陕西
砗磲是全球最大的双壳贝类之一，其致密的文石壳体通常具有天生长纹层。从天纹层中获取的天-小时分辨率地球化学代用指标（如Fe/Ca、Ba/Ca）已被证明有潜力重建台风、寒潮等极端天气事件。然而，砗磲天纹层特征仍有待标记实验加以证实；同时，现有研究大多基于野生样本，而野生砗磲往往同时受到多种环境因素的共同影响，使得我们难以精准识别影响其地球化学指标变化的具体环境因素。
鉴于此，中国科学院地球环境研究所“气候变化集成-模拟-同化-预测（CLIMAP）”团队通过室内培养实验，在光照、盐度稳定，仅有温度作为单一变量的背景下，监测水体元素变化，结合钙黄绿素荧光标记手段，对无鳞砗磲天纹层生长特征进行验证，对影响其超高分辨率Sr/Ca、Mg/Ca日变化的环境及生理因素进行探讨。
研究直接证实了砗磲天纹层的生长模式：天纹层由一个宽且暗的生长带和窄且亮的生长线组成，其中宽暗带形成于白天，该区域Sr/Ca比值较低；窄亮线形成于夜间，该区域Sr/Ca比值较高（图1和图2）。天-小时分辨率Sr/Ca序列显示，即使在白天恒温恒光以及夜晚恒温无光的条件下，无鳞砗磲天-小时分辨率Sr/Ca仍旧存在明显变化，表明砗磲Sr/Ca受生理作用调控。针对此现象，团队提出“Sr/Ca昼夜双控制机制假说”：白天，光照增强了外套膜内某些光介导酶的活性，同时，由于白天钙化较快，外套膜中因钙化产生的氢离子浓度较高，为了维持酸碱平衡，砗磲会主动清除过剩的氢离子，这两种作用协同调控，促进了Ca2+向壳体中掺入，引起Sr/Ca比值的降低。然而，即使光照强度相同，不同酶的种类和活性存在差异，意味着其对Ca2+掺入的促进作用并非恒定，这可能导致即使在一致的光照条件下，Sr/Ca比值仍会出现波动（图3）；夜间，无光条件限制了砗磲生长，生物矿化过程中有机基质富集，在外套膜外液（EPF）中对Sr2+有较高选择性的有机基质，促进了Sr2+向壳体中的掺入，导致Sr/Ca比值升高。然而，EPF中有机基质的组成和浓度并非恒定，其对Sr2+掺入的促进作用也存在差异，因此每晚Sr/Ca比值也并非恒定（图3）。
该成果近期在Geoscience Frontiers上发表，西安交通大学-中国科学院地球环境研究所联合培养博士研究生杨昊天为第一作者，中国科学院地球环境研究所刘成程副研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（42473087, 42025304, M-0163）的资助。
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
图1.砗磲样品HTE2R（A、B）和HTE2L（C、D）在培养实验中新形成的区域和天纹层的显微成像图。白色箭头指示生长方向（Dog）。
图2 小时分辨率Sr/Ca、Mg/Ca序列、光照昼夜周期与壳体天纹层呈现一一对应关系。HTE2R样品Sr/Ca峰值对应夜间及天纹层的窄亮线，谷值则对应白天及天纹层的宽暗带。白色箭头指示生长方向（Dog）。
图3 Sr/Ca昼夜双控制机制假说示意图。
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