贝壳还能预测天气吗?破解恶劣天气的关键机制

近日，中国科学院地球环境研究所与西安交通大学联合在《全球与行星变化》中(Global and Planetary Change)在上面发表了一篇文章。西安交通大学博士生杨浩天是第一作者，地球环境研究所联合培训导师燕洪为通信作者，副研究员刘成成为联合通信作者。该研究获得了国家自然科学基金(42025304)， 42473087)的资助。

作为古代气候研究的理想媒介，其壳体中的element/Ca比例已广泛应用于环境重建。中天-小时分辨率的Fe/Ca和Mn/Ca比可用于重建热带气旋等极端天气事件。然而，由于环境因素和生理调节的同步影响，天-小时分辨率Sr/Ca、Ba/Ca与Mg/Ca等element/Ca比率的环境指示意义仍不明确。

为了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问题集成-模拟-同化-预测团队(CLIMAP)首次进行了室内培养试验，系统探讨了壳体内表面Ba2、Sr2?、Mg2掺合机制及其控制因素。

结果表明，壳体内外层的Ba/Ca比能响应背景水中外源Ba2的输入。Ba2 和Sr2 不同层区的离子运输方式不同。壳体内层由细胞间运输(如钙通道)控制，壳体表面由细胞运输(如钙离子泵)控制。这种离子运输方式的差异可能与壳体对应区域外套膜代谢活性的差异有关，壳体表面代谢活性相对较高，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地球化学研究。进一步统计分析显示，内壳Ba/Ca与水质Ba/Ca成正比，趋势消除后与水温明显负相关。

在Ba/Ca背景水质较高的情况下(约为自然海水的45倍)，Ba2在壳体内层的外加能力可能会增加，与Sr2同步外加，导致壳体Ba/Ca和Sr/Ca之间有一个高度成正比。这种同步混合可能会扰乱Sr/Ca与水温之间的预期关系，导致两者在实验中没有显著相关性。本研究强调了环境参数和生理过程在控制三角壳体element/Ca变率方面的作用，并进一步阐明了二角壳体的作用、三角壳中Sr2和Mg2的掺合机制。