海洋与人类生存息息相关并受人类活动影响巨大,有孔虫作为一种高敏感、低成本的指示生物,在开展海洋环境污染指示工作中起着重要的作用.本文综述了国内外海洋重金属污染环境中有孔虫的生态指示应用及响应机理研究.已有研究表明,在人类活动影响为主导的重金属污染海域有孔虫个体和种群均出现显著响应,分别表现为个体形态畸形,种群分异度降低、耐受种比例增加等特征,微体生物实验与超微结构研究也提供了相应佐证.但在自然环境压力较大(如高盐、强水文动力环境)的海域,上述响应特征需谨慎应用,可通过历史时期的溯源研究区分自然与人类活动的影响.

底栖有孔虫群落及其地球化学组成是海底冷泉区发育的重要指示标志之一.对南海北部东沙西南海域4个含碳酸盐结核表层沉积物样品进行了底栖有孔虫群落分析,以探讨该区底栖有孔虫对冷泉活动的响应特征.结果表明,该区底栖有孔虫群落组合总体具有玻璃壳含量高、胶结壳含量低的特征,主要属种以Cibicides pseudoungerianus,Globocassidulina subglobosa为主,其次Discanomalina semi punctata,Gyroidina soldani,Lenticulina orbicularis和Cibicides lobatulus也有较高含量.该区底栖有孔虫群落组成与邻近正常沉积区有显著差异,总体上含碳酸盐结核区底栖有孔虫以玻璃壳表生种为主,而正常沉积区的胶结壳和内生种则相对有较高含量.Cibicides属底栖有孔虫和D.semipunctata通常附生于蠕虫管壁、珊瑚枝或碳酸盐结核表面,它们在东沙西南区域大量出现可能与该区硬底质沉积密切相关.我们提出D.semipunctata可作为南海北部硬底质类型冷泉活动的指示标志.

对南海东沙海域DH-CL5PC岩心开展了碳酸钙含量、钙质生物壳体保存状况,有孔虫群落结构组成及氧碳同位素分析,结果发现该岩心MIS 3期碳酸钙含量极低、5个层位钙质生物壳体出现显著溶解现象.发生溶解层位各门类钙质生物化石丰度显著降低,底栖有孔虫与浮游有孔虫丰度比例(底栖/浮游)大于1,有孔虫壳体化学溶蚀特征明显.分析其原因认为,陆源物质的稀释作用及潜在的钙质生物溶解作用共同导致了该岩心的碳酸钙含量极低,而甲烷的有氧氧化过程所形成的偏酸性环境可能是导致钙质生物壳体发生显著溶解的主要原因.根据有孔虫群落结构和钙质生物化石保存状况的差异性,推测DH-CL5PC岩心所在区域MIS 3期以来至少经历过5次甲烷渗漏至海底附近低氧或富氧区域的过程,而各期次甲烷渗漏的强度可能有所差异.钙质生物壳体溶解现象结合其他指标一定程度上可以作为反演地质历史时期甲烷渗漏过程和强度的有效指标.

有孔虫壳体中的微量元素组成是探明现代海洋环境以及恢复古海洋环境的重要依据.有孔虫壳体中的元素测试方式包括全分析和单个体分析.本实验利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪联机(LA-ICP-MS)对现代大型底栖有孔虫 Amphistegina lobifera,Heterostegina depressa,Laevipenero plis malayensis,Archaias an gulatus壳体的微量元素组成进行了原位微区测定,并同时对Amphistegina lobifera,Heterostegina depressa进行了溶液全分析和原位微区分析对照测试.实验结果表明,四个有孔虫种壳体中均以Mg、Na、Sr、Si、B、Fe元素含量较高,且这些元素在同种的不同个体之间差异较小.Li、Cr、Mn、Ba等元素含量在此四种有孔虫中均较少,且在不同个体之间呈现较为显著的差异.对照测试结果显示,原位微区法和溶液法测得的Mg、Sr、Li元素含量无显著差异.

在三个温度(6℃,12℃和18℃)和四个盐度(20‰,25‰,30‰和35‰)完全交互条件下,对中国近海常见底栖有孔虫Ammonia aomoriensis活体进行单个体分组培养实验,每组1 2个体,实验周期为28 d,每两天测量虫体长径和短径、记录房室数目和存活情况,以研究温度和盐度对A.aomoriensis存活、生长和形态变化的影响.统计结果显示,在实验设计的温度和盐度范围内,低温对其存活具有抑制作用,6℃时虫体出现死亡早且最终存活率低,而盐度无明显影响;温度对A.aomoriensis长径和短径的生长均有极显著的影响(p＜0.001),随着温度升高,生长加快;盐度对A.aomoriensis长径和短径的生长均无显著的影响.实验设计中最适宜的18℃时,两圈房室以上的A.aomoriensis每生长一个房室平均时间3.5-7 d,长径和短径的生长速率分别为0.7～ 1.3 μm/day、1.2～1.9 μm/day.培养结束后A.aomoriensis的虫体长宽比与温度显著相关(p＜0.05),与盐度无显著相关,且温度升高,个体长宽比减小,形态更接近于圆形,推测其可以作为指示温度变化的指标.温度和盐度对A.aomoriensis的交互作用在长径的生长中显著,在短径的生长和长宽比中不显著.本研究结果表明,在实验室培养条件下,相比于盐度,温度对A.aomoriensis存活、生长和形态变化影响更显著.

