随着温室气体排放的急剧增加,全球变暖已经成为不可忽视的热点问题。作为对气候变化响应最为敏感的地区之一,北极地区在“北极放大”效应的影响下,环境变化更为明显。环境变化通过淡水和陆源物质输入的变化、海冰消融的季节性改变和永久性海冰范围的减小、海水层化和水团运动等物理环流过程的改变,对海洋生态系统结构产生了重要影响。海洋浮游微生物包括浮游菌类（细菌、古菌）、浮游植物等,是海洋生态系统的重要组成部分,构成了海洋生态系统基础,在生态系统的能量流通和生物地球化学循环中扮演着重要角色,同时也对外界环境条件的变化十分敏感。近二三十年来北极地区的野外考察和卫星遥感监测,记录了该地区快速的环境变化及浮游微生物的响应变化,为气候环境变化与浮游微生物的生态响应研究提供了直接证据。而保存于沉积记录中的微生物类脂物由于来源清晰、指示意义明确,为重建北极海域气候环境演化、微生物群落变化、以及两者相互作用关系提供了良好手段。本文通过对北极海域两个不同时间尺度的沉积记录（R07短沉积柱,约70年以来;ACEX长沉积柱,约6百万年以来）中的脂类进行了分析,甄别了各类脂类化合物的生物母源,利用脂类的环境代用指标重建了北极海域的环境演变过程,分析了不同的气候环境因子对浮游微生物群落的影响特征。主要研究结论和认识为:1)利用不同指标（比如BIT、Ⅲa/Ⅱa、#rings指标、CBT）对楚科奇海R07沉积柱中的br GDGTs来源进行了讨论,结果表明该沉积柱中的br GDGTs主要为海洋自生细菌来源。相关性分析显示,br GDGTs中3个主要化合物的相对含量均与温度具有显著的相关关系,表明br GDGTs的相对分布变化受控于温度的变化,其中,5-甲基Ⅲa（Ⅲa5）和7-甲基Ⅲa（Ⅲa7）的相对含量与温度显著相关（r~2分别为0.64和0.49）,而6-甲基Ⅲa（Ⅲa6）的相对含量与温度间没有相关性。由此推断,该海域中的海洋细菌可能与陆地环境（比如土壤、泥炭和湖泊）中的具有相似的温度响应机制,即通过调整合成的br GDGTs的相对含量来响应温度的变化。2)利用不同的指标（如GDGT-0/Crenarchaeol、MI、BIT、ΔRI）对R07沉积柱中的iso GDGTs的组成特征和来源进行了分析。结果表明,沉积柱中的iso GDGTs主要来自于海洋浮游奇古菌。相关性分析表明,iso GDGTs各组分的相对含量均与温度有很好的相关性,这表明该地区古菌产生的iso GDGTs相对分布也受控于温度变化。进一步分析发现,R07沉积柱中的TEX86与温度间的校正关系明显不同于全球表层沉积物中TEX86与温度的校正关系。R07沉积柱中更小的斜率指示着,该地区的古菌对于温度变化的响应可能比中低纬度海洋环境中的古菌更加敏感。此外,在该沉积柱中,OHs/Cren（OH-GDGTs/Crenarchaeol）也与温度呈现出显著的相关性（r~2=0.55）,并且这种相关性同样存在于高纬度其它海区。然而,在不同区域上,OHs/Cren与温度之间的校正关系存在较大差异,表明该指标很有可能指示的是古菌群落结构的变化。这些结果指示了北极地区的古菌群落对温度的变化十分敏感,其可以通过调整合成的iso GDGTs的相对分布和调节群落组成来灵敏地响应这一变化。3)R07沉积柱中的脂类分析结果表明,在R07沉积柱中,菜籽甾醇/甲藻甾醇比值在约1983年出现了明显的升高（平均值由0.99升高至1.53）,指示浮游植物群落结构（硅藻/甲藻）在此时发生了明显的转变。同时长链正构烷烃等陆源来源的脂类化合物所指示的陆源输入也由1983年之前的增长趋势变为了之后的降低趋势。两者的共同变化表明该地区在约1983年水团结构发生了改变,其有可能是由北极涛动（AO）的相位转变和/或不同步的水团流量变化所导致的。对沉积柱中浮游植物来源的脂类化合物分析表明,在过去的约70年中,楚科奇海陆架区的浮游植物初级生产力表现出了升高-降低-升高的3段式的变化。其中,水团结构变化导致的1983至2000年间浮游植物初级生产力的降低量约为1946至1983年间增长量的一半。这些结果表明除温度、海冰和陆源输入外,水团结构的变化也可以对该地区浮游植物的群落结构和初级生产力产生明显的影响。4)ACEX沉积柱记录的浮游植物的生物标志物（如甾醇、长链烯酮）以及生物标志物海冰密集度指标(长链烯酮%C37:4)指示该地区在晚中新世时为季节性海冰所主导。自约3.2 Ma以来,海冰开始扩张。在1.35～1.32 Ma之间,脂类化合物以及其他无机数据的共同变化,指示了北极中央地区由以季节性海冰为主导转变为以永久性海冰为主导。结合温度记录,推测这些转变主要是全球温度降低的结果。随着海洋环境发生变化,ACEX记录的浮游植物群落结构在约3.2 Ma发生了重大转变,显示出硅藻在群落组成中的占比升高。此外,指示浮游植物脂类化合物浓度与指示陆源输入的长链正构烷烃浓度在3.2 Ma之前的季节性海冰稳定期,表现出了一致的变化（3次同时升高）,表明在3.2 Ma之前陆源输入变化所影响的营养盐可利用性变化是该地区浮游植物初级生产力变化的主要驱动因素。而在约3.2 Ma海冰发生扩张后,影响浮游植物初级生产力的环境因素发生了变化,可能受海冰和陆源输入的共同影响。综上所述,北极中央地区季节性海冰的状态对于浮游植物的群落结构和生产力变化的驱动因素都具有重要的影响。