湖泊沉积物动物粪便甾烷醇指示的人类活动对青藏高原湖泊的影响
青藏高原分布着全球海拔最高、数量最多的湖泊群。尽管这里自然环境恶劣,人类活动稀少,但其环境的脆弱性使得依然不能忽视人类活动对湖泊的影响。在湖泊沉积物中发现和利用可靠的代用指标评估人类活动对不同湖泊影响的程度、追溯其影响历史和原因,能够深刻理解该地区人类活动与环境变化之间的关系。
基于不同哺乳动物粪便甾烷醇组分的特点,“亚洲水塔动态变化与影响”任务“湖泊演变及气候变化响应”专题中国科学院青藏高原研究所湖泊与环境变化团队朱立平研究员及其合作者分析了青藏高原75个湖泊的表层沉积物中粪便甾烷醇的组分和浓度,基于不同组分的比例确定了其产生来源,评价了人类活动对不同湖泊的影响程度,并将结果应用到高原南部昂仁金错湖泊沉积物中,重建了小冰期以来昂仁金错流域的人类活动及与环境变化之间的关系。
研究结果显示:(1)根据湖泊沉积物中粪便甾烷醇相关组分的比值,其来源可以分为3类:第一类来自于食草动物和人类排泄物的混合物,第二类来自于大量食草动物和少量人类的排泄物,第三类主要来自于食草动物排泄物和胆固醇的降解。(2)在调查的青藏高原75个湖泊中,只有9%的湖泊存在明显的动物和人类粪便影响,48%的湖泊存在中度或轻度影响,43%的湖泊未检测出影响。(3)进一步分析了高原南部昂仁金错湖泊和河流表层沉积物以及表层土壤中的粪便甾醇,利用相关组分的比值判断人类和食草动物规模的相对变化,将指标应用湖泊岩芯沉积物中发现,公元1480-1820年期间人类活动较弱,冷干的气候阻碍了食草动物和人口的增长;公元1820年至今,人类活动强度快速增加,小冰期结束后,不断增加的降水促进了农业和牧业的发展,进而促进了人口的的增长。1951年之后,由于西藏和平解放,当地居民大力开垦荒地和发展农业,人类活动导致短期内湖区土壤侵蚀迅速增加。
上述成果分别在国际期刊《Ecological Indicators》和《Science of The Total Environment》上发表。第一作者为博士生李存林,通讯作者为朱立平研究员。本研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0202)等项目资助。
文章链接:
https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.111487
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173741
图1 按照湖泊沉积物粪便甾烷醇组分比值对青藏高原75个湖泊进行分类,确定了各类湖泊表层沉积物中粪便甾烷醇的来源
图2 青藏高原湖泊表层沉积物粪便甾烷醇组分比值指示的湖泊受到动物和人类活动影响程度
图3 青藏高原南部昂仁金错湖芯中粪便甾烷醇组分比值指标和炭屑反映的人类活动与湖区土壤侵蚀及气候变化之间的联系