地球环境研究所和西北大学在蜗牛壳体高分辨率氧同位素研究方面取得新进展

陆生蜗牛对气候和环境变化非常敏感，是古气候研究的优良载体。对单个蜗牛壳体进行高分辨率氧同位素（δ18Os）的研究已有二十多年，但到目前为止，对高分辨率δ18Os结果是否具有可重复性，不同个体和种属间是否存在差异，以及其气候指示意义，仍没有系统的研究和统一的认识。

为此，我们对西安常见的条华蜗牛（Cathaica fasciola）和灰巴蜗牛（Bradybaena ravida）进行了高分辨率牙钻手动采样，钻头直径为~0.3mm，共分析了43头蜗牛，获得了1449个δ 18 O s 数据。研究发现，不同时间采集的不同个体C. fasciola蜗牛的高分辨δ 18 O s 序列具有良好的重复性（图1）。在季节尺度上，C. fasciola和B. ravida蜗牛的高分辨δ 18 O s 序列的波动幅度和变化特征具有良好的相似性，表明它们在研究地区的生长季相似，主要集中在3月~10月（图2）。两种蜗牛的δ 18 O s 值在细节上的差异则可能反映了栖息微环境的差异，如相对湿度和温度。根据我们前期研究进一步指出，降水δ 18 O 可能主导了季节尺度上蜗牛高分辨δ 18 O s 的变化范围及其平均值。更重要的是，我们的研究表明，目前牙钻手动采样的样品平均时间分辨率可达2~4天，计算的未成年C. fasciola蜗牛的平均生长速度为~290 mm/day（250~330 mm/day）（图3）。因此，陆生蜗牛壳体有望揭示高分辨率陆地气候环境变化历史，在季节-天气尺度上实现将古论今，促进古今融合研究。

该成果近期发表于Nature Index期刊 Geophysical Research Letters上。西北大学硕士研究生李倩雅为第一作者，地球环境研究所联合培养导师董吉宝副研究员为通讯作者，西北大学指导教师为黄华宇教授。该研究得到中国科学院“西部之光-西部交叉团队重点实验室专项”（xbzg-zdsys-202217）、国家自然科学基金（42377445，42072216）、山东省基金（LSKJ202203300）、中科院青年创新促进会和中科院战略性先导科技专项（XDB40000000）等项目的共同资助。

文章信息与链接：

Qianya Li, Jibao Dong, Hong Yan, Huayu Huang, Xiulan Zong, Guozhen Wang, Chengcheng Liu, Yunning Cao, Weiguo Liu, Zhisheng An. High-resolution intrashell oxygen isotope studies of Cathaica fasciola and Bradybaena ravida land snails and their environmental implications. Geophysical Research Letters, 51, e2023GL107835.

https://doi.org/10.1029/2023GL107835

图1. 不同月份采集的未成年C. fasciola蜗牛的高分辨率δ18Os序列。

图中不同颜色δ18Os序列的蜗牛采样日期为图中相同颜色日期所示。由图可见，不同蜗牛高分辨率δ18Os可以良好地对比拼接，从而可约束蜗牛解除休眠时的δ18Os特征。

图2. 成年C. fasciola（a）和B. ravida（b）的高分辨率δ18Os序列。（c）和（d）分别为（a）和（b）中灰色阴影部分δ18Os结果的频率分布。

图3. 未成年C. fasciola蜗牛的高分辨率δ18Os序列

从左至右：三列蜗牛样品分别采集于2022年8月4日、8月25日和9月20日，即为蜗牛壳口的形成时间；壳口位置为0 mm，黑色箭头指示了蜗牛解除休眠的位置，对应的时间定为3月12日。