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当今各种极端的气候事件已经引起越来越多人的重视。研究现代极端气候事件的重要途径之一就是去了解过去气候环境是如何改变的,从而可以联系全球变化并预测未来气候的变化趋势。环境代用指标则是了解过去气候环境变化的有利工具。目前,有很多较为成熟的古气候代用指标是基于海洋系统的,但是一旦涉及到陆地系统,可用的代用指标就显得相对局限。由于陆地系统的环境分异度极高,大部分陆相代用指标的载体依赖性很强,其中许多陆地古温度记录均来自于湖泊沉积物或石笋等。然而,并不是所有的湖泊、石笋都可以保存古气候变化信息,而且还有大面积的陆地范围内缺乏湖泊或洞穴的分布,属于指标应用的空白区。微生物细胞膜脂甘油二烷基链甘油四醚化合物（GDGTs）广泛分布于各种陆相环境中,且对温度等环境因子响应灵敏,其相关指标是陆相系统中最具潜力的古环境重建工具之一。但是GDGTs相关指标在土壤和湖泊等不同陆相环境中的表现可能有所不同,从而影响指标的通用性。因此,1)查明此类具有广布性的代用指标在不同环境载体中、不同水文条件下对环境因子响应机制的异同,为指标在不同陆相环境中的应用打下基础是十分有必要的。另外,亚洲季风作为中国、乃至全球气候系统的一个重要组成部分,是影响东亚人口密度可持续发展的一个重要因素。我们目前对东亚夏季风的了解主要基于石笋氧同位素的记录,以及黄土-古土壤序列中的粒度、磁化率等指标。但是越来越多的学者认为基于黄土或石笋重建的东亚夏季风变化可能反映的并不是纯降雨信号,而是记录了温度与降雨的混杂信息。因此,2)将经常耦合变化的温度与降雨信号分离开来,确定适用于陆地古环境重建的纯粹的温度和降雨代用指标是亟需解决的另一个关键科学问题。针对上述问题,本文从土壤—湖泊过渡带切入,同时结合中国湖泊表层沉积物及前人发表的全球土壤数据,综合分析对比了土壤与湖泊中GDGTs的分布特征及其与环境因子的关系,指出了不同环境条件对GDGTs相关指标的重要影响,主要的结论和认识如下:1)细菌支链GDGTs的甲基化/环化（MBT‘/CBT）指标被广泛地用于古温度的重建,然而在干旱地区应用该指标估算得到温度值总是存在较大误差。本文通过对具有较大土壤含水率梯度的一系列样品进行分析,发现土壤含水率对古菌i GDGTs与细菌b GDGTs之间相对含量的变化有明显的影响。除了细菌b GDGTs的环化程度（CBT）会受含水率的影响之外,本文首次确定土壤湿度对其甲基化程度（MBT’）也有显著影响,由此证实了最初的温度指标MBT’并不能纯粹地反映温度信息,水文的变化也会杂糅其中。2)分离5-、6-甲基b GDGTs化合物后,本文发现土壤含水率与仅基于6-甲基化合物计算的MBT‘6ME的相关性比MBT‘5ME好。说明在同样的土壤湿度梯度下,含水率对6-甲基b GDGTs甲基化程度的影响比5-甲基b GDGTs的大。另外,本文发现6-甲基b GDGTs的甲基化程度主要受控于含水率,而5-甲基b GDGTs更加受控于温度,因此导致MBT‘记录了温度和水文的共同变化。3)本文通过对前人发表的全球土壤数据进行分析,并结合上述两条认识,成功地分离了MBT’中耦合的温度和水文信息。通过建立判别指标,即以5-、6-甲基b GDGTs的相对含量IR6ME=0.5为界线将全球土壤样品分为两组,可以发现当IR6ME<0.5时,土壤中含有相对较多的5-甲基化合物,MBT‘与年均大气温度显著相关,而当IR6ME>0.5时,土壤中含有相对较多的6-甲基化合物,MBT‘则与年均降雨量更相关。因此,IR6ME指标可以用来评估一个地区是否适合使用MBT‘/CBT重建古温度,同时可以用于判断该地区MBT‘记录的究竟是温度还是水文信息,并为后续研究建立纯粹的温度或降雨指标提供了依据。4)本文首次调查环境因子对湖泊中b GDGTs异构体的影响。其中最重要的发现是,5-、6-甲基b GDGTs在湖泊系统中对温度的响应机制有所不同。5-甲基b GDGTs仅通过调节含有六个甲基的III5ME系列的相对含量去响应温度的变化,因而MBT‘5ME指标（主要表示含有四个甲基的I系列的相对变化）与温度没有关系;然而,6-甲基b GDGTs对温度变化的响应没有化合物的倾向性,即通过调节各个系列的化合物来应对温度的改变。进而本文建立了几个适用于中国湖泊环境的古温度校正公式,通过国外其他湖泊数据的验证,提出了该公式适用于其他区域湖泊的潜在可能。对湖泊中b GDGTs异构体现代过程的研究,有利于其相关指标在湖相环境中更准确地重建古气候。5)综合对比土壤和湖泊这两种不同陆相环境中b GDGTs的表现,本文发现湖泊与土壤中5-、6-甲基b GDGTs对温度的响应机制完全不同。6-甲基b GDGTs在土壤环境中几乎与温度没有相关性,但却在湖泊环境中对温度非常灵敏。5-甲基b GDGTs土壤中主要通过改变含有五个甲基的II5ME系列相对于I系列的含量(即II5ME/I)来实现对温度的响应,而在湖泊中却仅依靠调节III5ME系列的相对含量去响应温度。这也是在土壤中对温度非常敏感的MBT‘5ME指标却在湖泊中失灵的原因。这说明可能土壤和湖泊中5-、6-甲基b GDGTs的生物源发生了改变。本文首次发现了土壤和湖泊中b GDGTs不同表现的内在原因,为GDGTs相关指标在陆相不同环境中的应用提供了一定的解释依据。