地球環(huán)境研究所在硨磲室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究方面取得新進(jìn)展

硨磲作為理想的古氣候研究載體，其殼體中的element/Ca比值已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境重建，硨磲殼體中天-小時分辨率的Fe/Ca與Mn/Ca比值可用于重建熱帶氣旋等極端天氣事件。然而，由于環(huán)境因子與生理調(diào)控作用的同步影響，天-小時分辨率Sr/Ca、Ba/Ca與Mg/Ca等element/Ca比值的環(huán)境指示意義仍不明確。

為進(jìn)一步揭示這些元素的環(huán)境指示意義，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)測團(tuán)隊(duì)（CLIMAP）首次開展了硨磲室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)探討了硨磲殼體內(nèi)外層Ba2?、Sr2?、Mg2?摻入機(jī)制及其控制因素。結(jié)果表明，殼體內(nèi)層與外層的Ba/Ca比值均能響應(yīng)背景水體中外源Ba2?的輸入（圖1）。Ba2+和Sr2+的離子運(yùn)輸模式在不同層區(qū)存在差異，殼體內(nèi)層受細(xì)胞間運(yùn)輸（例如鈣通道）主控，殼體外層受細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸（例如鈣離子泵）主控。這種離子運(yùn)輸模式的差異可能與殼體對應(yīng)區(qū)域外套膜代謝活性的不同有關(guān)，殼體外層代謝活性相對較高，殼體內(nèi)層代謝活性相對較低。因此，受生理過程影響較弱的殼體內(nèi)層可能更適合用于地球化學(xué)研究。進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析顯示，內(nèi)層殼體Ba/Ca與水體Ba/Ca顯著正相關(guān)，并在去趨勢后與水溫顯著負(fù)相關(guān)（圖2）。在背景水體Ba/Ca較高的條件下（約為自然海水的45倍），Ba2?在殼體內(nèi)層中的摻入能力可能得到了增益，出現(xiàn)了與Sr2?同步摻入的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致殼體Ba/Ca與Sr/Ca之間存在高度正相關(guān)（圖3）。這種同步摻入可能擾亂了Sr/Ca與水溫之間的預(yù)期關(guān)系，使得二者在實(shí)驗(yàn)中未表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。該研究強(qiáng)調(diào)了環(huán)境參數(shù)和生理過程在控制硨磲殼體element/Ca變率中的作用，進(jìn)一步闡明了Ba2?、Sr2?和Mg2?在硨磲殼體中的摻入機(jī)制。

該成果近期在Global and Planetary Change上發(fā)表，西安交通大學(xué)博士研究生楊昊天為第一作者，地球環(huán)境研究所聯(lián)合培養(yǎng)導(dǎo)師晏宏研究員為通訊作者，劉成程副研究員為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金（42025304, 42473087）的資助。

Yang, H., Yan, H., Liu, C., Zhao, N., Liu, S., Zhou, P., Wang, G., Wen, H., Han, T., Li, J., Hao, J., Li, R., Dodson, J., Li, X., 2025. Environmental and metabolic influences on daily to hourly element/Cashell of Tridacna derasa cultured under elevated Ba2? background concentration conditions. Global and Planetary Change, 252: 104908.

https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.104908.

圖1.無鱗硨磲T1殼體內(nèi)層（A）和外層（B）Ba/Ca對背景水體Ba/Ca變化的響應(yīng)。

圖2.殼體內(nèi)層去趨勢Ba/Ca水溫之間關(guān)系圖

圖3. 無鱗硨磲T1內(nèi)外層殼體不同element/Ca之間關(guān)系圖