晚第四纪热带西太平洋Noelaerhabdaceae 科颗石长度和质量变化及其影响因素

孙晗杰，Beaufort Luc，安佰正，李铁刚，常凤鸣，南青云，黄翠

1. 中国科学院海洋研究所，中国科学院海洋地质与环境重点实验室，青岛 266071

2. 崂山实验室海洋地质过程与环境功能试验室，青岛 266237

3. Aix Marseille University，CNRS，IRD，INRAE，CEREGE，Aix-en-Provence，France

4. 临沂大学地质与古生物研究所，临沂 276000

5. 自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室，青岛 266061

6. 国家海洋技术中心，天津 300112

工业革命以来，人类活动产生了大量的CO2，约有三分之一被海洋吸收[1]，海洋酸化持续加强，对海洋生态系统[2]，尤其是钙质生物产生重大威胁。颗石藻（coccolithophores）是大洋中广泛分布的钙质浮游植物，其外部的微小钙质盘片称为颗石（coccoliths）。通过光合作用和钙化作用，颗石藻在海洋碳酸盐系统中扮演了重要的角色[3]。受海洋环境、碳库变动以及颗石藻自身适应性演化等复杂因素的影响，颗石藻的钙化作用在地质历史中不断发生着变化。在颗石藻死亡后，颗石被释放出来，快速沉降并保存在海底[4]，成为海洋碳酸钙的主要贡献者[5]。对这些保存在海底沉积物中的颗石进行群落、形态和质量的定量研究，不仅可以恢复地质历史时期海洋环境的变化，解决颗石藻钙化作用的发生机制，而且能够定量估算碳酸钙的输出通量，为了解全球碳循环的机制提供线索。

然而到目前为止对热带西太平洋在地质历史上的颗石质量和形态方面的研究相对较少。在本研究中，借助于近几年新发展的基于双向圆偏光显微镜自动拍摄和测量以及方解石双折射特性的方法[6-8]，我们选取位于西太平洋暖池北部边缘的沉积物岩芯MD06-3050，对其颗石藻Noelaerhabdaceae科的主要颗石种属进行长度测量和质量估算，且基于这两个参数计算了过去35 万年以来该科颗石的平均钙化作用程度。在查明热带西太平洋颗石藻钙化作用长期演化的特征之外，结合其他已有古气候记录，尝试讨论晚第四纪该海区Noelaerhabdaceae科颗石藻大小和质量演化的受控因素。

1 材料和方法

1.1 样品材料和年代模式

本文研究材料MD06-3050 岩芯（15°57.0943'N、124°46.7747'E，水深2 967 m）由法国极地研究所组织的Marco Polo IMAGES XIV 航次取自西菲律宾海本哈姆高原（Benham Rise）（图1）。沉积物主要由黄褐色钙质软泥组成，研究层位沉积连续，没有明显的沉积间断，浮游有孔虫和颗石保存良好。有关岩芯的其他描述和所在海区海洋物理背景在前期已发表的文章中有详细介绍[9-10]。本工作选取岩芯上部7.7 m 沉积物样品进行颗石鉴定和测量的相关研究。按照4～8 cm 间隔取样，对180 个样品进行颗石玻片制备、照片拍摄和图像合成。利用SYRACO自动鉴定和测量系统分析了全部研究层位的关键颗石藻Noelaerhabdaceae 的颗石长度和质量。样品玻片制备、圆偏光法照片拍摄以及测量工作均在法国欧洲环境科学与教学中心（Cerege）进行。

图1 西太平洋暖池北部边缘区MD06-3050 岩芯位置图Fig.1 Location of Core MD06-3050 in the northern part of the Western Pacific Warm Pool

本研究年代模式基于底栖有孔虫Cibicidoides wuellerstorfi的氧同位素曲线与LR04 标准曲线进行对比而获得的年代控制点而建立[10-11]。根据氧同位素年代模式，岩芯上部7.7 m 记录了过去35 万年以来的连续沉积，沉积物沉积速率变化范围为1.4～3.2 cm/ka[10]。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备

