沉积物在马弗炉中以450°C的温度燃烧几个小时，就可以估算出有机物的含量。进一步灰化至约950°C可用于确定碳酸盐含量。剩余的物质主要是硅碎屑沉积物。这些类型的数据有许多应用，尽管它们也必须谨慎地解释。例如，直观地，人们可能会认为沉积物剖面中有机物的百分比与湖盆中发生的有机物产量直接相关。虽然在某种程度上这种关系是成立的，但重要的是要考虑到这些变量通常是用百分比表示的，例如，如果人类在集水区的活动导致了侵蚀和养分输出，那么由于侵蚀而沉积在湖中的硅碎屑物质很可能会混淆本地产量增加的任何信号。

湖泊沉积物还记录了广泛的地球化学信息，可用于解释生态系统的变化。典型的方法包括对各种元素的分析，这些元素可用于跟踪湖泊及其流域过去的生物地球化学变化。其他地球化学数据可用于重建过去的人为影响，如汞和铅以及其他金属。持久性有机污染物，如滴滴涕或多氯联苯，也提供了污染轨迹到湖泊沉积物的重要记录。还可以通过研究粉煤灰颗粒的过去沉积来加强这些污染概况，例如球形碳质颗粒和无机灰球，由各种原因引起工业活动．

沉积物的同位素组成提供了额外的古环境信息。这些包括碳的同位素，例如，湖泊富营养化硫同位素用于追踪人为酸化的影响，氧同位素用于气候和水文变化研究，氮同位素用于重建过去氮源的变化和氮循环(甚至红鲑种群)。最近的方法包括确定在湖泊沉积物中发现的特定指示物的同位素组成，例如一些无脊椎动物的甲壳。

然而，古湖泊学研究中最活跃的领域之一涉及生物指标。生态学的一个中心主题一直是试图将生物体的分布与环境条件联系起来。湖泊沉积物中保存着多种多样的生物指标，有的是形态遗迹(如硅藻阀门)，有的是生物地球化学化石(如色素)。因此，生物古湖泊学为过去的生态系统变化提供了重要的见解也就不足为奇了。下面，我总结了一些主要指标。

花粉粒和孢子是古环境研究中最常用的形态指标之一。对花粉颗粒和孢子的研究是一门大的科学学科，被称为孢粉学，除古古生物学外，它还有许多应用，如考古学和法医学。植物可以产生大量的花粉粒，这些花粉粒通常保存在沉积物中。类似地，所谓的低等植物，如苔藓，产生的孢子在沉积物剖面中也有很好的表现。虽然大多数花粉粒和孢子来自陆地植物，但水生大型植物也产生花粉。由于不同种类的植物产生形态上不同的花粉粒(通常在属级水平上可识别，但有时甚至在种级水平上也可识别)，因此有可能至少以一般的方式重建过去森林和其他植被的组成。这提供了关于过去的重要信息raybet雷竞技最新气候和土壤发展，以及不同植物物种的演替。一些花粉颗粒也可以帮助测定沉积物岩心的年代。例如，在北美东北部，欧洲定居者的到来，以及他们砍伐森林和开创欧式农业的相关活动，导致豚草(Ambrosia)花粉粒的增加。

沉积沉积物中的植物也有肉眼可见的遗迹，通常被称为大化石，包括种子、树枝和树皮。虽然花粉颗粒可以通过风和其他媒介进行长距离运输，但植物大化石不太容易运输，因此它们更准确地反映了当地的植被变化。此外，如前所述，它们也是用于14C年代测定的材料的重要来源。

藻类和蓝藻(即蓝绿藻)是大多数水生系统中的主要初级生产者，幸运的是，几乎所有的藻类都留下了可靠的形态学或生物地球化学化石。其中最重要的是硅藻的硅质细胞壁(硅藻科，图4)。硅藻细胞壁由两个相似的部分(或阀)连接在一起组成;形成一个完整的硅藻细胞的两个阀瓣被称为一个阀瓣。硅藻，其中包括成千上万种，经常支配大多数湖泊系统的浮游生物和周围生物。它们有许多特征，使它们成为理想的古指示物。例如，它们数量丰富，种类多样，它们的分类是基于个体物种特征的复杂玻璃细胞壁的大小和雕刻。由于它们的细胞壁是硅质的，它们在大多数湖泊环境中保存得很好。许多硅藻种类的分布与特定的湖沼条件密切相关，如湖水的pH值、盐度、营养水平等，这些都是很好的古指示物。

