哺乳动物牙釉质碳氧稳定同位素揭示早期人类演化与环境关系

早期人类演化、扩散、技术发展与自然环境的关系一直是学术界关注的前沿与热点.本文梳理了环境变化与早期人类演化关系研究中牙釉质碳氧稳定同位素分析的研究历史、原理以及取样方法,与此同时,介绍了不同学者利用哺乳动物牙釉质碳氧稳定同位素分析在早期人类演化与环境关系探索的相关研究进展,并对东非早期人类奥杜威技术向阿舍利技术转变过程...     

中国大阳岔寒武-奥陶系界线地层碳酸盐岩碳、氧同位素及其与牙形类演化序列相关性

采自吉林省太阳岔小羊桥寒武－奥陶系界线层型剖面１０１块泥晶灰岩的碳、氧稳定同位素分析数据表明：寒武－奥陶纪转换期间,δ１３Ｃ值曾发生了５次涨落现象,这些现象与牙形类演化序列具密切的相关性。它们被命名如下：１）ＰＣＭ低谷;２）ＴＣＭ低谷;３）ＨＳＳ峰;４）ＣＰＦ涨落,５）ＣＬＦ涨落。相同的涨落在澳大利亚黑山同期地层得到确认。碳同位素跨洲性同步涨落显然与全球环境变化有关,因此它是寒武－奥陶系界线地层洲际对比的一种有用工具。沉积岩石学和古生物学研究表明,δ１３Ｃ谷区与海平面低位和生物生产量下降有重要相关性。氧同位素值的分布区间为－９．８４％０—－６．６９‰,呈明显亏损现象,这种亏损现象表明样品均受到成岩作用影响。与碳同位素值对比研究发现,氧同位素值涨落与碳同位素涨落成正相关,或成负相关现象,这种相关性表明氧同位素原始信息并没有因成岩作用而全部丢失。     

中国大阳岔寒武-奥陶系界线地层碳酸盐岩碳、氧同位素及其与牙形类演化序列相关性

采自吉林省太阳岔小羊桥寒武－奥陶系界线层型剖面１０１块泥晶灰岩的碳、氧稳定同位素分析数据表明：寒武－奥陶纪转换期间，δ１３Ｃ值曾发生了５次涨落现象，这些现象与牙形类演化序列具密切的相关性。它们被命名如下：１）ＰＣＭ低谷；２）ＴＣＭ低谷；３）ＨＳＳ峰；４）ＣＰＦ涨落，５）ＣＬＦ涨落。相同的涨落在澳大利亚黑山同期地层得到确认。碳同位素跨洲性同步涨落显然与全球环境变化有关，因此它是寒武－奥陶系界线地层洲际对比的一种有用工具。沉积岩石学和古生物学研究表明，δ１３Ｃ谷区与海平面低位和生物生产量下降有重要相关性。氧同位素值的分布区间为－９．８４％０—－６．６９‰，呈明显亏损现象，这种亏损现象表明样品均受到成岩作用影响。与碳同位素值对比研究发现，氧同位素值涨落与碳同位素涨落成正相关，或成负相关现象，这种相关性表明氧同位素原始信息并没有因成岩作用而全部丢失。     

沉积物单/多壳体底栖有孔虫稳定氧碳同位素组成、比较及其指示意义

提要底栖有孔虫壳体稳定氧碳同位素在古海洋学研究中发挥了重要作用,获得可靠的稳定氧碳同位素数据是研究的关键。但同位素数据的精度通常受有孔虫属种个体差异的影响,用多少壳体进行测试可忽略个体差异带来的影响是个值得研究的问题。本研究对位于葡萄牙岸外的IODP U1391站位顶部～10 m岩心的多个沉积物样品中的底栖有孔虫Uvigerina mediterranea,Cibicidoides pachyderma,Cibicidoides wuellerstorfi和Uvigerina peregrina parva进行单个和多个壳体的稳定氧碳同位素测试。测试结果显示,U. mediterranea个体间δ¹³C差异高达0.74‰,而δ¹⁸O相对稳定,差异不超过0.26‰。C. pachyderma和C. wuellerstorfi则与之相反,两属种的个体间δ¹³C差异分别不超过0.20‰和0.23‰,而个体间δ¹⁸O差异分别高达0.76‰和0.60‰。生命效应、微生境异质性和底层水环境变化可能是造成个体差异...     