利用沉降法进行样品玻片制备[7,12]。具体流程如下：用微取样勺选取约0.5 mm3沉积物，放置在小烧杯中，加入约1 mL 自来水后，将悬浊液置于超声波清洗器中超声5 s 进行分散。用32 μm 金属筛对悬浊液进行过筛，过滤后的悬浮液全部倒入直径为75 mm 的平底烧杯中，再次对金属筛进行几次冲洗，用量筒接住清洗后的水体，并续加自来水至量筒30 mL 刻度线。将量筒中的水体全部倒入平底烧杯中，超声悬浮液5 s 后，立即加入干净的12 mm×12 mm 盖玻片，静置4 h 后，用抽吸器小心将水体吸出，避免吸掉盖玻片上的沉积物。将平底烧杯放入70 °C 烘箱中，烘干盖玻片后用Norland Optical Adhesive 74 胶将其粘贴在载玻片上。按照标记顺序，每个显微镜载玻片上固定8 个盖玻片，以便进行自动拍摄。按照4～8 cm 的取样间隔对MD06-3050 岩芯的180 个样品进行颗石分析，并选取一些样品进行重复的玻片制备。

1.2.2 颗石数据采集

将两张载玻片（16 个样品）放置在自动双向圆偏光显微镜（Leica DM6000）的载物台上。自动对焦后，使用黑白SPOTFLEX 相机（显微诊断仪）对每个样品的123 个连续视域（每个视域的面积为125 µm×125 µm）进行拍摄成像。在本研究中人工智能的使用极大地提高了工作效率。SYRACO 是一个基于人工神经网络的软件程序[13]，可以有效识别图像中33 组颗石藻分类群的所有标本[14]。测量得到颗石的长度和质量这两个形态计量学参数，其中颗石质量的测量基于双折射法[6-7]。SYRACO 系统统计测量得到优势颗石藻群体Noelaerhabdaceae 科颗石平均长度和质量数据的主要属种命名分别为：EhuxRminutula， Rhaqii， Gericsonii， Gcaribbeanica，Goceanica，Povata，这些命名是按照大小和形状进行的分类，代表某一类相似的颗石属种，例如Pseudoemiliania ovata（与Pseudoemiliania lacunosa相近），其在45 万年左右灭绝[15]，以此命名的序列代表的是大小和形状与之相近的颗石种属（ 如Gephyrocapsa Oceanica中间的桥缺失时）。此外，Rhaqii 代表小于3 μm 的Reticulofenestra属颗石，EhuxRminutula 代表Emiliania huxleyi和较小的Reticulofenestra属以及Gephyrocapsa属颗石（3 μm以下），Gericsonii 代表小于2 μm 的Gephyrocapsa属颗 石 ， Gcaribbeanica 主 要 代 表Gephyrocapsa caribbeanica， Goceanica 主要代表Gephyrocapsa oceanica。因为本文的主要目的是计算Noelaerhabdaceae科包含的所有颗石的平均长度，因此，我们把以上所有获得属种的颗石的长度进行了加权取平均值，公式为：(N1*LEhuxRminutula+N2*LRhaqii+N3*LGericsonii+N4*LGcaribbeanica+N5*LGoceanica+N6*LPovata)/(N1+N2+N3+N4+N5+N6)，其中L代表每组的平均长度，下标代表不同分组，N为对应的颗石个数。同样的方法也适用于Noelaerhabdaceae 科颗石平均质量的计算。

1.2.3 颗石长度误差范围

Noelaerhabdaceae 科颗石的长度和质量测量结果共给出了6 组数据，SYRACO 系统按照不同属种给出了标准偏差，其中系统默认输出的颗石长度标准偏差在每个层位均相同，具体见表1。而对颗石质量标准偏差，系统默认按照每个层位分别给出了不同数值，为了方便表示，本文仅展示经过计算得到所有层位的平均质量标准偏差，如表1 所示。

表1 Noelaerhabdaceae 科颗石长度和质量的平均值和标准偏差Table 1 Average and standard deviation of Noelaerhabdaceae coccolith length and mass

