地球環境所在陸生蝸牛殼體高分辨率碳氧同位素研究方面取得新進展

陸生蝸牛廣泛分布于全球各類陸地環境，其碳酸鹽殼體在考古和地質記錄中可穩定保存數萬年至百萬年，為重建地球系統的短期至長期變化提供了獨特而寶貴的材料。殼體的氧同位素（δ18O）與碳同位素（δ13C）的組成，能夠揭示過去的降水狀況、植被類型及水文條件等環境信息。隨著分析技術的發展，越來越多的研究通過單個蝸牛殼體內部（intra-shell）高分辨率采樣（mm至μm）與穩定同位素分析測試，來獲取季節甚至天氣尺度的氣候變化信息。然而，蝸牛在生長過程中也會受到生理因素的影響，如生長速率、碳酸鹽攝入量與代謝活動等，這些過程可能干擾殼體同位素記錄對環境信號的準確反映。

研究結果顯示，在室內培養條件下，成年蝸牛殼體δ18O值較幼年個體最高富集可達0.8‰，推測與殼體礦化程度和新陳代謝過程的變化密切相關；而亞成年和成年個體的殼體δ13C值較幼年個體富集約1.3‰，可能與碳酸鹽攝入比例增加有關。相比之下，野外樣品中不同年齡個體的δ18O序列變化趨勢具有高度一致性，主要反映降水的季節性變化，生理效應干擾較小，支持其作為季節尺度氣候重建的可靠指標。野外蝸牛殼體的δ13C值基本落在典型C3植物食物來源的范圍內，但將其用于植被演變重建時仍需考慮碳酸鹽攝入及攝食偏好等因素的影響。

該項成果近日發表于Geoscience Frontiers期刊，宗秀蘭博士為論文第一作者，董吉寶副研究員為通訊作者。研究工作獲得國家自然科學基金（42377445, 42402197）、第二次青藏科考（2019QZKK0101）、中國科學院青年交叉團隊（2024000021）、陜西省杰出青年科學基金（2025JC-JCQN009）以及中國科學院青年創新促進會等項目的共同資助。

Xiulan Zong, Jibao Dong*, Hong Yan, Yougui Song, Huifang Liu, Shugang Kang, Zheng Wang, Hongxuan Lu, Yunning Cao, Guozhen Wang, Chengcheng Liu, Yana Jia, Qian Zhang, Haijiao Gan, 2025. Intra-shell stable isotopes in land snail as proxies of seasonal climate variability: Ontogenetic evidence from cultured and field specimens, Geoscience Frontiers, 16 (6), 102164.

https://doi.org/10.1016/j.gsf.2025.102164.

圖1. (A)實驗室培養的不同生長階段的非洲大蝸牛（Achatina fulica）； (B) 蝸牛殼體形態參數測量示意圖。

圖2. 室內培養的非洲大蝸牛（Achatina fulica）殼內δ18O（a）和δ13C值（b）沿生長帶的變化。x軸為從殼口（0 mm）到殼頂的距離。

圖3. 室內培養的不同生長階段的Achatina fulica? SEM圖像 (a–c) 1個月、3個月和5個月齡個體殼口附近的橫截面厚度SEM顯微照片. (d–f) 1個月、3個月和5個月齡蝸牛殼體橫截面微結構的高倍放大SEM圖像。

圖4. 不同年齡的非洲大蝸牛(Lissachatina fulica)高分辨率δ18O序列（野外樣品采自四川攀枝花）。

圖5. 室內培養的Achatina fulica和野生Lissachatina fulica殼體不同生長階段的δ13C對比。