双向标记培养植物测定大气二氧化碳稳定碳同位素组成

基于植物能够利用体内的碳酸酐酶来催化碳酸氢根离子生成二氧化碳和水作为底物进行光合作用的特性,采用两种δ13CPDB值差值大于10‰的碳酸氢钠分别作为外源碳酸氢根离子的碳同位素标记物,通过室内双向水培诸葛菜和芥菜型油菜实验,分别向水培处理液里添加已知δ13CPDB值的碳酸氢钠并培养24 h,利用同位素比值质谱(IRMS)技术,测定并计算了两个时间、两种环境下的大气二氧化碳稳定碳同位素日平均组成。结果表明:在环境1(不同浓度的Na HCO3处理液)下所得到的δCa值与添加到处理液中的碳酸氢根离子的浓度有关;在环境2(不同浓度的PEG处理液)下所得到的δCa值与添加到处理液中的PEG的浓度无关;两种环境下所测得的大气二氧化碳稳定碳同位素日平均组成δCa值与实验中培养的植物种类无关,而与添加到培养液中碳酸氢根离子的浓度及植物的生长速率有关。数据重现性好,结果准确可靠,可以高精度的测定不同待测环境下大气二氧化碳稳定碳同位素比值,其可为以后监测不同时间、不同地点的大气二氧化碳碳同位素组成及来源提供非常有效的方法和信息。     

蜡质标本制作与保存对沉水植物稳定同位素的影响

实验通过模拟传统方法制作和保存蜡质标本, 旨在探究制作和保存的不同阶段对3种沉水植物碳、氮稳定同位素值的影响。结果表明, 制作和保存标本的过程均会对沉水植物的碳、氮稳定同位素值产生影响。植物标本压制的过程显著降低了沉水植物平均碳稳定同位素值, 其中马来眼子菜下降了1.78‰, 穗花狐尾藻下降了0.98‰, 金鱼藻下降了0.72‰。在压制过程中氮稳定同位素值只有金鱼藻显著下降了1.1‰。沉水植物标本制作的浸泡过程使穗花狐尾藻和马来眼子菜的碳稳定同位素值分别出现了1.00‰和0.52‰的上升, 金鱼藻的碳稳定同位素值增长小于0.08‰, 氮稳定同位素值没有显著变化。沉水植物对标本制作和保存的过程响应存在种间差异。在制作和保存过程中对植物碳稳定同位素产生的影响大于氮稳定同位素值。因此建议, 如果所研究对象的稳定同位素生态学差异小于3‰, 蜡质标本的样品需要进行实验校准, 不然会对结果产生影响。     

中国森林生态系统固碳现状、速率和潜力研究

<正>森林生态系统是陆地生物圈的主体,由于其巨大的碳库和较高的生产力,在调节全球碳平衡、减缓大气中CO2等温室气体浓度上升以及维持全球气候稳定等方面具有不可替代的作用(Kauppi et al.,1992;Dixon et al.,1994;Pan et al.,2011,2013)。中国气候类型多样、地形地貌复杂(李炳元等,2013),森     

新疆和田、哈密和阿勒泰市居民指甲中氢、氧稳定同位素的比较

在法庭科学研究领域,指甲作为一种新型生物信息载体,在物证信息挖掘方面具有重要的价值。人生命活动中摄入的氢、氧主要来源于饮用水、摄入的食物和空气等,其中的氢、氧稳定同位素比值信息会被指甲角蛋白记录并保存下来,这些信息可以用于推断人的生活地域变化情况,在个体身份的排查工作中具有重要的作用。本文借助元素分析-稳定同位素比质谱技术(EA-IRMS)对新疆和田、哈密和阿勒泰3个城市常住居民指甲中氢、氧稳定同位素比值进行了分析,并借助判别分析模型对指甲样本的氢、氧稳定同位素比值进行了模式识别。结果表明,3个不同城市常住居民指甲氢、氧稳定同位素比值存在一定的差异;和田指甲样本δ²H值与哈密、阿勒泰有明显差异;哈密指甲样本δ²H值与阿勒泰重叠范围宽,差异较小;3个城市δ¹⁸O值分布均有重叠,无明显的差异。在判别模型中,通过判别函数f(x,y)=0.992x+0.046y和判别函数f(x,y)=-0.198x+1.009y对3个市共计85份样本进行判别分析,总体分类准确率为95.29 %,9个验证样本均实现了准确的归类和判定。本文研究表明...     

