陕西
利用地质生物载体重建过去天气变化，能够突破现代器测记录时间较短的限制，揭示不同气候背景下天气过程及极端事件的长期变化特征。前期研究表明，陆生蜗牛壳体生长速率快、对环境变化敏感，其氧同位素记录可以对发生在天-周时间尺度的环境变化做出响应，并能够识别和重建天气尺度降水事件。相比之下，蜗牛壳体中易于快速、低成本测定的微量元素信息尚未得到充分开发，其在天气尺度环境重建中的意义和控制机制仍不清楚。
为此，中国科学院地球环境研究所气候变化集成-模拟-同化-预测团队（CLIMAP）在黄土高原洛川和郑州采集现代条华蜗牛（Cathaica fasciola）样本，利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）首次获得壳体Na/Ca、Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca和Mn/Ca的原位高分辨率序列（图1）。结果表明，Na/Ca、Sr/Ca 和 Ba/Ca 表现出一致的协同变化特征，可能反映了共同的离子迁移和运输路径；Mg/Ca 和 Mn/Ca 则可能更多受到有机质介导过程及局部钙化动力学影响。微量元素进入壳体的过程受到生物过程与环境因素共同控制，包括生长速率、钙化过程和水文化学变化。天气尺度降水事件可能通过改变土壤溶液化学组成，在壳体中留下短期异常信号。微量元素异常事件频率与降水事件发生次数总体一致，表明壳体地球化学组成与天气尺度水文变化之间存在潜在联系。在郑州“7·20”特大暴雨事件中，Mg/Ca 和 Mn/Ca 分别表现出显著峰值和持续性异常，显示出对极端事件的敏感性；而Na/Ca、Sr/Ca 和 Ba/Ca 在不同样品间表现出更加稳定的协同变化特征，可能更适用于重建天气尺度降水事件频率（图2）。这些结果表明，陆生蜗牛壳体微量元素记录具有追踪天气尺度环境变化的潜力，但其控制机制仍需进一步研究。
该研究由中国科学院地球环境研究所、西安交通大学、西安地球环境创新研究院、德国美因茨大学、西北大学和澳大利亚新南威尔士大学的研究人员共同完成。相关成果近期发表于国际地学期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology。地球环境研究所王国桢博士为第一作者，晏宏研究员和董吉宝副研究员为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划（2023YFF0804804）、国家自然科学基金（42473087）和中国科学院青年交叉团队（2024000021）的共同资助。
Wang, G., Dong, J*., Schöne, B. R., He, M., Zhang, Y., Yang, H., Xue, G., Zhang, Y., Wang, J., Liu, C., Zhang, Q., Jia, Y., Dodson, J., Yan, H*. (2026). High-resolution trace-element records in land snail shells as proxies for weather-scale environmental variability. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 699, 114035. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2026.114035
图1. 条华蜗牛（Cathaica fasciola）LC9-1样品壳体微量元素/Ca比值记录。(a) Na/Ca；(b) Sr/Ca；(c) Ba/Ca；(d) Mg/Ca；(e) Mn/Ca。紫色条带标示壳口增厚区域的微量元素/Ca比值。实线表示5点平滑后的结果（根据平均日生长增量计算，相当于3天尺度平滑）。黑色箭头表示壳体生长方向。
图2. 郑州条华蜗牛壳体微量元素对“7·20”特大暴雨的响应。Mg/Ca在暴雨附近出现快速峰值，Mn/Ca升高则持续约1.5个月；黑色曲线为同一样品的壳体氧同位素记录，紫色区域标示“7·20”暴雨位置。
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