在地球环境科学研究中，科学家们一直在寻找能够记载古场地变化的“自然档案”。树木年轮、冰芯、石笋等，齐是东说念主们熟知的典型场地载体。然则，有一种看似不起眼的小生物——陆生蜗牛，其碳酸盐质壳体中也贮蓄着丰富的环境信息。最近，中国科学院地球环境研究所延续西安交通大学群众环境变化研究院以及西安改进地球环境研究院，在陆生蜗牛壳体高分辨率碳氧同位素研究方面取得了热切发达，揭示了壳体同位素序列对古场地环境的深层蛊惑真谛。

小小蜗牛壳，大大场地史

陆生蜗牛庸俗溜达于群众各样陆地环境，从热带雨林到温带草原，从低地平原到峻岭峡谷，真的无处不在。更令东说念主咋舌的是，其碳酸盐壳体在考古和地质记载中能幽静保存数万年至百万年之久。如同树木年轮记载其人命历程的环境变迁，蜗牛壳体中的氧同位素（δ18O）和碳同位素（δ13C）构成，也相同承载着以前的降水现象、植被类型及水文条目等要津环境信息。

然则，要准确解读这些同位素信号并非易事。蜗牛在孕育经由中会受到诸多生理身分的复杂影响，这些内在身分可能会过问壳体同位素对环境信号的信得过记载。正如一位警戒丰富的译者必须深入领悟原文的语境与配景，科学家们也需要系统掌抓蜗牛的机制与人命经由，智商从壳体化学构成中正确规复出其所承载的环境信息。

实践室里的全心栽种

为了探究这一科常识题，研究团队领先在实践室开展了全心联想的培养实践。他们聘请了非洲大蜗牛（Achatina fulica）四肢研究对象，这种蜗牛因其孕育赶快、体型较大而成为理念念的实践动物。在中国科学院地球环境研究所的实践室里，研究东说念主员为这些蜗牛创造了一个欢快的环境：温度保持在23.7±0.4摄氏度，相对湿度保管在90%傍边，每天投喂极新生菜四肢食品开头，并提供黄土粉末四肢钙源。

研究团队分歧在蜗牛孵化后的第一个月、第三个月和第五个月网罗壳体样品，代表了少小、亚成年和成年三个孕育阶段。通过高分辨率的同位素分析，他们发现了一个真谛的场地：成年蜗牛壳体的δ18O值比少小个体最高可富集0.8‰。这种互异并非源于外界环境的变化——毕竟实践室条目是恒定的——而是与蜗牛体内的生理经由密切相关。

扫描电子显微镜下的不雅察进一步揭示了这一场地的微不雅基础。少小蜗牛的壳体厚度仅为46.9微米，结构相对松散；到了三个月大时，壳体增厚至114微米，里面的交错板状结构启动变得端正；而五个月大的成年蜗牛，壳体厚度达到356微米，呈现出精细而有序的交错板状结构。这种壳体矿化进程的变化，以及追随孕育而发生的革故篡改经由的改变，共同变成了同位素构成的互异。

（a）实践室培养的不同⽣⻓阶段的⾮洲⼤蜗⽜（Achatina fulica）；（b）蜗⽜壳体形态参数测量暗意图。

（图片开头：参考文件1）

攀枝花的旷野考证

实践室的发现虽然热切，但当然界的情况是否亦然如斯呢？为此，研究团队将目力投向了四川攀枝花地区。这里地处青藏高原东南缘，属南亚热带季风场地，年均温16.21摄氏度，年降水量839.44毫米，具有彰着的干湿季节变化。每年6月至10月为湿季，11月至次年5月为干季，这种季节性的场地变化为研究提供了自然的实践场。

研究东说念主员从吞并微生境（不及50闲居米的区域）网罗了8只不同大小的野生蜗牛（Lissachatina fulica），包括2只成年个体和6只未成年个体。通过对这些蜗牛壳体进行系列采样，共赢得了335个亚样品进行同位素测量。成果标明，尽管不同庚事个体的δ18O统统值存在互异，但它们的序列变化趋势具有高度一致性，主要响应了降水δ18O的季节性变化。

尽头引东说念主翔实的是，旷野蜗牛壳体的δ18O变化幅度庞杂于实践室培养的个体。最大的一只蜗牛（PZH shell-1）的壳体内δ18O变化界限达到7.01‰，明晰地记载了干湿季节的调理。壳口近邻（最年青的部分）显走漏相对正的δ18O值，标明它记载了冬季的高δ18O降水；相邻的壳段显走漏较低的δ18O值，对应着夏秋季节的湿润时间；而壳体中部最正的δ18O值则响应了前一年干季的孕育。通过这种花式，研究东说念主员甚而能够估算出蜗牛的孕育年事，发现基于δ18O的年代学比简便依靠物理尺寸更为可靠。