中国农业科学院稳定同位素实验室

中国农业科学院稳定同位素实验室成立于2002年,经过近10年的努力,在同位素的研究与测试领域取得一些重要进展,实验室与欧洲7个稳定同位素实验室展开积极的合作,参加了国际比对,实验结果得到了国际     

食蟹猴取食位置偏好及改变的行为学研究

正偏好行为被认为是研究大脑半球功能偏侧性调控表达的一种预测指标(Elias et al.,1998)。偏好行为与大脑解剖结构和功能不对称之间关系的研究表明人类明显偏爱使用右手,是由大脑左半球控制(Zhao et al.,2010;崔媛媛,2012;付卫伟,2012),而手偏好正是大脑皮层结构和功能不对称最基本的行为表现,是大脑半球特化的一个行为标     

不同城市居民头发中氧、氢稳定同位素检验和特征初探

目的 人体组织的稳定同位素组成与其生长期间的个体饮食情况、所处环境及代谢状况有关。人头发一经长出便不再与身体进行物质交换，化学性质稳定，易于采集，是研究人体组织稳定同位素组成的良好对象。构成人体的氧、氢元素主要来自于所摄入的水和食物，其中氧、氢稳定同位素组成会通过角蛋白的形式被记录于头发当中。不同地区居民头发中氧、氢稳定同位素组成差异可被用于推断人的饮食情况、生活地域和活动轨迹信息，在法庭科学等研究领域具有重要意义。方法 本研究利用元素分析仪-稳定同位素比质谱仪（EA-IRMS）对国内不同地区常住居民头发样本进行氧、氢稳定同位素比值检测和分析。结果 部分城市间居民头发δ¹⁸O和δ²H存在显著性差异，整体δ¹⁸O和δ²H存在显著正相关性。对所得稳定同位素数据进行判别分析推断头发的地域来源，其交互验证整体判别准确率为63.9%，结合碳、氮稳定同位素数据后，其判别准确率大幅提升，交互验证的整体判别准确率达到76.0%。随着判别分析中使用的稳定同位素种类的增加，判别函数模型的判别能力明显增强。结论 利用4种元素稳定同位素数据建立的多层感知器神经网络模型的整体判别准确率为82.8%，径向基函数神经网络模型整体判别准确率为78.8%，3种溯源推断数学模型中，多层感知器神经网络模型的判别准确率最高。     

δ13C在植物生态学研究中的应用

稳定碳同位素技术已成为研究植物与环境之间关系最有效的方法之一。由于植物羧化效率的不同、12 C和13 C在植物体内迁移速率以及外界环境的不同,不同植物体内稳定性碳同位素比率(δ13 C值)有一定的差异。该文概述了稳定碳同位素的基本理论,并从气孔导度、叶肉细胞导度、叶片羧化效率分析了δ13 C变化的生物学机理;对近年来国内外有关不同环境因子对植物δ13 C值的影响、δ13 C值在群落及生态系统水平(以功能群、群落冠层及树轮为重点)、以及δ13 C值在碳循环中的应用研究进展进行综述,为以后稳定碳同位素研究提供参考。     

不同产地三疣梭子蟹的稳定同位素比值特征及原产地溯源

探索稳定同位素对三疣梭子蟹产地溯源的可行性,可为保护地理标志产品、追溯原产地来源提供理论依据。本研究以黄海、渤海和东海3个主产区海域的三疣梭子蟹为对象,分析了其碳、氮稳定同位素值差异性和不同组织中稳定同位素比值的相关性。结果表明: 不同产地的碳、氮稳定同位素比值有显著性差异,不同组织之间有明显的同位素分馏效应。利用建立的判别分析模型,通过三疣梭子蟹不同组织稳定同位素比值进行产地判别分析,采用肌肉和腮中碳、氮稳定同位素的产地判别正确率(>95%)明显高于肝胰性腺,说明肌肉和腮稳定同位素比值可以对不同海域的三疣梭子蟹进行有效区分。本研究填补了目前三疣梭子蟹稳定同位素溯源技术的研究空白。     

