中國科學家發(fā)現(xiàn)蝸牛殼藏著氣候密碼 小小殼體記錄大大氣候史!在地球環(huán)境科學研究中,科學家們一直在尋找能夠記錄古氣候變化的“天然檔案”。樹木年輪、冰芯、石筍等都是人們熟知的典型氣候載體。然而,陸生蝸牛的碳酸鹽質(zhì)殼體中也蘊藏著豐富的環(huán)境信息。
中國科學院地球環(huán)境研究所聯(lián)合西安交通大學全球環(huán)境變化研究院以及西安創(chuàng)新地球環(huán)境研究院,在陸生蝸牛殼體高分辨率碳氧同位素研究方面取得了重要進展,揭示了殼體同位素序列對古氣候環(huán)境的深層指示意義。
陸生蝸牛廣泛分布于全球各類陸地環(huán)境,從熱帶雨林到溫帶草原,從低地平原到高山峽谷,幾乎無處不在。其碳酸鹽殼體在考古和地質(zhì)記錄中能穩(wěn)定保存數(shù)萬年至百萬年之久。如同樹木年輪記錄其生命歷程的環(huán)境變遷,蝸牛殼體中的氧同位素(δ18O)和碳同位素(δ13C)組成,同樣承載著過去的降水狀況、植被類型及水文條件等關(guān)鍵環(huán)境信息。
要準確解讀這些同位素信號并不容易。蝸牛在生長過程中會受到諸多生理因素的復(fù)雜影響,這些內(nèi)在因素可能會干擾殼體同位素對環(huán)境信號的真實記錄??茖W家們需要系統(tǒng)掌握蝸牛的機制與生命過程,才能從殼體化學組成中正確還原出其所承載的環(huán)境信息。
為了探究這一科學問題,研究團隊在實驗室開展了精心設(shè)計的培養(yǎng)實驗。他們選擇了非洲大蝸牛(Achatina fulica)作為研究對象,這種蝸牛因其生長迅速、體型較大而成為理想的實驗動物。研究人員為這些蝸牛創(chuàng)造了一個舒適的環(huán)境:溫度保持在 23.7±0.4 攝氏度,相對濕度維持在 90%左右,每天投喂新鮮生菜作為食物來源,并提供黃土粉末作為鈣源。
研究團隊分別在蝸牛孵化后的第一個月、第三個月和第五個月采集殼體樣品,代表了幼年、亞成年和成年三個生長階段。通過高分辨率的同位素分析,他們發(fā)現(xiàn)成年蝸牛殼體的 δ18O 值比幼年個體最高可富集 0.8‰。這種差異并非源于外界環(huán)境的變化——畢竟實驗室條件是恒定的——而是與蝸牛體內(nèi)的生理過程密切相關(guān)。