室内培养的不同⽣⻓阶段的Achatina fulica SEM图像。

（图片开头：参考文件1）

碳同位素里的饮食密码

除了氧同位素，碳同位素（δ13C）也蕴含着丰富的环境信息，主要响应蜗牛的食品开头。在实践室培养条目下，研究发现亚成年和成年个体的壳体δ13C值比少小个体富集约1.3‰。由于悉数蜗牛齐喂食疏浚的生菜（C3植物，δ13C约为-27.5‰），这种互异弗成用食品变化来说明。

通过仔细分析，研究东说念主员揣度这种富集与碳酸盐摄入比例的增多相关。少小蜗牛对碳酸盐的需求较少，其壳体碳主要开头于食品代谢；而跟着孕育，蜗牛需要更多的碳酸盐来构建日益增大的壳体，因此摄入的无机碳酸盐（δ13C = -5.7‰）比例增多，导致壳体δ13C值的富集。这一揣度得到了辐射性碳（14C）测量成果的扶助，浮现碳酸盐摄入在孕育中期达到峰值。

旷野蜗牛的δ13C值界限为-15.15‰至-10.05‰，洽商到约13‰的分馏效应和约1.3‰的碳酸盐摄入孝顺，推算出蜗牛食品的δ13C值为-29.45‰至-24.45‰，完全落在C3植物的典型界限内（-34‰至-20‰）。这标明尽管攀枝花地区处于季风场地区，可能存在C4植物，但这些蜗牛主要以C3植物为食。真谛的是，δ13C剖面呈现出彰着的U型模式：早期和晚期孕育阶段浮现负值，而中期孕育阶段相对富集，这种模式在实践室和旷野样品中齐能不雅察到，进一步说明了碳酸盐摄入随个体发育的变化律例。

从微不雅到宏不雅的启示

这项研究的真谛远不啻于领悟蜗牛的孕育经由。通过系统探讨壳体同位素在个体发育经由中的变化律例，研究团队为哄骗陆生蜗牛壳体进行高分辨率古场地重建提供了热切的当代标定框架。

研究标明，虽然生理身分如实会对同位素信号产生一定影响，但在当然条目下，环境信号仍然占据主导地位。旷野蜗牛壳体的δ18O序列能够明晰地响应季节性降水变化，生理效应的过问相对较小。这意味着，通过分析化石蜗牛壳体的高分辨率同位素记载，咱们不错重建以前的季节性场地变化，甚而捕捉到亚季节要领的场地事件。

关于δ13C而言，虽然其说明相对复杂，需要洽商碳酸盐摄入和摄食聘请性等身分，但它仍然是重建古植被类型的有用诡计。尽头是在纯C3或纯C4植被环境中，δ13C信号不错提供明确的植被信息。

瞻望将来的研究之路

陆生蜗牛四肢陆地环境的“袖珍风光站”，其壳体同位素记载为咱们翻开了一扇了解以前场地变化的窗口。这项研究不仅深化了咱们对蜗牛壳体同位素分馏机制的坚硬，也为哄骗这一诡计进行古环境重建提供了坚实的表面基础。

跟着分析时间的握住逾越，将来咱们梗概能够已毕更高的时间分辨率，甚而达到周或日要领的场地重建。同期，通过研究不同种类蜗牛的同位素特征，勾搭其他古场地诡计，咱们将能够更全面地重建地球历史上的场地变化，为领悟现时的群众变化提供历史鉴戒。

正如那首童谣所唱：“蜗牛背着那重重的壳呀，一步一神色往上爬。”这些小小的软体动物，用它们特有的花式记载着地球的呼吸与脉搏。而科学家们，则像旁观一样，从这些小巧的螺旋结构中，少许少许地解读出大当然书写的场地日志。在这个经由中，咱们不仅增进了对当然界的领悟，也愈加惊叹人命与环境之间那种巧妙而深远的策划。

参考文件：

【1】Zong, Xiulan et al. “Intra-shell stable isotopes in land snail as proxies of seasonal climate variability: Ontogenetic evidence from cultured and field specimens.” Geoscience Frontiers (2025): n. pag.

出品：科普中国