同样地，用硅质微化石也可以追踪金藻(金藻科和草藻科)。大约15%的菊花类群(包括重要的属，如Mallomonas和Synura)以重叠的硅质鳞片为特征。类似于前面描述的硅藻阀门，这些鳞片是特定于物种的，可以被古湖泊学家用来追踪某些群体的过去种群。除了鳞片(仅由某些类群产生)之外，所有的菊花植物的特征都是内源性形成硅质休止期，称为口囊(或旧文献中的静孢子)。这些囊肿也似乎是物种特异性的，并在沉积物中保存得很好。然而，与菊花鳞片不同，许多囊肿的分类身份形态类型还没有与产生它们的物种联系起来，相反，囊肿形态型通常只是通过临时的编号命名来指代。

其他藻类也留下形态微化石，但应用较少。这包括某些绿色藻类(绿藻)的营养细胞或生殖细胞(例如，Pediastrum菌落)，或一些蓝绿藻的akinetes和杂囊。然而，所有的藻类和蓝藻群也通过各种生物地球化学指标在湖泊沉积物中表现出来。化石色素(例如，叶绿素，胡萝卜素，叶黄素)，它们是某些基团的特征，可以使用高性能来识别

图4淡水硅藻阀门。(a)圆叶纲，(b)钹纲，(c)环叶纲，(d)半圆叶纲，(e)短叶纲，(f)凹叶纲，(g)双叶纲。图片由B. Ginn(女王大学)提供。

图4淡水硅藻阀门。(a)圆叶纲，(b)钹纲，(c)环叶纲，(d)半圆叶纲，(e)短叶纲，(f)凹叶纲，(g)双叶纲。图片由B. Ginn(女王大学)提供。

液相色谱法(HPLC)或其他从沉积物中提取的技术，是最常用的。

除了前面描述的一些初级生产者之外，在沉积物中还可以识别出大量的动物指标。支肢动物(图5)在沉积物中主要表现为几丁质化的身体部位:头盾、壳或甲壳和后腹爪。训练有素的分类学家可以确定许多这些身体部位的物种亲缘关系。此外，还经常遇到枝虫的性休息期(即胚芽期)。

湖泊也是许多昆虫幼虫的栖息地，摇蚊或摇蚊(双翅目摇蚊科)在许多组合中占主导地位。摇虫化石可以通过它们的几丁质头囊进行识别(图6)，通常可以在属类水平，甚至物种水平进行识别。Chironomid头胶囊最常用于气候重建和跟踪过去的深水氧气水平。raybet雷竞技最新其他的昆虫

图5支肢目长尾Eubosmina longispina的部分壳状外骨骼。图片由J. Sweetman(女王大学)提供。

图6摇蚊的头囊。图片由J. Sweetman(女王大学)提供。

遗骸包括几丁质化的朝蠓幼虫的下颌骨。由于某些类群不能与鱼类捕食者共存，这些下颌骨被用来记录过去鱼类种群的崩溃(例如由于湖泊酸化)。

介形虫(ostracods，也拼写为ostracodes)是另一组在古湖泊学研究中广泛使用的无脊椎动物。介形虫的特征是有两个方解石瓣或壳，可用于跟踪广泛的环境变量。最近的工作不仅集中在物种的变化，而且还集中在单个阀门的微量元素化学和稳定同位素特征上，因为过去湖沼条件的记忆保存在介形虫阀门的化学和同位素组成中。

