中文摘要：

深入探讨全球环境变化对生物圈的影响，对人类科学应对日益严重的环境问题具有重要意义，微生物作为生物圈的重要组成部分，无处不在，数量众多、种类复杂、功能丰富，深入解剖微生物与环境的相互作用是研究生物圈如何响应全球环境变化的关键所在。本申请以记录第四纪剧烈气候变化的青藏高原湖泊沉积物为研究载体，应用微生物脂类化合物与传统的古气候指标相结合的研究手段，进行古气候重建，通过光合作用菌、好氧氨氧化古菌与甲烷氧化菌的丰度与多样性，探索这些功能微生物化石DNA在沉积物保存的最佳条件与时间。最后采用数学多元统计的方法，探讨这些功能微生物生态（即丰度、多样性）在地质历史时期对古气候与古环境条件变化的响应过程与机制，建立一套古环境条件恢复的微生物学标志，丰富和发展古气候研究的方法和理论, 为预测将来全球气候变化的微生物响应提供理论指导与数学模型。

结论摘要：

深入探讨全球环境变化对生物圈的影响，对人类科学应对日益严重的环境问题具有重要意义，微生物作为生物圈的重要组成部分，无处不在，数量众多、种类复杂、功能丰富，深入解剖微生物与环境的相互作用是研究生物圈如何响应全球环境变化的关键所在。项目实行四年以来，项目的执行按照计划任务书稳步进行。本项目的研究目标是通过研究现代湖泊环境湖水与沉积物中的脂类和特殊功能类群微生物（氨氧化古菌、光合微生物）DNA的分布特征及其与环境条件的相关性，建立定量模型，形成一套古气候古环境条件恢复的微生物学标志。这些微生物活动需要光照、氧气，但是一旦埋藏在无光、厌氧的沉积物，其新陈代谢停止，因此，其群落结构与丰度可以保存当时的环境信息。根据项目任务设计要求，研究了柴达木盆地九个湖泊表层沉积物中的古菌四醚键膜类脂物（GDGTs）组成与湖水盐度的关系，建立了ACE 这一个恢复古的盐度指标。通过分析这九个湖中的藻类种群和氨氧化古菌，发现藻群构成与盐度有很好的对应关系，可以作为恢复湖泊古环境的重要依据。从青海湖、库塞湖和察尔汗分别采集了6米、5米和80米沉积物岩芯。对三个岩芯沉积物进行了高精度的定年分析（14C、光释光、和铀系测年法）、地化分析（总有机碳、总氮、孔隙水电导率、pH、主要阴阳离子，矿物成分、主微量元素等）和脂类与古DNA分析。定年结果显示，采自青海湖、库塞湖和察尔汗沉积岩芯分别代表了18000、3100、70000年以来的沉积记录。研究发现，基于古菌四醚键膜类脂物（GDGTs）的TEX86和CBT/MBT指标可以来重建青藏高原古温度、盐度、古水位等古气候指标。另外，古微生物群落结构与丰度对全球性 (如太阳黑子、冰期/间冰期) 与区域性 (如季风强弱) 环境变化的相应敏感，主要因为这些微生物生存需要特定的温度、盐度、营养、光照等要求，一旦这些环境条件改变，微生物会重新适应环境， 因此这些古微生物生态指标能用来反映古环境条件。这些用古生态参数恢复的古气候指标与传统的古气候指标比较起来，具有高灵敏度、高分辨率的优点，该项目取得了一系列高水平的成果，达到了预定目标。项目丰富和发展了古气候研究的方法和理论，为预测将来全球气候变化的微生物响应提供数据基础和理论指导。