地球環(huán)境研究所通過室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了硨磲天紋層的生長模式

硨磲是全球最大的雙殼貝類之一，其致密的文石殼體通常具有天生長紋層。從天紋層中獲取的天-小時(shí)分辨率地球化學(xué)代用指標(biāo)（如Fe/Ca、Ba/Ca）已被證明有潛力重建臺(tái)風(fēng)、寒潮等極端天氣事件。然而，硨磲天紋層特征仍有待標(biāo)記實(shí)驗(yàn)加以證實(shí)；同時(shí)，現(xiàn)有研究大多基于野生樣本，而野生硨磲往往同時(shí)受到多種環(huán)境因素的共同影響，使得我們難以精準(zhǔn)識(shí)別影響其地球化學(xué)指標(biāo)變化的具體環(huán)境因素。

鑒于此，中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所“氣候變化集成-模擬-同化-預(yù)測（CLIMAP）”團(tuán)隊(duì)通過室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，在光照、鹽度穩(wěn)定，僅有溫度作為單一變量的背景下，監(jiān)測水體元素變化，結(jié)合鈣黃綠素?zé)晒鈽?biāo)記手段，對(duì)無鱗硨磲天紋層生長特征進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)影響其超高分辨率Sr/Ca、Mg/Ca日變化的環(huán)境及生理因素進(jìn)行探討。

研究直接證實(shí)了硨磲天紋層的生長模式：天紋層由一個(gè)寬且暗的生長帶和窄且亮的生長線組成，其中寬暗帶形成于白天，該區(qū)域Sr/Ca比值較低；窄亮線形成于夜間，該區(qū)域Sr/Ca比值較高（圖1和圖2）。天-小時(shí)分辨率Sr/Ca序列顯示，即使在白天恒溫恒光以及夜晚恒溫?zé)o光的條件下，無鱗硨磲天-小時(shí)分辨率Sr/Ca仍舊存在明顯變化，表明硨磲Sr/Ca受生理作用調(diào)控。針對(duì)此現(xiàn)象，團(tuán)隊(duì)提出“Sr/Ca晝夜雙控制機(jī)制假說”：白天，光照增強(qiáng)了外套膜內(nèi)某些光介導(dǎo)酶的活性，同時(shí)，由于白天鈣化較快，外套膜中因鈣化產(chǎn)生的氫離子濃度較高，為了維持酸堿平衡，硨磲會(huì)主動(dòng)清除過剩的氫離子，這兩種作用協(xié)同調(diào)控，促進(jìn)了Ca2+向殼體中摻入，引起Sr/Ca比值的降低。然而，即使光照強(qiáng)度相同，不同酶的種類和活性存在差異，意味著其對(duì)Ca2+摻入的促進(jìn)作用并非恒定，這可能導(dǎo)致即使在一致的光照條件下，Sr/Ca比值仍會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)（圖3）；夜間，無光條件限制了硨磲生長，生物礦化過程中有機(jī)基質(zhì)富集，在外套膜外液（EPF）中對(duì)Sr2+有較高選擇性的有機(jī)基質(zhì)，促進(jìn)了Sr2+向殼體中的摻入，導(dǎo)致Sr/Ca比值升高。然而，EPF中有機(jī)基質(zhì)的組成和濃度并非恒定，其對(duì)Sr2+摻入的促進(jìn)作用也存在差異，因此每晚Sr/Ca比值也并非恒定（圖3）。

該成果近期在Geoscience Frontiers上發(fā)表，西安交通大學(xué)-中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生楊昊天為第一作者，中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所劉成程副研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金（42473087, 42025304, M-0163）的資助。

Yang, H., Liu, C., Yang, Y., Liu, S., Wang, G., Li, J., Zhou, P., Wen, H., Dodson, J., Li, X. and Yan, H., 2026. The daily growth band patterns of Tridacna derasa – Evidence from culture experiments. Geoscience Frontiers, 17(3): 102265.https://doi.org/10.1016/j.gsf.2026.102265

圖1.硨磲樣品HTE2R（A、B）和HTE2L（C、D）在培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中新形成的區(qū)域和天紋層的顯微成像圖。白色箭頭指示生長方向（Dog）。

圖2 小時(shí)分辨率Sr/Ca、Mg/Ca序列、光照晝夜周期與殼體天紋層呈現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。HTE2R樣品Sr/Ca峰值對(duì)應(yīng)夜間及天紋層的窄亮線，谷值則對(duì)應(yīng)白天及天紋層的寬暗帶。白色箭頭指示生長方向（Dog）。

圖3 Sr/Ca晝夜雙控制機(jī)制假說示意圖。