全球变化背景下环南极无冰区气候和生态系统正发生快速变化,正确理解气候变化对生态的影响机制有助于更好地预测南极未来生态环境可能发生的变化。企鹅是南极大陆最具代表性的动物,它也被认为是气候变化的“生物指示计”,了解过去才能更好地预测未来,历史时期企鹅种群生态对气候变化的响应一直是国内外学者关注的焦点。全新世以来南极大陆经历了显著的气候环境变化,并导致南极企鹅和湖泊无冰区生态系统发生明显改变。由于地理环境要素复杂多变和人类影响程度的不同,环南极不同无冰区历史时期气候环境变化特征不尽相同,特别是中晚全新世气候环境变化在地理空间上存在显著的差异,这与环境信息载体的分辨率和建立的年代学准确程度有关。另外,环南极无冰区企鹅生态对气候变化的响应是复杂的,这就需要在不同无冰区重建更多的企鹅生态演化历史记录,并开展不同时间和空间尺度上的对比研究,以更加准确地理解环南极地区气候变化对企鹅生态的影响机制。但从目前已有的研究来看,对于环南极无冰区晚全新世气候环境变化及其生态响应过程的认识还很有限,特别是罗斯海维多利亚地无冰区的相关研究非常缺乏,从而极大限制了科学家们对全球气候变化背景下南极陆地生态环境变化的客观评估与未来预测。在前期对维多利亚地开展多次野外调查的基础上,本研究重点选择湖泊沉积剖面作为主要环境载体,并结合一些现代环境介质样品和生物残体,室内分析基本理化参数、无机元素、沉积色素、碳氮同位素等环境地球化学指标,并对其气候和生态环境意义进行深入讨论。在此基础上,建立准确可靠的年代学框架,利用正定矩阵因子模型（PMF）和广义加性模型（GAMs）以及数理统计分析方法,重建罗斯海难言岛晚全新世气候、企鹅和湖泊生态演化记录,并深入探讨罗斯海维多利亚地无冰区气候环境变化、企鹅古生态演化和水生藻类群落特征之间的耦联关系。获得的主要结果和认识如下:（1）不同有机质来源的湖泊沉积剖面年代学及难言岛过去3000年气候环境变化记录对难言岛四个湖泊沉积剖面样品开展基本理化性质、同位素地球化学等分析,识别出湖泊沉积物中有机质来源,分别选择以水生藻类（微生物席）和企鹅粪为主要有机质来源的代表性湖泊沉积剖面开展年代学分析。利用有机碳同位素端元混合模型定量计算出水生藻类和企鹅粪有机质来源贡献比例,据此利用合适的年龄校正方法校正AMS14C定年结果。ⅡL1和ⅡL4沉积物受到了企鹅粪的强烈影响,使用Mixed Marine SoHem模式校正,结果发现这两个沉积剖面底部（最古老）年龄分别为1659 a BP和4860 a BP。ⅡL3和ⅡL9沉积剖面中有机质主要来自水生藻类,基于SHCal13模式的校正结果显示这两个沉积剖面底部年龄分别为3179 a BP和2945 a BP。距今至少4800年,难言岛地区冰盖消融,湖泊沉积伊始。基于贝叶斯模型建立了 4个沉积剖面的年代学框架,并计算出沉积剖面的质量累积速率。基于质量累积速率和粒度等多个指示气候变化的替代性环境指标,重建了难言岛过去3000年气候环境变化历史,发现在1400-800aBP期间气候相对温暖,表明难言岛在历史时期存在气候相对较暖的中世纪气候异常期（MCA）,这为理解罗斯海地区乃至环南极无冰区晚全新世气候环境变化规律提供了新证据。（2）气候环境变化对难言岛企鹅古生态演化过程的影响根据湖泊沉积物有机质来源识别结果,选择以企鹅粪为主要有机质来源的沉积剖面ⅡL1和ⅡL4重建企鹅古生态演化历史记录。