地球环境研究所在砗磲室内培养实验研究方面取得新进展

砗磲作为理想的古气候研究载体，其壳体中的element/Ca比值已被广泛应用于环境重建，砗磲壳体中天-小时分辨率的Fe/Ca与Mn/Ca比值可用于重建热带气旋等极端天气事件。然而，由于环境因子与生理调控作用的同步影响，天-小时分辨率Sr/Ca、Ba/Ca与Mg/Ca等element/Ca比值的环境指示意义仍不明确。

为进一步揭示这些元素的环境指示意义，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）首次开展了砗磲室内培养实验，系统探讨了砗磲壳体内外层Ba²⁺、Sr²⁺、Mg²⁺掺入机制及其控制因素。结果表明，壳体内层与外层的Ba/Ca比值均能响应背景水体中外源Ba²⁺的输入（图1）。Ba2+和Sr2+的离子运输模式在不同层区存在差异，壳体内层受细胞间运输（例如钙通道）主控，壳体外层受细胞内运输（例如钙离子泵）主控。这种离子运输模式的差异可能与壳体对应区域外套膜代谢活性的不同有关，壳体外层代谢活性相对较高，壳体内层代谢活性相对较低。因此，受生理过程影响较弱的壳体内层可能更适合用于地球化学研究。进一步的统计分析显示，内层壳体Ba/Ca与水体Ba/Ca显著正相关，并在去趋势后与水温显著负相关（图2）。在背景水体Ba/Ca较高的条件下（约为自然海水的45倍），Ba²⁺在壳体内层中的掺入能力可能得到了增益，出现了与Sr²⁺同步掺入的现象，从而导致壳体Ba/Ca与Sr/Ca之间存在高度正相关（图3）。这种同步掺入可能扰乱了Sr/Ca与水温之间的预期关系，使得二者在实验中未表现出显著相关性。该研究强调了环境参数和生理过程在控制砗磲壳体element/Ca变率中的作用，进一步阐明了Ba²⁺、Sr²⁺和Mg²⁺在砗磲壳体中的掺入机制。

该成果近期在Global and Planetary Change上发表，西安交通大学博士研究生杨昊天为第一作者，地球环境研究所联合培养导师晏宏研究员为通讯作者，刘成程副研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（42025304, 42473087）的资助。

Yang, H., Yan, H., Liu, C., Zhao, N., Liu, S., Zhou, P., Wang, G., Wen, H., Han, T., Li, J., Hao, J., Li, R., Dodson, J., Li, X., 2025. Environmental and metabolic influences on daily to hourly element/Cashell of Tridacna derasa cultured under elevated Ba²⁺ background concentration conditions. Global and Planetary Change, 252: 104908.

https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.104908.

图1.无鳞砗磲T1壳体内层（A）和外层（B）Ba/Ca对背景水体Ba/Ca变化的响应。

图2.壳体内层去趋势Ba/Ca水温之间关系图

图3. 无鳞砗磲T1内外层壳体不同element/Ca之间关系图