
陸生蝸牛廣泛分布于全球各類陸地環(huán)境,其碳酸鹽殼體在考古和地質(zhì)記錄中可穩(wěn)定保存數(shù)萬(wàn)年至百萬(wàn)年,為重建地球系統(tǒng)的短期至長(zhǎng)期變化提供了獨(dú)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(guò)去的降水狀況、植被類型及水文條件等環(huán)境信息。隨著分析技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的研究通過(guò)單個(gè)蝸牛殼體內(nèi)部(intra-shell)高分辨率采樣(mm至μm)與穩(wěn)定同位素分析測(cè)試,來(lái)獲取季節(jié)甚至天氣尺度的氣候變化信息。然而,蝸牛在生長(zhǎng)過(guò)程中也會(huì)受到生理因素的影響,如生長(zhǎng)速率、碳酸鹽攝入量與代謝活動(dòng)等,這些過(guò)程可能干擾殼體同位素記錄對(duì)環(huán)境信號(hào)的準(zhǔn)確反映。
研究結(jié)果顯示,在室內(nèi)培養(yǎng)條件下,成年蝸牛殼體δ18O值較幼年個(gè)體最高富集可達(dá)0.8‰,推測(cè)與殼體礦化程度和新陳代謝過(guò)程的變化密切相關(guān);而亞成年和成年個(gè)體的殼體δ13C值較幼年個(gè)體富集約1.3‰,可能與碳酸鹽攝入比例增加有關(guān)。相比之下,野外樣品中不同年齡個(gè)體的δ18O序列變化趨勢(shì)具有高度一致性,主要反映降水的季節(jié)性變化,生理效應(yīng)干擾較小,支持其作為季節(jié)尺度氣候重建的可靠指標(biāo)。野外蝸牛殼體的δ13C值基本落在典型C3植物食物來(lái)源的范圍內(nèi),但將其用于植被演變重建時(shí)仍需考慮碳酸鹽攝入及攝食偏好等因素的影響。
該項(xiàng)成果近日發(fā)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(guó)家自然科學(xué)基金(42377445, 42402197)、第二次青藏科考(2019QZKK0101)、中國(guó)科學(xué)院青年交叉團(tuán)隊(duì)(2024000021)、陜西省杰出青年科學(xué)基金(2025JC-JCQN009)以及中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)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.
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圖1. (A)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的不同生長(zhǎng)階段的非洲大蝸牛(Achatina fulica); (B) 蝸牛殼體形態(tài)參數(shù)測(cè)量示意圖。
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圖2. 室內(nèi)培養(yǎng)的非洲大蝸牛(Achatina fulica)殼內(nèi)δ18O(a)和δ13C值(b)沿生長(zhǎng)帶的變化。x軸為從殼口(0 mm)到殼頂?shù)木嚯x。
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圖3. 室內(nèi)培養(yǎng)的不同生長(zhǎng)階段的Achatina fulica? SEM圖像 (a–c) 1個(gè)月、3個(gè)月和5個(gè)月齡個(gè)體殼口附近的橫截面厚度SEM顯微照片. (d–f) 1個(gè)月、3個(gè)月和5個(gè)月齡蝸牛殼體橫截面微結(jié)構(gòu)的高倍放大SEM圖像。
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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)。
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圖5. 室內(nèi)培養(yǎng)的Achatina fulica和野生Lissachatina fulica殼體不同生長(zhǎng)階段的δ13C對(duì)比。
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