与藻类和无脊椎动物遗迹相比，脊椎动物在湖泊沉积物中的表现往往很差。然而，在某些环境中，鱼鳞是常见的，鱼的内耳骨(即耳石)越来越多地用于古古生物重建。

确定环境指标的最佳状态

前一节总结了古湖泊学中使用的一些关键指标。然而，为了使用，例如，硅藻或摇蚊物种组合来推断环境条件，必须首先确定指示类群的环境优化。从以前的生物调查或类似研究的科学文献中可以获得关于指标的生态最佳值和耐受性的一些信息。然而，由于存在大量的分类群，以及无数可以影响物种分布的环境变量，将物种分布与环境变量联系起来可能是一项艰巨的任务。最常用的古湖泊学方法是使用地表沉积物校准集(有时称为训练集)来估计指示类群的环境最优值。

地表沉积物校准装置已成为许多古湖沼学研究的常用组成部分。方法相当简单。选择了一组校准湖泊(大约80个左右)，以反映正在进行的古湖沼学研究中可能预期的湖沼条件的梯度。例如，假设研究的目标是重建一系列受酸化影响的湖泊的湖水pH值。现今pH值在4.5至8.0之间的湖泊代表了pH值的广泛梯度。校准集的第一个组成部分将是可供校准湖泊使用的湖沼和其他环境数据矩阵。第二步是确定80个校准湖泊中指示类群的分布。这是通过从每个湖泊获取表面沉积物岩心，并从表面0.5或1.0厘米的沉积物(即代表最近沉积的生物群)中识别和列举问题中的指标(例如，硅藻)来完成的。这表示了开发校准集所需的第二个数据矩阵，即物种矩阵。下一步是使用各种统计技术将表面沉积物中的物种分布与校准湖泊的测量环境变量联系起来。 Multivariate techniques, such as canonical correspondence analysis (CCA), are often used to determine which environmental variables exert the greatest influence on species distributions. Transfer functions can then be constructed relating species distributions (e.g., diatom percentages) to the variables of interest (e.g., lakewater pH). The latter is typically done using statistical approaches such as weighted averaging regression and calibration. The resulting transfer functions linking species distributions to environmental variables are often quite robust.

尽管定量方法，如前面所描述的，在古湖泊学研究中已经变得很常见，许多环境推论仍然可以使用定性方法来完成。

Paleolimnological应用程序

古湖沼学方法现在已被用于评估广泛的湖沼变化。早期工作侧重于湖泊成因的长期研究;然而，最近大量的研究集中在确定人类对水生生态系统的影响。大部分应用古湖泊学始于20世纪80年代的酸性降水研究，古湖泊学被用于确定湖泊是否酸化，如果酸化，何时酸化，酸化程度如何。例如，图7显示了加拿大新斯科舍省(Nova Scotia)一个酸化湖泊的典型硅藻地层剖面。的变化