2 结果

2.1 35 万年以来Noelaerhabdaceae 科颗石的平均长度变化

在MD06-3050 站位的所有研究样品中，均含有丰富的Noelaerhabdaceae 科颗石，且保存状态良好。但每个样品中识别出的Noelaerhabdaceae 科颗石的总数目不尽相同，识别个数的范围为11～14 644，个数较少的层位其对应结果在分析时舍弃不用，以保证分析结果的可靠性。Noelaerhabdaceae 的总数少于67 个的样品层位有23 个，分别为：44～46 cm(18 ka)，120～122 cm (64 ka)，132～134 cm (68.5 ka)，212～214 cm (103 ka)，220～222 cm (108 ka)，224～226 cm (109 ka)，232～234 cm (111 ka)，236～238 cm(113 ka)，244～246 cm (116 ka)，368～370 cm (171 ka)，372～374 cm (172 ka)，380～382 cm (175 ka)，384～386 cm (177 ka)，388～390 cm (178 ka)，392～394 cm(180 ka)，404～406 cm (184 ka)，412～414 cm (187 ka)，416～418 cm (189 ka)，422～424 cm (191 ka)，424～426 cm (193 ka)，464～466 cm (219 ka)，484～486 cm(229 ka)，488～490 cm (230 ka)。这些层位主要集中在MIS 5、MIS 6、MIS 7。其中10 个层位属于MIS 6 期，前期已有研究表明研究站位的钙质化石在冰期和冰消期保存程度很好，排除了这些时期受溶解作用的影响[9]。推测可能与颗石制片质量以及沉积物本身受到火山灰等粗组分的扰动相关。

如图2b 所示，35 万年以来Noelaerhabdaceae 科颗石平均长度具有明显的长周期变化趋势，即在MIS 7 之前，颗石平均长度值相对较高， 而在MIS 7 之后，颗石的平均长度整体相对降低。 颗石平均长度没有明显的冰期和间冰期旋回的变化特征，但是，过去35 万年以来，每个冰期向间冰期过渡阶段均显示了相对较低的颗石平均长度。MIS 10 至MIS 8 期间颗石的平均长度变化幅度相对较小，自MIS7 开始平均长度变化范围增大，其中 MIS 5、MIS 6 和MIS 7 变化幅度较大，且MIS 5 和MIS 6 出现平均长度最小值。不过值得注意的是颗石平均长度低值出现的层位相对较少，不排除会受到制片时样品量选取、颗石密度分布以及拍摄图像中颗石数目过多或过少等因素对该数值的影响，加密样品分析层位有望进一步对这些数值的可靠性进行评估。同样，由于某些样品本身其颗石含量相对较低，也会影响颗石统计的可靠性，导致数据的连续性受到一定的影响，比如在70～100 ka 期间，颗石平均长度的数据有一定的缺失，另外，200～230 ka期间，仅有6 个样品得到颗石平均长度的数据。不过本研究并不关注冰期和间冰期内部高分辨率气候事件的记录变化，因此部分层位数据的缺失并不会影响到结果的可靠性。35 万年以来颗石的平均长度的变化范围为1.60～3.20 μm，平均值为2.33 μm。该变化范围比Beaufort 等[8]已发表的世界范围内热带大洋50 万年以来颗石平均长度的变化范围3.6～4.1μm 要小，且颗石长度的平均值比Jin 等[16]在南海站位岩芯对应时段记录的颗石长度的平均值低。

图2 35 万年以来MD06-3050 站位Noelaerhabdaceae 科颗石的平均长度和质量变化曲线及与其他指标对比自下而上依次为，a：全球大洋底栖有孔虫δ18O 合成曲线（LR04）[11]，b：MD06-3050 站位35 万年以来Noelaerhabdaceae 科颗石的平均长度变化曲线（蓝色曲线为颗石平均长度的五点平滑曲线），c：颗石平均质量变化曲线（桔色曲线为颗石平均质量的五点平滑曲线），d：Noelaerhabdaceae 科颗石平均钙化作用强度指标曲线，e：EhuxRminutula 组颗石钙化作用强度指标曲线，f：Goceanica 组颗石钙化作用强度指标曲线，g：来自EPICA[20]和Vostok[21]冰芯记录的大气pCO2 浓度变化曲线，h：MD06-3047B 岩芯海水表层温度（SST）变化曲线[22]。黄色和绿色条带代表冰期终止期（I，II, III, IV）以及间冰期早期。灰色条带代表冰期。Fig.2 Variation curves in length and mass of Noelaerhabdaceae coccolith over the past 350 000 years in core MD06-3050The curves, from bottom to top, show variations in the oxygen isotope stack LR04[11] (a), average coccolith length change curve with a five-point smooth curve in blue (b), and average coccolith weight change curve with a five-point smooth curve in orange (c) at core MD06-3050, coccolith calcification index curve (d),calcification index of EhuxRminutula group (e), and of Goceanica group (f) at core MD06-3050; atmospheric pCO2 concentration recorded in the ice cores EPICA[20] and Vostok[21] over the past 350,000 years (g), and sea surface temperature (SST) curve of MD06-3047B core[22] (h). The yellow and green bands represent Termination I, II, III, IV, and the early period of interglacials. The gray bands represent ice ages, and the top number represents the ice ages number of the Marine Isotope Stage (MIS).

