2021年11月07日，Science Bulletin以“Potential paleoceanographic application of cold-water bamboo coral in the South China Sea”为题在线发表了我室硕士研究生曾治惟与合作者的研究成果，报导了南海冷水竹节珊瑚古海洋学应用的进展和前景。
近年来，“深海勇士号”等载人深潜设备的科学应用，取得了诸多突破进展，其中在南海发现了广泛分布的、尤以竹节柳珊瑚为代表的冷水珊瑚林，填补了此前认识的空白。竹节柳珊瑚，以其较长的生命周期和树轮状的同心圆生长纹层，被认为是记录中—深层海洋季节到十年际尺度变化的绝佳载体（图1）。因此，该研究目的就在于探索利用冷水竹节珊瑚重建南海海洋内部环境变化的可行性与适用性。
图1 (a) SY068潜点位置；(b) SY068-7-2骨骼横截面；(c，d) 沿单一径向的激光共聚焦拍照(c)和LA-ICP-MS扫描测线(d)；U与D标记可识别的生长不连续或扰动（Zeng et al., 2021）
2018年，汪品先院士率领同济海洋团队组织TS07-02/03航次，搭乘“深海勇士号”在南海西北部下潜。本次研究以该航次采集到的竹节柳珊瑚碳酸钙质骨骼（SY068-7-2）为研究材料（图1），运用激光共聚焦拍照识别生长纹层、14C测年方法建立时间标尺、激光剥蚀等离子质谱分析元素含量，检验冷水竹节珊瑚古海洋学应用的方法。
SY068-7-2骨骼横截面可见显著的同心圆环生长纹层，在激光共聚焦照片中显示地更为清晰。沿骨骼横截面径向的14C测年结果序列可以很好地识别珊瑚的生命长度及生长速率的相对变化（图2）。但是，要为珊瑚建立明确的年龄模式，首先需要更准确地了解南海中—深层海水14C储库年龄的分布及其历史变化。
图2 竹节珊瑚SY068-7-2的年龄模式、生长速率和古环境指标重建结果。(a) 以990年碳储库年龄为前提换算的日历年龄结果(圆圈)及其贝叶斯拟合年龄模式（绿色拟合线），垂直线段和灰色阴影示误差范围；(b) 不同储库年龄换算得到的年龄结果，显示较大差异；(c) 按纹层宽度计算的生长速率分段变化；(d, e) Ba/Ca-[Ba]sw和Mg/Ca-温度重建结果；(f, g) [Ba]sw和温度的频谱分析（Zeng et al., 2021）。
Mg/Ca、Ba/Ca等元素比值，被认为可用于竹节珊瑚骨骼的古海洋学重建，然而现有的诸多指标换算公式，由于其大都建立于大西洋、南大洋等海区的珊瑚样品结果，在南海并不完全适用；同时SY068-7-2的元素比值变化揭示出年循环周期主导的规律，也不同于开放太平洋竹节珊瑚所显示的与ENSO相关的多年际周期特征（图2）。
因此，该研究在提供初步检验结果的同时，也指示了南海冷水珊瑚古海洋学研究的未来方向，包括深入理解南海中—深层海水14C储库、量化竹节珊瑚骨骼的钙化机制及其对地球化学指标的影响、检验并建立适用于南海和西太平洋的指标换算公式等。
论文第一作者为我室硕士研究生曾治惟，指导教师党皓文副教授为通讯作者，合作者包括我院黄恩清、黄湘通和翦知湣等多位教师和研究生，以及北京大学周力平教授、西安交通大学曲晓丽博士、中科院地球环境研究所马小林博士。该项研究由科技部重点研发计划、上海市科委和中国自然科学基金委的多个项目联合资助，特别感谢中科院深海所“探索一号”科考船和“深海勇士号”载人深潜团队为南海冷水珊瑚研究作出的贡献。
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927321006988?via%3Dihub.
撰稿：曾治惟
编辑：高小丰