鸟类组织稳定同位素分析样品的预处理方法

稳定同位素分析样品在进行同位素质谱分析之前需要适当的处理,然而如何处理尚未形成统一的标准。本文结合鸟类组织稳定同位素分析样品的测试流程,介绍了鸟类学研究领域稳定同位素技术应用中涉及的分析样品解冻清洗、干燥、分离纯化、研磨和储存等前处理方法,并对不同组织常用的处理方法及分析样品测定中有待解决的问题展开了讨论。旨在抛砖引玉,为利用稳定同位素技术开展鸟类学方面的研究提供科学参考和技术支持。     

中国农科院稳定同位素实验室

中国农科院稳定同位素实验室成立于2002年,经过近10年的努力,在同位素的研究与测试领域取得一些重要进展,实验室与欧洲7个稳定同位素实验室展开积极的合作,参加了国际比对,实验结果得到了国际同行的认可和高度评价。     

人指甲中氢、氧稳定同位素在法医学领域的应用

氢、氧稳定同位素作为一类化学示踪物质,在地理科学、环境生态和法庭科学等领域均有应用。在法庭科学研究领域,指甲作为一种记录人在不同时段内摄入氢、氧稳定同位素情况的载体,在推断人的生活地域变化轨迹方面具有很大的潜力,具有广阔的应用前景。本文从氢、氧稳定同位素溯源的基本原理,人指甲中氢、氧稳定同位素前处理方法和检验方法,人指甲氢、氧稳定同位素溯源技术的法医学应用等方面展开综述,并对稳定同位素溯源技术的发展等方面做了简要展望。     

中国农业科学院稳定同位素实验室

中国农业科学院稳定同位素实验室成立于2002年,经过近10年的努力,在同位素的研究与测试领域取得一些重要进展,实验室与欧洲7个稳定同位素实验室展开积极的合作,参加了国际比对,实验结果得到了国际同行的认可和高度评价。实验室利用国际原子能机构的标准物质对相关结果进行标定,采用国际标准测定方法进行C、H、O、N、S稳定同位素测定,保证了结果的准确性。     

长江三峡地区上震旦统稳定同位素异常及地层意义

三峡地区广泛发育的上震旦统,及下伏的南沱组和古城组冰碛层,有良好的生物地层控制及全球对比意义。新秭归城附近的雾河剖面,自南沱组顶部到水井沱组下部出露有利于化学地层学研究的一系列碳酸盐岩沉积,对这一剖面的碳,氧,锶同位素研究发现：1）碳,锶和氧同位素在陡山沱组顶部到灯影组底部存在明显异常;2）碳同位素在寒武系-前寒武系界线附近有负异常;3）碳同位素和锶同位素在剖面上的演化具有全球对比意义;4）陡山沱组顶部到灯影组底部的碳,锶同位素异常,与可能存在末远古纪的冰期,即所谓的“后Marinoan冰期”有关。     

中国农业科学院稳定同位素实验室

<正>中国农业科学院稳定同位素实验室成立于2002年,经过近10年的努力,在同位素的研究与测试领域取得一些重要进展,实验室与欧洲7个稳定同位素实验室展开积极的合作,参加了国际比对,实验结果得到了国     

稳定碳同位素测定水分利用效率——以决明子为例

通过称重法和稳定碳同位素方法对盆栽决明子生长不同时期不同部位(根、茎、叶)的碳同位素组成(δ13C)、碳同位素分辨率(Δ)和水分利用效率(WUE)进行了研究,并分析了它们之间的相关关系,结果表明:决明子不同部位δ13C值表现为根茎叶,Δ为根茎叶,不同时期方差分析显示只有根部差异显著,茎叶的δ13C值、碳同位素分辨率分别与水分利用效率呈显著的正相关和负相关关系。称重法得出的WUE和不同部位(根、茎、叶)碳同位素测定的水分利用效率(WUER、WUES、WUEL)有显著正线性相关,其中与WUEL相关系数最大为0.86,与WUES、WUER的相关系数分别为0.80和0.82。说明利用稳定碳同位素方法测定决明子水分利用效率具有可行性,尤其是利用叶片测定的水分利用效率得到更为可靠的结果。