2.2 35 万年以来Noelaerhabdaceae 科颗石平均质量变化

35 万年以来Noelaerhabdaceae 科颗石的平均质量（图2c）与平均长度的变化趋势存在较强的相似性，具有明显的长周期变化特征，且冰期-间冰期变化特征不明显。但是相对于平均长度，平均质量变化频率更高，变化幅度相对更大。MIS 10 至MIS 8 期间，颗石的平均质量变化幅度较小，整体呈现高值。自MIS 8 后期平均质量快速降低，且变化幅度增大，尤其MIS 7 和MIS 5 期变化幅度最大，且MIS 7 期和MIS 5 期出现平均质量最小值。35 万年以来颗石平均质量的变化范围为1.1～5.63 pg，平均值为3.1 pg。这比Beaufort 等[8]合成曲线显示的Noelaerhabdaceae 科的平均颗石质量数值要低，且整体低于Jin 等[16]利用ImageJ 人工分析圆偏光拍摄的图像而获得的颗石平均质量。对比颗石平均质量和平均长度各自的平滑曲线，可以看出两者的变化趋势非常相似。Su 等[17]在南海MD05-2904 岩芯中的记录同样也显示了颗石的平均质量和平均长度的变化存在较强的一致性，这说明在热带西太平洋及其边缘海区Noelaerhabdaceae 科颗石的长度是影响颗石质量的重要因素。颗石的长度大则颗石藻细胞的直径大，进而颗石藻的体积也相对较大，并使得颗石具有较高的质量。利用这种简单的对应关系，在难以得到颗石质量数据的情况下，利用Noelaerhabdaceae 科颗石平均长度可以定性地估算出其颗石平均质量的变化幅度。

2.3 35 万年以来Noelaerhabdaceae 科颗石的钙化作用强度指标

基于颗石平均质量和长度可以计算出钙化作用强度指标（Calcificiation index, 简称CI），计算方法参照D’Amario 等[18]和Su 等[17]建立和使用的方法，CI 的计算公式为：

其中，Ms 是SYRACO 测量的颗石平均质量，Mn 是根据Young 和Ziveri[19]建立的公式来计算的标准化质量：

在公式（2）中，L为SYRACO 测量的平均颗石长度，ρ为碳酸钙的密度（2.7 pg/μm3），ks是估计的形状因子[19]。Noelaerhabdaceae 科颗石平均钙化作用强度指标的计算基于颗石平均质量和平均长度， 公式（2）中ks赋值0.05[17]。同时，分别对EhuxRminutula和Goceanica 两组颗石进行钙化作用指标的计算（ks分别为0.02 和0.05）[17]，以评估不同大小的颗石其钙化指标与平均颗石钙化作用指标的异同。通过计算得到的CI 指标如图2d 所示，颗石整体平均CI 的变化范围是1.6～3，整体的变化趋势与颗石的质量和长度变化趋势相似，但相对质量和长度变化来说，CI 指标具有相对明显的冰期-间冰期变化特征。从图2 可以看出，CI 值在MIS 6、MIS 8、MIS 9 均显示出高值，指示了这些时段Noelaerhabdaceae科颗石的钙化作用相对较强。而在冰期末期以及冰消期CI 数值则相对较低，指示了这些时期平均钙化作用相对较弱。EhuxRminutula 组颗石和Goceanica 组颗石的钙化作用指标的长期变化趋势有一定的差异，前者如图2e 所示，在MIS 7 期以及之前钙化强度明显较高，自MIS 6 期开始突然降低，而后者（图2f）的长期变化特征不甚明显。两者在冰期向间冰期过渡期，则具有相似的变化特征，即在MIS 10/MIS 9、 MIS 8/MIS 7、 MIS 6/MIS 5、MIS 4/MIS 3 以及MIS 2/MIS 1 等冰消期阶段，钙化作用强度均相对较低，这些特征与平均钙化作用强度指标的变化也存在着一致性。

