沉积相和无脊椎动物群落的分布特征证实，在间冰期海洋同位素阶段（MIS）11c期间，热带大西洋东部地区气候湿润

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Sedimentary facies and invertebrate faunal exchange confirm humid conditions in the tropical eastern Atlantic during interglacial Marine Isotopic Stage (MIS) 11c

分析了加那利群岛Nossa Senhora da Luz海湾的MIS 11c地质沉积序列，发现该时期相对海平面上升导致独特海洋沉积层形成，化石群落显示温暖湿润气候，重新评估抬升速率为0.01毫米/年，低于之前数据，为未来气候变化预测提供依据。

　　
加那利群岛的地质与古生物学研究揭示了第四纪气候变迁对海洋生态系统的影响。本文聚焦于圣克鲁斯岛（Santiago Island）的Nossa Senhora da Luz湾，该区域保存了马加里那群岛最完整的MIS 11c（424–397 ka）海相沉积序列。研究团队通过沉积物分析、同位素测年及古生物学方法，系统重建了该时期的环境特征与生物群演替。

### 一、研究背景与区域特征
加那利群岛作为火山岛链，其地质演化与海平面变化密切相关。MIS 11c作为上新世末至更新世初的长期暖期（持续约3万年），其海平面较现代抬升6-13米，是研究古气候与生物适应的理想案例。Nossa Senhora da Luz湾因其独特的地理封闭性，成为研究马加里那群岛海相沉积的理想场所。该湾历史上多次经历海侵与抬升事件，形成了包含砾石、砂泥及生物碎屑的复合沉积层序。

### 二、关键发现
1. **沉积序列与海平面变化**
通过四个钻孔剖面（Log A-D）的沉积学研究，揭示了完整的海平面上升-静止-下降过程。研究显示，MIS 11c时期该湾覆盖面积达1.16平方公里，是现代湾域（0.53平方公里）的两倍以上。特别值得注意的是，层6的珊瑚礁共生红藻（rhodolith）层厚达3米，其保存状态表明该区域在MIS 11c时期处于持续的海平面高位，且受海湾掩护作用显著。

2. **陆地抬升速率修正**
基于生物遗迹的海拔高度（最高达12米），结合现代海平面数据（8米高位），计算得出该地区在MIS 11c期间的抬升速率为0.01毫米/年，较之前文献报道的0.1-0.14毫米/年存在数量级差异。这种矛盾源于传统研究多基于火山台地（ lava delta）数据，而本研究首次通过海相沉积序列直接验证，表明该区域抬升速率在晚第四纪呈现显著减缓趋势。

3. **古生物群特征**
研究采集到21种软体动物化石，其中海扇属（Saccostrea）和藤壶属（Senilia）占据主导地位（分别占32.17%和19.75%）。值得注意的是：
- **特有物种组合**：包含7种马加里那群岛特有物种，如生活在半咸水环境的Saccostrea cuccullata。
- **气候指示生物**：藤壶（Senilia senilis）的生存位置达现代海平面以上12米，暗示当时存在更高海平面与更稳定的湿润气候。
- **生物地理关联**：通过聚类分析发现，MIS 11c生物群与西非塞内加尔沿岸（SAF）亲缘关系最近，表明当时北大西洋暖流增强，导致热带物种向北扩散。

### 三、环境重建与机制分析
1. **气候情景推演**
研究认为，MIS 11c时期的气候特征包括：
- **温度与湿度**：表层海水温度较现代高3°C，年降水量增加约30%（基于西非季风强度增强的重建）。
- **洋流与沉积物输入**：北大西洋暖流（Gulf Stream）与加那利寒流（Cabo Verde Frontal Zone）的相互作用导致湾内沉积速率降低，形成稳定的细粒沉积环境。

2. **沉积环境演变**
通过沉积物粒度分析（Folk-Ward分类）显示，该湾沉积环境经历了三个阶段：
- **海平面上升期**（层2-5）：以砾石-砂质沉积为主，反映河流输入增加与海侵初期的高能量环境。
- **海平面静止期**（层5-6）：形成厚达2米的硅质黏土层，富含生物扰动结构（如Thalassinoides suevicus蟹类遗迹），表明水体稳定与高生产力。
- **海平面下降期**（层6-7）：红藻层顶部的风化壳与侵蚀沉积物显示暴露事件，伴随海平面下降与陆地抬升。

3. **生物适应与灭绝机制**
- **群落多样性**：现代该湾记录到29种生物，而MIS 11c时期生物多样性显著降低（仅21种），可能与海平面波动导致的栖息地破碎化有关。
- **特有物种灭绝**：海扇（Saccostrea cuccullata）与藤壶（Senilia senilis）在MIS 11c结束后消失，可能因：
- **气候波动**：后续冰期导致水温下降与盐度变化。
- **海平面下降速率**：研究指出MIS 11c末期海平面以每年0.1毫米的速度下降，可能加速这些物种的迁移或灭绝。
- **人类活动影响**：现代该湾虽仍有藤壶分布，但人类开发已破坏其自然栖息地。

### 四、与MIS 5e时期的对比
MIS 5e（129–115 ka）作为另一个暖期，其生物群特征与MIS 11c存在显著差异：
- **物种组成**：MIS 5e以 Turritellidae（卷管螺科）为主，而MIS 11c以Bivalvia（双壳类）占优。
- **沉积结构**：MIS 5e序列多发育薄层状红藻结皮，反映频繁的潮间带暴露事件，而MIS 11c则以连续数米厚的生物碎屑层为特征。
- **抬升速率**：MIS 5e期间该地区抬升速率约0.03毫米/年，显著高于MIS 11c的0.01毫米/年，可能与火山活动周期性增强有关。

### 五、科学意义与启示
1. **气候变迁模型验证**
研究结果支持“轨道强迫模拟”（Tzedakis et al., 2022），即MIS 11c的轨道参数（地轴倾角与岁差相位）与当前气候系统存在差异，导致其海平面波动模式与MIS 5e不同。这为预测未来气候变暖下的海平面上升路径提供了古气候学依据。

2. **海洋生物地理学修正**
通过生物相似性分析（Jaccard指数、UPGMA聚类），发现：
- **MIS 11c生物群**与西非塞内加尔沿岸（SAF）亲缘度最高（相似度达65%），表明当时北大西洋环流与加那利寒流强度减弱，形成连接热带西非与马加里那群岛的物种通道。
- **现代马加里那群岛生物区系**的孤立性可能源于晚第四纪以来北大西洋副热带高压的重建，导致物理屏障增强。

3. **工程地质应用**
研究提出的抬升速率修正值（0.01毫米/年）为加那利群岛海岸防护工程提供了关键数据。传统模型基于火山台地抬升速率（0.1毫米/年），可能高估了该区域实际地质活动强度，需重新评估海岸侵蚀预测模型。

### 六、研究局限与未来方向
1. **数据缺口**：MIS 11c期间生物群演替的连续记录仍需补充，特别是与其他马加里那群岛（如阿佐雷斯群岛）的对比研究不足。
2. **年代学精度**：U/Th测年存在±72千年的误差范围，可能影响海平面重建的精确度。
3. **气候变化关联**：需结合古海洋学（如氧同位素分析）与古气候模型，进一步解析MIS 11c与全球气候系统的耦合机制。

该研究为理解海洋岛屿在长期气候波动中的响应模式提供了重要案例，对预测全球变暖背景下马加里那群岛的生物多样性变化与海岸演变具有指导意义。