调查南极半岛地区海豹生态,对南极乔治王岛地区海豹粪、含海豹粪土的沉积剖面进行元素、有机污染物、同位素地球化学分析,并对沉积层进行精确定年,识别出能指示海豹数量变化的替代性指标,综合对比、运用多个替代性环境指标方法,定量地恢复出历史时期海豹数量连续变化的高分辨率记录,结合古环境研究载体的古气候记录,探讨南极海豹种群数量变化、气候演变、冰川进退、构造演化、海平面变化以及与人类活动之间的相互关系,建立中晚全新世南极海豹生态对自然过程和人类活动的响应模式,揭示历史时期南极海豹营养状况与气候变化之间的联系,拓宽生态学家对海豹的认识,促进南极生物资源的保护;为研究气候环境变化、历史时期的人类活动及其区域生态响应提供科学资料,为预测未来全球变化提供科学依据,将生态、环境考古与地质联系起来,进一步推动"生态地质地球化学"的发展。
本项目采用多学科交叉的研究方法,对南极海豹、企鹅等生物粪土沉积层进行了深入研究,从历史演化的角度探讨了海豹种群数量变化及其与气候、人类活动之间的关系,并对粪土沉积层中蕴涵的重金属污染历史、古人类文明、历史生态毒理学等信息以及一些现代生态环境问题进行了研究。识别出了海豹粪土生物地球化学标型元素组合特征,并运用多个替代性环境指标方法恢复了距今1500年的海豹数量变化,发现海豹数量的波动与气候变化具有密切联系;通过分析粪土沉积层海豹毛样品和历史时期企鹅、海豹粪便中的Hg元素含量,探讨了南极海豹毛中汞与人类古文明的关系;重建了1500年以来海豹毛和粪土沉积序列中重金属Pb、Cu、As、Cd、Zn等变化的历史纪录;研究了粪土层中Se-Hg生态毒理学信息;分析了生物粪土层中分子有机地球化学特征及古生态环境意义;初步恢复并探讨了距今200年来法尔兹半岛海豹数量、食谱变化及其与人类活动的关系。另外,对首次发现的古海蚀龛沉积物进行了研究,恢复了法尔兹半岛距今4600年来的气候环境演化历史。上述主要研究成果综合在学术专著《南极无冰区生态地质学》中,有力地推动了"生态地质学"形成和发展。