3 讨论

3.1 大气pCO2 对颗石钙化作用的影响

将颗石的平均质量、平均长度以及钙化作用指标与冰芯中的pCO2记录[20-21]进行对比，发现这些指标在某些时段与大气pCO2浓度具有一定的相似性（图2）。为了评估钙化作用对大气pCO2的响应，我们分析了CI 指标的变化特征。在LGM 后期至末次冰消期，也即冰期终止期Termination 1，大气CO2浓度开始逐渐增加，颗石平均质量整体呈现逐渐降低的趋势（见图2c 桔色平滑曲线），颗石的长度也逐渐减少（图2b），颗石的钙化作用指标整体呈现较低值。同样的，MIS 6 向MIS 5 过渡的倒数第二个冰期终止期（Termination II）以及MIS 5 期早期（MIS 5e），大气pCO2浓度很高，对应的钙化作用的指标出现降低的趋势。另外，MIS 8 后期向MIS 7 期过渡的倒数第三个冰期终止期（Termination III），pCO2的较高浓度对应于颗石相对较低的钙化程度。以上特征说明在气候变化较为明显的时期，pCO2浓度对热带西太平洋颗石的钙化作用产生了一定的影响。

这是由于颗石藻的钙化作用会受到海水碳酸盐体系变动的影响。大气pCO2随着海气相互作用进入到海水中，从而改变海水碳酸盐体系，进而影响颗石藻的钙化作用，使其对大气pCO2浓度的变化产生反馈。在热带太平洋海区，海水温度与大气CO2浓度有着密切的关系。根据Jia 等[22]，SST 的变化主要受到大气pCO2变化的影响，随着CO2浓度的增加，表层海水温度也升高，海水的pH 有所下降。此外，在冰消期，由于大洋深部呼吸碳快速释放出来[23]，大气CO2浓度快速升高，势必也会降低海水的pH 值。因此相对冰期来说，冰消期和间冰期期间西太平洋其大洋酸化程度加强。根据室内培养实验、野外调查实验以及地质记录[17,24-27]，颗石藻钙化作用的程度会随着大洋酸化的加强而有所降低，Su 等[17]对南海海区的岩芯颗石钙化指标的分析表明， 颗石藻Emiliania huxleyi和 smallGephyrocapsaspp. 组合的钙化作用和质量与海水pH 以及pCO2的变化相关。我们的记录显示大气CO2浓度较高的冰期终止期颗石藻钙化作用确实相对较弱。不过值得注意的是，跟大气pCO2较高且大洋酸化程度较强的间冰期相比，其钙化作用程度（即CI 数值）与之持平，说明尽管大气pCO2和SST 协同变化下，颗石的质量和长度等钙化作用指标会受到影响，但其并非唯一的影响因素。要想厘清多个因素对钙化作用的影响，需要后续深入研究更多的环境和碳酸盐系统参数指标。尤其值得注意的是MIS 10 向MIS 9 过渡的冰消期，颗石的钙化作用程度具有较大的波动，且变化频率和幅度都相对较高。这是由于该时期恰处于中布容颗石藻爆发事件[28-29]，大量Gephyrocapsa属颗石的繁盛影响了钙化指标的数值。这也从一定程度上说明了颗石藻的群落组成会影响颗石的平均质量和长度等与钙化作用相关的指标。