根据沉积物样品中无机元素分布特征,利用正定矩阵因子模型（PMF）等手段解析出沉积物中企鹅粪等物质来源比例变化,并结合企鹅生物残体AMS14C定年结果,重建企鹅古生态演化历史。ⅡL1和ⅡL4沉积剖面记录的企鹅种群数量在大约1300-650aBP期间出现峰值,并且企鹅骨骼和羽毛残体年龄也主要集中在1350-1200 a BP,这与难言岛MCA期间的温暖气候条件相对应。在MCA时期,正相的南极环状模（SAM）以及ElNi?o现象的频发,使得改性绕极深层水（MCDW）上升流增强,沿岸海冰范围减少,这为企鹅生存和繁殖提供了有利条件。同时MCA时期扩大的无冰区为企鹅繁殖提供了更广阔的栖息地。研究结果揭示,难言岛企鹅古生态演化过程与历史时期大气海洋环流以及气温和海冰面积关系密切,这为研究和预测南极企鹅生态对未来全球气候变化的区域响应提供了依据。（3）罗斯海无冰区湖泊藻类群落变化及其控制因素选取罗斯海地区受企鹅粪影响程度不同的沉积剖面和现代微生物席样品,采用高效液相色谱和质谱联用技术（HPLC-MS）定量分析多种色素含量。结果表明,不同有机质来源的湖泊沉积剖面中的色素尽管发生了一定程度降解,但保存程度总体较好,有绿藻、蓝藻、硅藻、甲藻和隐藻等多种藻类特征色素的存在,分布特征与现代藻类样品类似,但沉积色素在剖面上变化较为复杂,这主要与企鹅传输带来的生物粪以及气候环境变化等因素有关。利用广义加性模型（GAMs）定量评估气候变化和企鹅带来的营养成分对湖泊藻类群落结构特征以及初级生产力的影响。结果表明,企鹅生物传输带来的营养物质输入不同程度地促进了绿藻、蓝藻、硅藻和隐藻的生长,从而提高了湖泊初级生产力,其中对绿藻生物量的贡献最为明显。在过去的200年里,逐渐变暖的气候条件促进了研究区湖泊中水生藻类的生长。从GAMs定量分析结果来看,对于受企鹅粪影响的湖泊,水生藻类群落组成特征更大程度上受控于企鹅粪带来的营养成分输入;而对于未受企鹅粪影响的湖泊,水生藻类生态演化受控因素复杂,气候变化可能不是唯一重要因素。（4）阿德利湾近现代企鹅生态演化过程及影响机制通过对阿德利湾鸟粪土沉积剖面AC2进行年轻年代学和AMS14C定年分析,在深度剖面上建立了可靠的年代框架,据此得到沉积物底部年龄约为270年。对AC2 剖面 Cu、Zn、Co、Ni、Cr、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Mn、Ba、Ti、P等元素进行了分析,并利用PMF模型计算出企鹅粪等沉积物质来源比例相对变化;与此同时,通过对无机元素开展主成分分析,获得了鸟粪源因子在沉积剖面上的得分变化;基于沉积物中有机碳同位素端元混合模型计算出鸟粪端元有机质来源比例变化;利用沉积色素反映湖泊初级生产力变化记录。通过GAMs模型对上述四个与鸟粪输入有关的沉积记录开展综合分析,重建了 AC2沉积剖面历史时期企鹅种群数量变化记录。结果表明,近270年研究区阿德利企鹅种群数量变化明显。1775-1875 AD期间企鹅种群数量快速增长,这可能与沿岸冰间湖面积扩大以及上升流增强有关;1875-1950 AD企鹅种群数量缓慢增加,这可能与向极热通量的增加以及适宜的温度有关;1950 AD之后,全球大尺度气候环境变化以及人类活动增强可能导致了阿德利湾企鹅种群数量减少。