历史地质学/Uk'37

巴伦支海中Emiliania huxleyi 藻华的卫星图像。

在本文中，我们将探讨烯酮及其如何被用于构建温度替代指标，该指标以有点神秘的名称U^k'₃₇而闻名。

烯酮

烯酮是有机分子，具有链状结构，就像有机分子经常那样。链的长度由其中的碳原子数决定，因此我们可以谈论烯酮 C₃₇、C₃₈ 等等。请注意，这些不是烯酮的化学式，烯酮除了碳之外还包含其他原子；它们仅仅记录了烯酮的长度。

烯酮结构的另一个变化是它们可以是双键或三键不饱和的，这取决于其碳键的性质。因此，我们可以谈论烯酮 C_37:2 和 C_37:3。

读者不需要详细了解烯酮的有机化学，也不需要知道“不饱和”的含义；重要的是它们存在并且以不同的形式出现。

自然界中的烯酮

已知只有少数物种会产生烯酮，所有这些物种都属于称为甲藻的浮游生物：Gephyrocapsa oceanica 物种、Chrysotila 属，以及最重要的数量惊人的颗石藻 Emiliania huxleyi。

这些烯酮具有两个有用的特性。首先，它们能够在会破坏大多数有机分子的条件下存活。因此，在已有 1.2 亿年历史的海洋沉积物中发现了烯酮。其次，不同种类的烯酮在不同温度下会产生不同的数量。温度与 C₃₇ 烯酮比例之间的关系由下式给出：

T = 29.41 × U^k'₃₇ - 1.15

其中 U^k'₃₇ 是 C_37:2 和 C_37:3 中的 C_37:2 的比例，而 T 是水温（以 °C 为单位）；具体来说，由于所有产生烯酮的生物都是浮游生物，因此 T 给出了水的表面温度。

烯酮在沉积物中的持久性意味着我们可以将它们用作古气候替代指标。

方法的局限性

该方法有两个主要局限性。首先，相关的生物不会在极地水域中生长，因此显然无法用于指示它们的温度。其次，该公式在非常温暖的水中失效。因为 C₃₇ 中的 C_37:2 的比例永远不会超过 100%，这意味着无论水的实际温度如何，该公式永远不会产生大于 28.3°C 的 T 值。

我们还应该提一下通过实验发现的几个潜在的混淆因素（参见 Prahl、Wolfe & Sparrow，烯酮古温度计的生理影响，古海洋学，18(2)）。首先，U₃₇^k' 会因营养不足而减少；其次，它会因长时间黑暗而增加。

我们怎么知道的？

我们可以测量海洋浮游生物中温度与 U^k'₃₇ 之间的关系；我们还可以在受控温度下在实验室中培养浮游生物（例如，参见 Prahl 和 Wakeham，长链酮组成中不饱和度模式的校准用于古温度评估，自然，330，367-369）。

我们能确定这种关系在过去是否一直有效吗？这似乎是可能的：如果现在有某些原因导致在温暖的水域中更偏爱 C_37:2，那么为什么在过去会不同呢？但是，如果我们知道为什么 C_37:2 更倾向于在温暖的水域中产生，那么我们就可以更加自信地说出这句话。目前，生物学家尚不清楚这些甲藻为什么要产生烯酮。在这种情况下，也许我们应该对这种生物化学替代指标比那些基于已知化学和物理机制的替代指标更持怀疑态度。

术语说明

U^k'₃₇ 中的下标和上标也可以写成 U₃₇^k'，当上标和下标不可用时，人们会写 Uk'37 或 U37k'。读者希望通过执行互联网搜索来进一步研究主题，应该注意这种变化。