此外，颗石藻对pCO2变化存在着双重的影响作用，会通过钙化作用释放CO2，成为碳源，同时光合作用则会通过吸收CO2并生成有机质而成为碳汇，因此颗石藻在碳循环过程中的双重角色使得它们能够对全球碳库的变动产生一定的调节作用。基于在近3 个冰期终止期颗石藻的钙化作用相对较低的研究结果，初步推断这些时期内颗石藻作为反向碳酸盐泵对大气pCO2产生的影响较为有限。

3.2 日照辐射对颗石长度和质量变化的调控作用

颗石藻不同种属相对丰度的变化，可以直接影响到颗石的平均质量。比如温带大西洋ODP 980 岩芯记录显示[30]，在倒数第二次冰消期的颗石藻群落组合的变化影响了颗石平均质量的变化，从而掩盖了大气pCO2的升高对颗石钙化作用影响的信号。上一小节也提出了大规模全球颗石藻爆发事件也会掩盖pCO2对颗石藻钙化作用的影响。因此，分析颗石藻群落组合的变化是我们在应用颗石平均质量和长度变化等钙化作用指标时不可忽略的环节。在热带大洋，当海水混合层表层颗石藻种属繁盛，会导致颗石藻深层水体种属(主要是Florisphaera profunda(F. profunda))的相对丰度有所减少[31-33]。因此，我们推断，表层水体中Gephyrocapsaspp. 和Reticulofenestraspp. 等颗石藻种属的繁盛，很可能导致颗石的平均质量、平均长度以及钙化程度有所增加。相反，当颗石藻表层种属减少，初级生产力降低时，颗石的平均质量和平均长度则会有所降低。事实上，图3d 中，颗石的平均长度的变化趋势与同一岩芯已发表的F. profunda的相对百分含量的变化曲线[34]确实存在较好的对应关系。F. profunda含量低的时候（注意图3d 中纵轴坐标为逆序）， 颗石的平均长度较大，而F. profunda含量高的时候，颗石的平均长度则相对较小。尤其值得注意的是，在270～350 ka，F. profunda的相对百分含量非常低，这是该时期全球范围内的Gephyrcapsa属颗石藻的爆发造成的[28-29]，该时段颗石的平均长度、平均质量以及钙化指标均出现高值，同时EhuxRminutula组颗石的CI 指标数值也较高，进一步表明该时期优势颗石藻种属的钙化作用是加强的。

图3 35 万年以来MD06-3050 岩芯Noelaerhabdaceae 科颗石平均质量和长度滤波曲线及日照辐射量对比曲线自上而下依次是，a：北半球15°N 夏季日照辐射曲线；b：颗石平均质量变化曲线和对该曲线的23 ka 滤波曲线；c：颗石平均长度变化曲线和对该曲线的23 ka 滤波曲线；d：颗石平均长度变化曲线和相同岩芯的Florisphaera profunda 相对百分含量曲线（注意坐标轴是逆序）。其中日照辐射曲线是由Acycle 软件[35]根据Laskar 等[36]计算的北纬15°在35 万年以来5 月21 日至7 月23 日接受的日平均辐射值。Fig.3 Variations in average length and average mass of Noelaerhabdaceae coccolith and their 23 ka-filter curvesa: the mean daily insolation curve of 15°N in the Northern Hemisphere between May 21 and July 23 (brown) in the past 350 000 according to the Laskar et al.[36]calculated by Acycle software[35]; b: the mean coccolith mass (yellow green) and its 23 ka filtering curve (dark blue); c: the mean coccolith length curve (light blue) and its 23 ka filtering curve (green); d: the average coccolith length change curve of Noelaerhabdaceae in MD06-3050 core over the past 350 000 years(light blue) and the relative abundance curve of Florisphaera profunda for the same core (orange) (note that the axes are in reverse order).

