我室蜗牛同位素研究取得系列进展--黄土科学全国重点实验室

科研进展

我室蜗牛同位素研究取得系列进展

发布时间：2021-07-05【字体：大中小】

　　古温度的定量重建是当前古气候研究的前沿科学问题之一，它有助于我们认识地球气候系统演化历史与规律。碳酸盐团簇同位素(Δ₄₇)是加州理工学院John Eiler教授研究团队于2004年提出的定量重建碳酸盐形成温度的新指标。目前已广泛用于不同地质载体的研究，如有孔虫、土壤碳酸盐、珊瑚、陆生蜗牛等。目前对蜗牛壳体Δ₄₇的解释还存在争议，争论的焦点主要是蜗牛壳体Δ₄₇是否受生命效应影响，是否能重建其生长环境温度。然而，已有研究多利用野外采集蜗牛，无法确定蜗牛真正的生长环境温度，故难以明确回答上述问题。

　　图1. 实验室不同温度下培养的不同月龄的白玉蜗牛

　　为此，地球环境研究所董吉宝副研究员与加州理工学院John Eiler教授等开展了不同温度下的蜗牛培养实验，采集并分析了不同月龄和不同种属蜗牛壳体的Δ₄₇组成(图1)。研究获得以下几点新认识：1. 相同培养温度下不同种属蜗牛壳体的Δ₄₇无显著差异，表明蜗牛Δ₄₇可能不存在种属差异。2. 蜗牛壳体Δ₄₇组成与培养温度显著相关，表明蜗牛壳体可用于定量重建其生长环境温度(图2)。3. 基于前人建立的Δ₄₇与温度的校正方程，蜗牛壳体Δ₄₇重建的温度较其生长环境温度偏高~5 ℃，综合分析表明蜗牛受到生命效应影响。4. 利用适用于蜗牛壳体Δ₄₇与温度的关系，可准确地定量重建其生长环境温度(图3)。详见Dong et al., 2021 P3。

　　图2. 培养蜗牛团簇同位素与温度的关系(蓝色三角形为本研究结果)

　　本工作基于控温条件下蜗牛壳体Δ₄₇研究，为建立蜗牛壳体Δ₄₇与环境温度提供了不可多得数据，也为未来利用蜗牛化石定量重建过去温度变化奠定了重要基础。

　　图3. 不同气候环境下采集的蜗牛壳体团簇同位素重建温度与环境温度和降水量间的关系

基于蜗牛培养实验，董吉宝副研究员等还研究蜗牛壳体放射性¹⁴C年代，为利用蜗牛壳体开展年代学研究提供了重要信息(Dong et al., P3, 2020)。同时，董吉宝副研究员等分析了蜗牛壳体化石Δ₄₇，定量重建的末次冰期(最近~7万年至1万年)与现代蜗牛生长环境温度差异达10℃，并综合分析了蜗牛壳体化石碳、氧同位素组成的气候环境指示意义(Dong et al., CG, 2020)。

　　上述成果发表在Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology和Chemical Geology上。董吉宝副研究员为第一作者。该研究得到了自然科学基金委、黄土与第四纪地质国家重点实验室和中国科学院等项目资助。

　　文章链接：

　　1. (Dong et al., P3, 2021) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018221003151

　　2. (Dong et al., P3, 2020) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018220300997

　　3. (Dong et al., CG, 2020) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254119305431

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