近日，南方科技大学海洋科学与工程系讲席教授张传伦团队在自然指数期刊Geophysical Research Letters上发表题为“Disentangling effects of sea surface temperature and water depth on hydroxylated isoprenoid GDGTs: Insights from the hadal zone and global sediments”的论文，揭示了海水深度对古菌羟基醚脂（OH-GDGTs）的影响，基于水深效应，构建了新的海洋表层温度（SST）指标。

SST对全球气温、气候模式、海洋生态系统和环流等都具有重要影响。研究地质历史时期SST的变化对于揭示地球气候系统的演变规律至关重要，也为预测和应对未来的气候变化提供了科学依据。

保存在海洋沉积物中的分子生物标志物记录了源生物的生长环境信息。其中，古菌羟基异戊二烯基异戊烷四醚膜脂（OH-GDGTs）能灵敏地记录海水温度，但我们对它们的生源（来自深层海水和/或底栖沉积物）和生态学特性知之甚少。浮游奇古菌被认为可能是产生OH-GDGTs的主要生源，它们在不同深度的海水中都有分布，这可能导致基于OH-GDGTs的SST估算与实际温度存在差异。

图1：古菌OH-GDGTs的分子结构；全球数据集点位分布图。

为了解决这一难题，科研团队采集了来自Kermadec海沟和Atacama海沟的13个沉积柱样本，涵盖了从2500米到11000米的水深范围，并对其中古菌OH-GDGTs的组成和分布进行了分析。

研究结果表明，OH-GDGT以无环的OH-GDGT-0为主，在深渊海沟可能是一种普遍现象。

图2：古菌OH-GDGTs组成以及RI-OH'与海表温度SST之间的关系。

全球数据分析清晰地显示，SST与OH-GDGT-0之间存在显著的负相关，而与OH-GDGT-1和OH-GDGT-2之间存在明显的正相关，这表明温度是影响OH-GDGTs的主要因素。在海洋不同深度，这些成分占比并不一致，导致结果有偏差。为此，研究团队构建了适用于不同水深范围的RI-OH' - SST校准方程，这些校准方程将有助于更准确地应用古菌OH-GDGTs估算地质历史时期SST的变化，为气候研究提供了宝贵的工具和数据。

上述研究系统地探讨了水深对古菌羟基四醚膜脂的影响，并在此基础上为海洋表层温度的重建提供了一种更加准确的新方法。这项工作不仅有助于了解海洋古菌的生理和生态特性，而且对于理解全球气候变化的历史也具有重要意义，为研究古海洋学和全球气候变化提供了新工具。

南科大为论文第一及通讯作者单位，张传伦与南科大海洋科学与工程系高级研究学者肖文杰为共同通讯作者，肖文杰与上海海洋大学教授许云平为共同第一作者。合作单位包括南丹麦大学、上海海洋大学、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)、上海市地震局、中国地质大学（武汉）、瑞士苏黎世联邦理工学院、德国马普所、德国亥姆霍兹极地与海洋研究中心、新西兰国家水文大气研究所等。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、丹麦国家研究基金、上海佘山国家野外观测站开放基金等支持。

论文链接：https://doi.org/10.1029/2023GL103109 

供稿：海洋科学与工程系

通讯员：颜莎

主图：丘妍

编辑：朱增光