岩溶关键带是地球各圈层相互作用的场所,具有较为独特的生物地球化学过程.洞穴沉积物石笋是各圈层相互作用的产物,也是记录古气候的良好载体.目前,石笋中多种古气候代用指标已经被应用于古气候重建.来自于微生物细胞膜的甘油二烷基甘油四醚化合物(Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,即GDGTs)也在石笋中被发现,拓展了GDGTs相关指标的应用范围.然而,石笋GDGTs来源尚不明确,查明石笋中GDGTs来源是其相关指标得以准确应用的前提.本文以湖北清江和尚洞为例,对喀斯特洞穴关键带中古菌和细菌GDGTs的垂直分布进行了详细调查,发现表层土壤和洞穴内部石笋中GDGTs分布存在显著差异,土壤中细菌支链GDGTs(brGDGTs)显著多于古菌类异戊二烯GDGTs(isoGDGTs),而石笋与之相反.土壤中5-甲基brGDGTs多于6-甲基brGDGTs,而石笋中6-甲基brGDGTs为主要异构体类型,5-甲基brGDGTs几乎检测不到.包括5-和6-甲基brGDGTs的甲基化指数MBT、环化指数CBT和异构体指数IR在内的多种指标反映出的brGDGTs分布在土壤和石笋中均存在显著差异;此外,土壤中的甘油单烷基甘油四醚(GMGTs)相对含量远低于石笋中GMGTs的含量.洞穴滴水中GDGTs的检测也表明滴水GDGTs分布与洞顶土壤完全不同,其GDGTs组成以古菌isoGDGTs为主,且古菌isoGDGTs分布模式与石笋一致.这些证据都表明,石笋中GDGTs化合物不是来自于洞穴上层土壤;石笋中的GDGTs可能主要来自于石笋表面原位生长的菌群和岩溶裂隙中地下水系统的贡献,其记录的信号主要是地下水和洞穴内部的环境信息,而非土壤的环境信息.
石笋 古菌isoGDGTs 细菌brGDGTs 来源 地下水 土壤