鸟粪中藏着“时间胶囊”？科学家解码南极6000年环境变化

南极作为人类最后踏足的大陆，一直披着神秘的面纱。在这里，阿德利企鹅以其独特的生存方式，成为南极的标志性物种之一。数千年间，它们的生活又经历了哪些变化？通过对沉积古DNA的研究，人类得以窥得其中一隅。近日，我国科学家共同领衔的中外联合团队在《自然-通讯》发表了相关成果。

156份样本中筛出500万条真核生物基因序列

“DNA在寒冷环境中的降解速度较慢，因此古DNA可以较好地保存在南极沉积物中，这就像南极生态的时间胶囊，可以让我们追溯过去的信息。”论文共同第一作者，武汉华大生命科学研究院的周程冉博士向现代快报记者介绍，此次研究的样品是“南极非湖泊陆地沉积物”，主要为鸟源沉积物（或称为鸟成土）—其中生物成分大部分来自企鹅活动带来的物质，如鸟粪、蛋壳等，寒冷环境使其保存下丰富的古DNA信息，科研人员借此勾勒出6000年间当地生物多样性模式变化。此外，这一成果也证明了沉积古DNA技术在重建南部高纬度地区过去生物多样性模式中的潜力。

据介绍，阿德利企鹅是南极洲生存的主要企鹅类群之一，罗斯海沿岸是它们的传统栖息地。研究团队从这里采集自不同采样点、不同深度的156份地层沉积物样本，利用国产测序仪平台DNBSEQ进行了古DNA测序，并利用地质定年法明确了样品的年代。结果显示，这包含了过去时间跨度大约6000年的样本。团队采用了一种叫作“最近共同祖先”的方法，来识别和推定地层中蕴含的古基因片段属于哪类生物，其中有超过500万条基因序列被确认来自动物、植物、真菌等真核生物。

食谱差异：“南方鹅”爱鱼，“北方鹅”爱磷虾

在重构的南极生态系统中，阿德利企鹅与许多生物共同构成了一个复杂的生态网络，包括企鹅捕食者南极贼鸥，被捕食者南极磷虾、南极银鱼等，食物链基础的海洋浮游生物、南极水熊虫等。生物的分布情况在时间与空间上也存在差异。

“数千年来罗斯海区域企鹅所消耗鱼类比例变化，表明了气候变化影响着企鹅食物链的组成，说明气候变化对海洋生态系统稳定性具有重要影响。”论文通讯作者浙江大学生命演化研究中心的张国捷教授举例说道，在过去4000年以来，生活在南极浅水区的博氏南冰鰧（téng）的丰度在逐渐减少，而生活在中上层水域的侧纹南极鱼的丰度则有增加；在罗斯海南部地区，这些企鹅会吃更多的鱼，而在北部地区它们更偏爱磷虾。

企鹅地盘曾被南象海豹“接管”

本次研究还发现了另一个值得注意的变化，是发生在南象海豹上的。

目前，南象海豹的繁殖地主要集中在亚南极地区的岛屿上，这片区域相对温暖，而阿德利企鹅则更能适应寒冷气候，通常会生活在更南端的地区。可在约1400年前，较温暖的气温使海豹能“接管”如今企鹅的地盘，罗斯海沿岸出现过演替现象。

这表明，全新世海冰变化影响了南极栖息地的可用性，气候变化引起了物种栖息地的收缩和扩张，揭示了过去气候和海冰变化对南极生物分布的影响，也提示了南极生态系统对气候变化的敏感性，为未来极地生物分布的预测提供了依据。

现代快报/现代+记者 是钟寅

（受访对象供图）