海水中镁、钙或锶等元素的组成比是重建过去海洋过程的重要手段。到目前为止，人们一直假定这些比值在长时间和大范围内是恒定的。然而，德国基尔大学（CAU）和亥姆霍兹海洋研究中心（GEOMAR）领导的一项研究表明，今天海洋中重要元素的比例比以前认为的更加多变。这一发现也提出了重建海洋历史的问题。这项研究成果已经发表在国际期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。
为了了解海洋系统目前的变化并能够预测未来的变化，回顾过去可能会有所帮助。但是直接测量海水成分的数据很难追溯到150年前。为了从更古老的时代获得信息，科学家们利用自然档案，间接了解当时海洋进程。在这种情况下，确定海水中某些元素的比例，例如镁与钙或锶与钙的比例，是一个重要的工具。这些比例被“冻结”在有孔虫或珊瑚等生物的碳酸盐骨骼中，然后可以得出关于过去海水温度和其他环境条件的重要结论。
迄今为止，人们一直假设海洋中的这些元素比例是相对恒定的，在数百万年的时间里，它们的变化非常缓慢。现在，由CAU和GEOMAR领导的国际研究小组在未来海洋网络的保护下，对这一假设进行了全面研究。研究发现，当今海洋中镁与钙以及锶与钙之比的变化可能因生态系统的不同而有很大差异。由于之前假设整个海洋中的成分基本一致，因此出现了一个问题，即是否忽略了环境的影响。
在这项研究中，来自全球10多个国家的科学家在9年的时间里，在世界各地的79次考察中，从水面到6000米深度的14个不同生态系统中收集并分析了1100个样本。这些结果对于重建海洋历史和了解当前的生物地球化学过程都具有重要意义。
CAU地质科学研究所微量元素地球化学实验室负责人Dieter Garbe-Schönberg博士指出，为了重建地球历史早期的海水温度，迄今为止，人们一直假定海水中的元素比率是恒定的。在他们的实验室中，研究人员已经开发出特殊的分析方案来确定这些比率，并且不确定性很小。现在，新的高精度数据表明，这个假设并不总是正确的。
研究的合著者，GEOMAR生物地球化学模拟系主任Andreas Oschlies教授提到，在现代海洋中看到如此巨大的元素比例空间差异令人兴奋。这些发现很难与我们对水体质量的传输和混合的想法相吻合，因此，对海洋建模人员提出了一个挑战，即如何将这些模式与我们所了解的海洋物理学以及这些化学元素的汇和源相协调。
研究人员现在必须弄清楚是什么导致了目前元素比率的变化，以及它有什么影响。如果我们深刻理解其潜在机制，我们将能够更好地将元素比率用于不同的海洋科学学科和问题。这对于海岸附近以及亚极地高纬度地区的海洋区域尤其重要。在这方面，必须根据区域生态系统来修正过去用于重建海洋温度的方法。
（刁何煜 编译）
