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第37章 藏着古天气秘密的砗磲（第3页）

答案是：大家都想，但是臣妾做不到啊。

老敖一拍这个硕大的砗磲壳。

“就是这么个大宝贝，中国科学院地球环境研究所等单位研究人员经过5年多的努力，现从南海砗磲化石中可以获得日-小时分辨率的古代天气信息。”

砗磲是全球最大的双壳类贝壳，自始新世（距今约5ooo万年）以来便一直是热带太平洋-印度洋珊瑚礁中的重要组成部分。砗磲寿命能达到甚至过1oo年，其碳酸盐壳体生长度非常快，几十年就能长到1米以上。砗磲壳体通常具有年生长纹层甚至日生长纹层，所以它是一种非常理想的高分辨率全球变化历史研究载体。

“大家知道，我们常见的小贝壳通常是开口向下，可以通过肌肉移动。但砗磲一般都是开口向上固定在珊瑚礁盘上，一辈子都不会移动。这个固定不动的特征对于我们做古气候、古天气研究非常重要。如果砗磲不停地移动，那么所记录的气候环境信息就会随位置的改变而受到干扰。好在砗磲一辈子不移动，就像一个海洋气象站一样，在同一个位置不停地记录周边的海洋、天气、气候信息。简直就是天生的‘地质气象站’。”

砗磲表面的外套膜上面，有很多虫黄藻，虫黄藻光合作用能直接给砗磲提供能量，因此砗磲实际上是靠光合作用生活的，除了幼年期吃几个虫黄藻外，一辈子几乎不吃东西。砗磲靠光合作用生活的特性，对于我们用砗磲做古天气重建也非常重要，天气一变化，虫黄藻光合作用效率就会变化，砗磲生长率等生物地球化学特征就会变化。因此通过测试化石砗磲的生长率变化，就有可能提取出古代气候和天气变化的信息。

“砗磲寿命最长能到1oo年，大部分在5o年左右。也就是说，单个的砗磲可以提供5o-1oo年的气候或天气记录。虽然不长，但是某片海域有很多个砗磲化石，有的生活在几十年前，有的在几百年前，有的在几千年甚至几万年前，那么这一堆的化石在一起，就能提供很多过去的气候和天气变化信息。”

老敖用手一指展区历的这个砗磲，“你们看这里，这个就是砗磲的年纹层。”

“因为冬夏的生长率不同，碳酸盐呈现出不同的光学特征。每个年纹层的宽度不一，大约1-2o毫米，幼年期的时候长得快点，老了长得慢点。但是它不会像人一样年纪大了就不长高，它只是长得慢点，但仍然会长。”

利用特制的设备，科研工作人员就可以从每个砗磲年纹层中采取样品，获得月分辨率的样品。对这些样品进行测试，就可以获得月分辨率的氧同位素、元素比值等记录。这些数据主要受温度控制，它们与温度之间有定量关系，可以建立转换方程，从而计算当时的温度。

“这就是利用砗磲进行古气候研究的基本原理。通常我们采集一个砗磲化石后，会用碳14测年方法测定它大致生活在什么年代，然后进行采样，最后得出结论。”

“但是，到这里为止，我们能利用砗磲所做的仍然是古气候研究，分辨率为月，仍然无法深入到日-小时尺度的天气变化。”

“之前我们观测砗磲年纹层用的都是肉眼看，后来我们升级了，采用了生物学研究上常用的激光共聚焦显微镜，在显微镜下我们看到了清晰连续的日生长纹层。日纹层宽度为1o-6o微米。也就是说，砗磲实际上每天在长一小层，只是我们肉眼看不到，但显微镜能看到。”

“每天长一层？真是懒得脱衣服啊！”

刘浩民笑道。

“这个日纹层很重要，因为它可以用来建立日分辨率的年代学框架，这也是我们进行日分辨率古天气研究的基础。”

老敖划拉着砗磲继续说。

如果砗磲有清晰连续的日纹层，那么我们就可以把砗磲寿命中所经历过的时间一天一天地分开。然后至少可以根据每天的生长宽度建立砗磲日分辨率的生长率变化。前面我们也说过，砗磲生长靠光合作用，会受到天气变化影响。因此日生长率的快慢就有可能反映当时的天气变化。

有了准确的日分辨率年代学框架，我们还可以进一步在每个日纹层中做文章，把分辨率进一步提高。比如用纳米二次离子质谱测试日纹层中的元素分布。

刚才提到砗磲每个日纹层宽度在1o-6o微米，而纳米二次离子质谱的测试分辨率可达1微米甚至更高，理论上可在每个日纹层中获得1o-6o个连续元素数据（数据分辨率o.4-2.4小时），可建立小时分辨率的地球化学序列。

有了日分辨率的生长率和小时分辨率的地球化学记录，我们就可以开展日-小时分辨率的古天气研究了。比如我们现，砗磲日-小时分辨率生长率和元素比值记录中的脉冲式突变，几乎都与南海北部的极端天气事件有关，如夏季的台风和冬季的寒潮。比如，在台风袭击南海北部的时候，砗磲日生长率会因为天气状况的变差而降低；同时台风带来的强风搅动可以导致海洋表层Fe、ba等营养盐的升高和表层生产力的增加，并在砗磲地球化学参数中得到记录。

“比如，我们获得了一个砗磲化石，利用碳14测年法得到这个砗磲存活在大约2ooo年前，也就是我国的汉朝时期。那么再通过肉眼数年纹层，我们知道了这个砗磲寿命是6o年，那么我们就可以建立连续6o年的相对年代学框架。再通过测试月分辨率的氧同位素、元素比值来计算当时的平均气候状态，假如计算结果显示那时候的温度比现在高1.2c，那么就可以推断我国汉朝的时候，距今2ooo年左右，南海的温度比现在高1.2c，是一个典型的温暖期。进一步利用激光共聚焦显微镜和纳米二次离子质谱，我们可以获得这6o年中，日-小时分辨率的生物地球化学记录。随后我们就可以对当时的天气状况进行分析，比如每年有多少次台风，多少次暴雨，冬天有多少次寒潮等等。”

“这么神奇的吗？”

董博君看着眼前的这个大家伙不禁问道。

“看似离谱，实际上它真的挺靠谱！因为它是目前唯一具有日纹层的生物。”

老敖无奈的一摊手。

正如前面所说，砗磲有潜力记录古天气信息，关键在于它有日纹层。那么问题来了，其他地质生物载体有没有日纹层？比如树轮和珊瑚。

答案是，科学家们也做过不少尝试，暂时没现还有哪种载体有清晰连续的日纹层。

比如树轮。显微学分析显示，树木基本上是一个季节生长一些细胞层，但不是每天，无法获得日纹层。而且树木通常在冬天会停止生长或生长缓慢，也无法提供连续的记录。