摘要
近几十年来，随着全球变暖、世界人口增加，越来越多的湖泊面临生态退化等环境问题。如何恢复湖泊生态环境，不仅是过去全球变化计划(PAGES)关注的核心问题之一，更关系到当代人类的生活质量以及后代人类的发展。从生态演化的角度，当前湖泊生态状况是历史时期人类活动、现代人类活动和长期自然气候共同作用的结果。但是，目前对于湖泊生态演化的研究主要局限于过去几十年来人类工业化发展和全球变暖时期，对历史时期人类活动作用的关注较少，也缺乏基于定量化的古气候记录系统地评估自然和人类对湖泊生态影响的案例。本论文选取对气候变化响应敏感，受人类活动影响较早的黄土高原西南六盘山北联池（35°44′20″N;106°10′51″E，海拔2520m a.s.l）为研究对象，在精确定年和系统的现代过程研究基础上，以高分辨率的单体氢同位素、甘油二烷基甘油二醚酯(GDGTs)、正构烷烃、化石硅藻及其他多种理化代用指标，对沉积物岩芯开展了一系列古气候、古生态特征的研究，重建了过去5000年来黄土高原地区高分辨率（～30-35年）的降水量和定量温度序列并探讨其动力学机制;恢复了黄土高原地区北联池生态演变过程，结合历史文献记载和代用指标反映的区域人类活动历程，利用方差配置分析等统计方法定量区分不同时期气候变化与人类活动对湖泊生态影响的贡献比例，并深入探讨其驱动机理的差异。主要结论如下: 1、基于支链GDGTs化合物(bGDGTs)定量重建的生长季温度记录显示，过去5000年黄土高原地区整体呈变冷趋势，温度降幅约为3℃。其中5000-2000Cal a BP，温度下降1℃;2000-0Cal a BP温度下降2℃。北半球夏季太阳辐射是驱动过去5000年温度逐渐下降的主要因素，这一结果也得到TraCE_21ka瞬态模拟结果的支持。相比5000-2000Cal a BP，2000-0Cal a BP更大的温度降幅（约2倍），可能主要由太阳活动减弱、植被类型转变导致的陆地反射率增加及气候系统的正反馈机制引起。 2、单体氢同位素重建的过去5000年该区域季风降水量整体呈逐渐下降的趋势，并存在2次显著的百年尺度的降水增加(4800-4200Cal a BP，1100-400Cal a BP)和4次降水减少(3900-3500Cal a BP,3200-2600Cal a BP，1700-1300Cal a BP，300-0Cal a BP)事件。重建结果与该区域已发表的洞穴石笋氧同位素、湖泊沉积物孢粉及KCM模型模拟结果一致。结合季节、年代际及千年尺度水汽来源分析，表明黄土高原西南地区夏季风水汽主要源自西北太平洋区域，季风强度受控于热带辐合带(ITCZ)的南北移动以及西太平洋海表温度(SST)的变化。 3、正构烷烃和硅藻重建的过去5000年湖泊生态演化历史显示，在5000-1400Cal a BP，湖泊接收陆源-水生有机质贡献比例保持稳定，附生硅藻逐渐替代浮游硅藻，但仍以浮游硅藻为绝对优势种。在1400-800Cal a BP，湖泊接收陆源-水生有机质贡献比例发生了多次快速波动，同时硅藻种属也发生多次骤减（未达到统计数量）与增加，表明湖泊生态环境遭受到较强扰动。在800-0Cal a BP，湖泊生态环境发生转变(转变点约在300Cal a BP)，转向以陆源有机质贡献为主，附生硅藻成为绝对优势种，之后又被底栖硅藻替代。在1950-2015AD，湖泊生态环境再次发生转变（转变点约在2000AD），转向以水生有机质贡献为主，附生硅藻替代底栖硅藻再度成为绝对优势种。 4、量化评估气候变化和人类活动对湖泊生态演化的影响表明，在5000-1400Cal a BP，湖泊生态变化以自然气候驱动为主，不存在明显人类活动的影响（自然气候变化单独贡献为22.8％，人类活动单独贡献为3.3％）;在1400-800Cal a BP，人类活动对湖泊生态的影响开始显著，主要通过改变流域的土壤侵蚀来扰动湖泊生态环境，但此时湖泊生态系统具有较大的弹性，当人类活动减弱时仍可恢复到自然背景状态。在800-0Cal a BP，人类活动逐渐成为影响湖泊生态的主要驱动因素，不断增强的人类活动，加剧了流域土壤侵蚀，严重改变了湖泊生态环境，导致湖泊生态系统发生状态转变（人类活动单独贡献为21.6％;自然气候变化单独贡献为10.3％）。在1950-2015AD，现代人类活动对湖泊生态的影响更加显著，快速发展的现代工业和农业，大大增加了湖泊营养物质的输入，促进了湖泊生态环境再次发生状态转变（人类活动单独贡献为18.3％;自然气候变化单独贡献为2.3％）。 5、相比自然气候变化，人类活动对湖泊生态的影响较为剧烈。历史时期人类活动主要通过改变流域土壤侵蚀，导致湖泊生态发生转变。在人类活动早期阶段，湖泊生态系统具有弹性，仍可恢复，但当人类扰动不断增强，湖泊生态发生状态转变。现代人类活动主要通过向湖泊输入大量富含碳、氮、磷等营养物质，再加上全球变暖的作用，影响湖泊水生生物生长，导致湖泊生态再次发生状态转变。
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