210 pb的日期		岩心深度(cm)
2002	0.00 -	-0.25 -
1998	2.00 -	-2.25 -
1991	4.00 -	-4.25 -
1983	6.00 -	-6.25 -
1974	8.00 -	-8.25 -
1966	10.00	-10.25 -
1957	12.00	-12.25 -
1942	14.00	-14.25 -
1915	16.00	-16.25 -
1868	18.00	-18.25 -
~ 1820	20.00	J” 20 0 图7 A总结图加拿大新斯科舍省Kejimkujik湖最近沉积物中主要硅藻的变化(百分比)。沉积物切片的年代是用210Pb定年法估算的(图左)。右边是硅藻推断的pH剖面，它是使用从东海岸湖泊校准集的表面沉积物中保存的硅藻开发的传递函数生成的。图3摘自Ginn BK, Stewart LJ, Cumming BF, and Smol JP(2007)加拿大新斯科舍省Kejimkujik湖沉积物岩心的地表水酸化和再现性。水，空气和土壤污染183:15-24，经施普林格科学和商业媒体授权。 优势硅藻组合(以百分比表示)清楚地显示了物种组合的转变(大约从1940年开始，估计从210Pb年代开始)，以更酸性的水域为特征。通过使用从表面沉积物校准集开发的传递函数，单个类群的最佳pH值可用于提供过去湖泊水pH值的定量估计(如图7右侧所示)。这些类型的分析在演示酸雨对湖泊生态系统的影响方面发挥了关键作用。其他水质问题同样可以使用这些方法进行研究。 另一个主要的研究重点是使用古生态逻辑方法来研究气候的长期变化，随着最近对温室气体引起的变暖的担忧，气候变化受到了高度关注。raybet雷竞技最新由于气候变量在某种程度上影响所有生物分布，因此摇虫、硅藻和其他代用物等指标被证明可以直接(如温度重建)或间接(如通过跟踪过去的湖水盐度变化(可与过去的降水和蒸发比、过去的湖泊冰盖等联系起来)跟踪气候变量也就不足为奇了。raybet雷竞技最新 许多新的古湖泊学研究正在开始，现在往往是多学科的，包括广泛的技术范围，以提供更可靠的环境推论。此外，不同科学家群体之间的重要协同作用(例如，对枝腐目ephippia化石DNA的研究)提高了人们对许多古湖泊学方法的兴趣。随着环境问题不断被发现，由于监测数据很少，很明显，古湖泊学研究将继续提供关于环境变化的关键信息。 术语表 异源物质-来自湖盆外的物质(例如，土壤颗粒，树木的花粉粒)。 原生物质-来自水体内部的物质(例如，死藻类残留物，化学沉淀物)。 生物扰动-底栖生物对沉积物的混合。 古湖泊学-利用水生沉积物中保存的物理、化学和生物信息来跟踪生态系统过去变化的多学科科学。 孢粉学-研究花粉粒和孢子的学科。 硅碎屑沉积物:由含硅矿物如石英、长石和粘土矿物组成的碎屑沉积物。 另见:底栖无脊椎动物群，湖泊及水塘；气候变化对湖泊的影响raybet雷竞技最新湖泊富营养化和水库;湖泊和水库管理;湖泊作为生态系统;部分循环湖泊;湖泊混合动力学跨气候带;的起源湖泊类型盆地。 进一步的阅读 Battarbee RW, Gasse F, Stickley CE(编)(2004)过去欧洲和非洲的气候变率。raybet雷竞技最新多德雷赫特:施普林格。 Birks HJB(1998)古湖泊学中的数值工具——进展、潜力和问题。古湖泊学报20:307-332。 科恩AS(2003)古湖泊学:湖泊系统的历史和演变。牛津:牛津大学出版社。 Francus P (ed.)(2004)图像分析，沉积物和古环境。多德雷赫特:施普林格。 Hvorslev MJ(1949)土木工程目的土壤的地下勘探和取样。维克斯堡，密歇根州:美国协会土木工程师美国陆军工程兵团水路实验站 Last WM和Smol JP(编)(2001)利用湖泊沉积物跟踪环境变化。卷1:盆地分析、取心和年代技术。Dordrecht: Kluwer学院。 Last WM和Smol JP(编)(2001)利用湖泊沉积物跟踪环境变化。第2卷:物理和地球化学方法。Dordrecht: Kluwer学院。 冷mj(2006)同位素在古环境研究中的应用。多德雷赫特:施普林格。 Maher BA和Thompson R(编)(1999)第四纪气候、环境和磁学。raybet雷竞技最新剑桥:剑桥大学出版社。 Pienitz R, Douglas MSV, and Smol JP(编著)(2004)北极和南极湖泊的长期环境变化。多德雷赫特:施普林格。 斯莫尔JP(2008)湖泊和河流污染:古环境视角，第2版。牛津大学:布莱克威尔。 Smol JP, Birks HJB，和Last WM(编)(2001)使用湖泊沉积物跟踪环境变化。卷3:陆地、藻类和硅质指示物。Dordrecht: Kluwer学院。 Smol JP, Birks HJB，和Last WM(编)(2001)使用湖泊沉积物跟踪环境变化。第四卷:动物学指标。Dordrecht: Kluwer学院。 Stoermer EF和Smol JP(编)(1999)硅藻:环境和地球科学的应用。剑桥:剑桥大学出版社。 相关网站 http://www.paleolim.org/-国际古生物学协会。 http://www.pages.unibe.ch/-页面-过去的全局更改。

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