地球轨道变化不仅能够驱动全球气候周期性变化，而且对大洋微体浮游植物的生长和演化也有重要的影响[8]。利用F. profunda的相对百分含量，通过转换函数可以计算出海洋表层初级生产力，前人研究表明热带印度洋的海洋初级生产力变化在过去90 万年以来主要受到日照辐射和岁差周期影响和控制[32-33]。近年来，Beaufort 等[8]通过对印度洋、大西洋和热带太平洋的多个岩芯的颗石质量分异指数（MDI）的分析，发现晚上新世以来地球轨道偏心率是调控颗石藻演化的重要因素。对MD06-3050 岩芯的颗石平均长度和平均质量进行频谱分析，发现两者均具有较为明显的23 ka/19 ka 和21 ka的岁差周期（图4），说明岁差这一地球轨道参数自35 万年以来对颗石藻的大小和质量演化具有重要的调控作用。

图4 西太平洋暖池北部边缘MD06-3050 岩芯350 ka 以来颗石平均长度频谱分析（a）与颗石平均质量频谱分析（b）Fig.4 Spectral power results showed by Acycle: (a) average coccolith length, (b) average coccolith mass for core MD06-3050

MD06-3050 岩芯记录显示初级生产力指标变化曲线与颗石平均长度指标具有良好对应关系，一方面颗石藻的群落组成对于颗石的平均长度和质量具有一定的影响，另一方面，由于热带大洋日照辐射是影响初级生产力的重要因素，因此颗石平均长度和质量变化也可以同日照辐射联系起来。日照辐射与颗石藻生产力的变化的一致性，前人研究提出可以通过岁差周期控制的热带ENSO 过程影响研究区营养盐的变动来解释[33]，另一方面，也有可能是北半球夏季日照辐射强促进颗石藻生长[37]。北半球夏季日照辐射强度高，白天日照时间长，有利于颗石藻的生长。日照辐射强度随地质时间尺度上的周期性变化，是地球轨道参数（偏心率、倾角和岁差）综合变化导致的结果[11,38]。日照辐射直接影响表层大洋接受光的量，并影响其温度条件，进而对浮游生物的生长产生重要影响[39]。充足的光线和温度有利于光合作用，因此日照辐射在地质尺度上的变动可以影响颗石藻的生产力，即日照辐射加强，将提高颗石藻的生产力[40-41]。与此同时，颗石藻的钙化作用也依赖于光[42]。大量研究观察到细胞内碳酸钙含量随辐照度的增加而增加[27,43]。反之，低光合有效辐射可使颗石中的碳酸钙含量减少，并使细胞变小。Su 等[17]发现南海北部两个群组的颗石的钙化作用变化均显示了明显的岁差周期，认为可能与北半球太阳辐射具有相关性。

为了验证日照辐射与颗石平均长度的相关性，我们对MD06-3050 岩芯得到的颗石平均质量和平均长度进行了23 ka 的滤波，并将滤波曲线与35 万年以来北半球15°N 夏季平均日照辐射变化曲线（Laskar）进行对比，发现它们之间在周期上具有非常好的一致性。这说明日照辐射是影响研究区Noelaerhabdaceae 科颗石藻的生长和钙化作用的重要因素，进一步支持了前人的假说。不过值得注意的是，日照辐射曲线的变化幅度与其他两条滤波曲线的变化幅度存在着较大的差别，说明日照辐射强度对颗石钙化作用的影响并非是线性的。

4 结论

（1）35 万年以来热带西太平洋Noelaerhabdaceae科颗石的平均长度、平均质量以及估算的钙化作用指标曲线表现了较强的相似性，三者均无明显的冰期旋回变化特征，但具有明显的两段式长周期变化趋势。

（2）MIS 10/MIS 9、MIS 8/MIS 7、MIS 6/MIS 5、MIS 2/MIS 1 这四个冰期向间冰期过渡的冰期终止期，在较高的大气pCO2浓度下，颗石的平均钙化作用较低，但是钙化指标与间冰期的钙质指标数值相比，其大小相当或略低，说明了pCO2不是影响冰消期/间冰期Noelaerhabdaceae 科颗石藻钙化作用的唯一因素。

（3）初级生产力的变化曲线与颗石平均长度的变化曲线相似，说明初级生产力，也即颗石藻群落组成的分布是影响颗石平均长度的重要因素之一。通过对颗石平均长度和平均质量进行23 ka滤波，并与日照辐射曲线进行对比，发现三者之间具有很好的一致性，指示了地球轨道参数对颗石钙化作用具有一定的调控作用。

致谢：感谢参加航次调查工作的全体科考队员，同时感谢审稿专家提出的修改建议。