南海西沙群岛西科1井374.95-1 257.5 m井段发现石珊瑚化石19属,分别为Acropora,Antillophyllia,Astreopora,Caryophyllia,Coenangia,Cricocyathus,Cyphastrea,Di ploastrea,Enallopsammia,Favia,Favites,Fungia,Goniastrea,Leptastrea,Meandrina,Monti pora,Phyllangia,Porites和Turbinaria等,主要分布于黄流组二段和一段顶部、梅山组二段上部和一段以及三亚组二段.其中Antillophyllia分布于渐新世到中新世,Cricocyathus的分布时代为始新世至中新世,说明含上述2属珊瑚的地层时代不晚于中新世.综合有孔虫、大型底栖钙藻和钙质超微化石等的时代划分结果,推断374.95-1 257.5 m井段的时代属于中新世.对Cricoc yathus sp.,Antillophyllia sp.和Phyllangia sp.等单体珊瑚和群体珊瑚Goniastrea sp.的主要特征进行了描述.

底栖有孔虫壳体的微量元素含量在海洋地球化学研究中有重要意义,Mg/Ca、Sr/Ca、B/Ca、Cd/Ca等是反演古海洋环境要素的有效指标.但是,有孔虫属种间、个体间甚至个体内部的壳体微量元素受到“生命效应”的影响,呈现出显著的差异.不同的样品处理方法、测试手段等因素,也会影响元素含量的测试结果.这些差异是有孔虫生物地球化学研究中的关键性问题,严重制约着元素指标的校准和应用.本文总结了近几十年来底栖有孔虫壳体主要微量元素指标的研究进展,首次系统地归纳了不同类群的微量元素含量差异,并结合有孔虫个体间以及个体内的差异信息,理清了元素指标的主要功能和关键问题,概述和分析了“生命效应”对元素指标的影响.

南海西沙群岛西科1井上新世有孔虫较发育,其中浮游有孔虫Globigerinoides spp.,Orbulina universa,Globorotalia menardii和Globorotalia sp.等较丰富;Dentoglobigerina altispira,Globigerinoides quadrilobatus和Gs.trilobus等丰度较低.底栖有孔虫以大型底栖类占绝对优势,其中Amphistegina lessonii,Amphistegina madagascariensis和A.radiata等含量较高;Calcarina hispida,Cyclocl peus pillaria,Operculina bartschi和Operculina sp.等较常见;Amphistegina sp.,Anomalinoides globulosus,Cycloclypeus carpenteri,Cycloclypeus sp.,Heterostegina (Vlerkina)sp.,Homotrema sp.,Marginopora vertebralis和Planorbulinella larvata等稀少出现.小底栖类型出现少量小粟虫类和串珠虫类.根据有孔虫丰度、分异度、浮游有孔虫与底栖有孔虫比例以及环境指示类型的丰度变化,结合珊瑚、钙藻和钙质超微等化石分布特征,对上新世沉积环境演化规律进行了研究,可分为3个演化阶段:374.95～304.25m为礁前斜坡,303.14～288.91 m为礁顶,287.47～231.86m为礁前斜坡.通过对结壳状有孔虫形态的分析,探讨了此类有孔虫在生物礁建造中的作用.

通过对藏南江孜所金北剖面混杂堆积中灰岩块体的分析,在2块样品中发现了丰富的浮游有孔虫化石.样品SJ-28含5属12种或未定种,包括Contusotruncana fornicata,C.patelliformis,C.plummerae,Globotruncana arca,G.falsostuarti,G.linneiana,G.ventricosa,Globotruncanita atlantica,Gl.sp.,Gl.stuartiformis,Pseudotextularia nuttalli和Muricohedbergella sp.等,指示的地层时代为晚白垩世中坎潘期至晚坎潘期.样品SJ-18发现5属9种或未定种,主要有Contusotruncana fornicata,C.patelli formis,C.plummerae,Globigerinelloides sp.,Globotruncana arca,G.falsostuarti,Globotruncanita sp.,Gl.stuarti ormis和Muricohedbergella sp.等种,指示的时代为晚白垩世中坎潘期至马斯特里赫特期.因此,这些产有孔虫灰岩块体的形成时代应为中坎潘期至马斯特里赫特期,这为探讨该地区混杂堆积的形成时代提供了新的化石证据.上述有孔虫组合的主要面貌特征是化石丰度较高,分异度中等,全部由浮游有孔虫组成,未见底栖有孔虫,反映了远洋深海的沉积环境,可与附近床得剖面和勇拉剖面出露的床得组红层中所产的有孔虫动物群进行对比.这些灰岩块体的沉积环境可能与江孜地区的床得组红层相当.

位于珠江口盆地揭阳凹陷的S1井是盆地东南部唯一钻井,其地层和沉积环境分析意义重大.本研究通过对S1井孢粉、有孔虫和钙质超微化石地层对比分析,确定了所钻地层时代.井段(3326.5～2950 m)共鉴定孢粉40属62种,孢粉组合无明显变化,以桤木粉-双束松粉为主,组合与盆地内渐新统珠海组相同.整个分析段3326.5～2059.5 m共鉴定浮游有孔虫11属41种,依据标准种首末现事件共划分出P19-N65个带或联合化石带.钙质超微化石共鉴定8属24种,划分NP23-NN4共5个钙质超微化石带.综合判定:地层时代为早渐新世—早中新世(～31-18 Ma),渐新统与中新统的界限在2876.5 m附近.利用浮游有孔虫的丰度和底栖有孔虫的组合来判别该地层的沉积环境,认为揭阳凹陷S1井在早渐新世—早中新世均为陆坡深水环境,水深＞1000m.