地球環境研究所通過室內培養實驗證實了硨磲天紋層的生長模式

硨磲是全球最大的雙殼貝類之一，其致密的文石殼體通常具有天生長紋層。從天紋層中獲取的天-小時分辨率地球化學代用指標（如Fe/Ca、Ba/Ca）已被證明有潛力重建臺風、寒潮等極端天氣事件。然而，硨磲天紋層特征仍有待標記實驗加以證實；同時，現有研究大多基于野生樣本，而野生硨磲往往同時受到多種環境因素的共同影響，使得我們難以精準識別影響其地球化學指標變化的具體環境因素。

鑒于此，中國科學院地球環境研究所“氣候變化集成-模擬-同化-預測（CLIMAP）”團隊通過室內培養實驗，在光照、鹽度穩定，僅有溫度作為單一變量的背景下，監測水體元素變化，結合鈣黃綠素熒光標記手段，對無鱗硨磲天紋層生長特征進行驗證，對影響其超高分辨率Sr/Ca、Mg/Ca日變化的環境及生理因素進行探討。

研究直接證實了硨磲天紋層的生長模式：天紋層由一個寬且暗的生長帶和窄且亮的生長線組成，其中寬暗帶形成于白天，該區域Sr/Ca比值較低；窄亮線形成于夜間，該區域Sr/Ca比值較高（圖1和圖2）。天-小時分辨率Sr/Ca序列顯示，即使在白天恒溫恒光以及夜晚恒溫無光的條件下，無鱗硨磲天-小時分辨率Sr/Ca仍舊存在明顯變化，表明硨磲Sr/Ca受生理作用調控。針對此現象，團隊提出“Sr/Ca晝夜雙控制機制假說”：白天，光照增強了外套膜內某些光介導酶的活性，同時，由于白天鈣化較快，外套膜中因鈣化產生的氫離子濃度較高，為了維持酸堿平衡，硨磲會主動清除過剩的氫離子，這兩種作用協同調控，促進了Ca2+向殼體中摻入，引起Sr/Ca比值的降低。然而，即使光照強度相同，不同酶的種類和活性存在差異，意味著其對Ca2+摻入的促進作用并非恒定，這可能導致即使在一致的光照條件下，Sr/Ca比值仍會出現波動（圖3）；夜間，無光條件限制了硨磲生長，生物礦化過程中有機基質富集，在外套膜外液（EPF）中對Sr2+有較高選擇性的有機基質，促進了Sr2+向殼體中的摻入，導致Sr/Ca比值升高。然而，EPF中有機基質的組成和濃度并非恒定，其對Sr2+摻入的促進作用也存在差異，因此每晚Sr/Ca比值也并非恒定（圖3）。

該成果近期在Geoscience Frontiers上發表，西安交通大學-中國科學院地球環境研究所聯合培養博士研究生楊昊天為第一作者，中國科學院地球環境研究所劉成程副研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金（42473087, 42025304, M-0163）的資助。

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

圖1.硨磲樣品HTE2R（A、B）和HTE2L（C、D）在培養實驗中新形成的區域和天紋層的顯微成像圖。白色箭頭指示生長方向（Dog）。

圖2 小時分辨率Sr/Ca、Mg/Ca序列、光照晝夜周期與殼體天紋層呈現一一對應關系。HTE2R樣品Sr/Ca峰值對應夜間及天紋層的窄亮線，谷值則對應白天及天紋層的寬暗帶。白色箭頭指示生長方向（Dog）。

圖3 Sr/Ca晝夜雙控制機制假說示意圖。