近日，有遊客在三亞遊玩時收穫了潛水教練贈送的「美人蚌」，當事遊客將其帶回客房並於第二天快樂放生。
然而，有網友指出，所謂的「美人蚌」非常像國家保護動物硨磲（chē qú），可能涉嫌非法捕撈！目前事件正在調查中，潛水教練一不小心就在違法犯罪的邊緣瘋狂試探了……
等等，這硨磲是個啥？如果你認為它只是個大貝殼，那就太小瞧它了，它的身上可能有古代天氣的種種信息。
今天，就讓中國科學院地球環境研究所的晏宏研究員帶你去看看這種奇妙的「地質氣象站」~
硨磲的特徵與分布
硨磲長啥樣？
首先，它是一個貝殼，全球最大的雙殼類貝殼。
這是我實驗室裡的一對硨磲樣本，長1.02米，重三百多斤（半邊殼），採自南海。來我們實驗室參觀的朋友們都很喜歡它。每次我都跟他們說，如果你能一個人把它從五樓抱到一樓，就送你了。很顯然，至今這對硨磲仍然好好的呆在我們實驗室。
雖然硨磲的殼體是白色的，但是活體硨磲外表有外套膜和共生藻類，五顏六色，非常漂亮。
漂亮的活體硨磲
按複雜的「界、門、綱、目、科、屬、種」來分類，硨磲屬於動物界，軟體動物門，簾蛤目，烏蛤科，硨磲亞科。硨磲亞科共有兩大家族，也就是分類學上所說的兩屬，分別為硨磲屬（Tridacna）和硨蠔屬（Hippopus）。其中硨磲屬有9個不同的種，分別為大硨磲、鱗硨磲、番紅硨磲、無鱗硨磲、長硨磲，魔鬼硨磲, 諾瓦硨磲, 羅氏硨磲和肋硨磲；硨蠔屬只有2個種，分別為硨石蠔和瓷口硨磲。
不同種類硨磲，各有千秋
硨磲能活多久？
硨磲壽命最長能到100年，大部分在50年左右。
也就是說，單個的硨磲可以提供50-100年的氣候或天氣記錄。雖然不長，但是我們有很多個化石硨磲，有的生活在幾十年前，有的在幾百年前，有的在幾千年甚至幾萬年前，很多個化石硨磲一起，就能提供很多過去的氣候和天氣變化信息。
一個化石硨磲截面，年紋層數量顯示這個硨磲壽命大約60年
硨磲生活在哪兒？
硨磲主要分布在熱帶太平洋-印度洋的珊瑚礁系統淺水環境中，水深一般不超過30米，多為2-5米。
硨磲一旦在珊瑚礁固定後，一輩子都不會移動。
大家知道，我們常見的小貝殼，通常是開口向下，可以通過肌肉移動。但是硨磲一般都是開口向上固定在珊瑚礁盤上的，一輩子都不會移動。
這個固定不動的特徵對於我們做古氣候古天氣研究非常重要。如果硨磲不停的移動，那麼所記錄的氣候環境信息就會隨位置的改變而受到幹擾。好在硨磲一輩子不移動，就像一個海洋氣象站一樣，在同一個位置不停的記錄周邊的海洋、天氣、氣候信息，簡直就是天生的「地質氣象站」。
開口向上，一輩子不移動的硨磲
硨磲吃什麼？
硨磲表面的外套膜上面，有很多蟲黃藻，蟲黃藻光合作用能直接給硨磲提供能量，因此硨磲實際上是靠光合作用生活的，除了幼年期吃幾個蟲黃藻外，一輩子幾乎不吃東西。
當然硨磲這個靠光合作用生活的特性對於我們用硨磲做古天氣重建非常重要，天氣一變化，蟲黃藻光合作用效率就會變化，硨磲生長速率等生物地球化學特徵就會變化。
（ps：學生做的圖，本來我是不想出名的）
硨磲的生存模式，就像人頭上長了一棵樹一樣，樹的光合作用直接給人供能，然後人就可以不用工作不用吃飯，每天曬曬太陽就可以了。硨磲的生活方式簡直就是人類的終極目標啊~
關於硨磲的特徵我們先嘮這麼多，下面一起來看看它為啥有潛力成為前所未有的古天氣研究載體。
硨磲和古天氣有什麼關係？
首先我們來看看硨磲的年紋層。
南海西沙硨磲的年紋層，肉眼可見
這是一個採自南海西沙的硨磲，在它的截面上，我們可以清晰地看到紋層，這個紋層就是硨磲的年紋層，因為冬夏的生長速率不同，碳酸鹽呈現出不同的光學特徵。
每個年紋層的寬度不一，大約1-20毫米，幼年期的時候長得快點，老了長得慢點。但是它不會像人一樣年紀大了就不長高，它只是長得慢點，但仍然會長。
硨磲年生長速率（虛線，隨年齡下降）和總高度（實線，隨年齡升高）
利用微鑽設備，我們可以從每個年紋層中採集到超過12個樣品，基本上可以獲得月解析度的樣品。
我們實驗室自行開發的微鑽設備，可以從每個硨磲年紋層中取到超過12個樣品，獲得月解析度的樣品
對這些樣品進行測試，我們就可以獲得月解析度的氧同位素（δ18O）、元素比值Sr/Ca等記錄。硨磲中的氧同位素和Sr/Ca，主要受溫度控制，他們與溫度之間有定量關係，可以建立轉換方程。
南海西沙硨磲1994-2005年的氧同位素（δ18O，藍色線c）和Sr/Ca（紅色線a）記錄；兩者均與西沙當地海表面溫度（SST）（綠色線b和紫色線d）顯著相關；對應的轉換方程分別標出。氧同位素和Sr/Ca的一個周期代表一年，與年紋層對應。
這就是利用硨磲進行古氣候研究的基本原理，也是過去10年我們一直在做的事情。通常我們採集一個化石硨磲後，會用AMS14C測年方法測定它大致生活在什麼時候，然後在每個年紋層中取超過12個樣品，再測試樣品的氧同位素和Sr/Ca，然後利用轉換方程，計算過去的溫度，並討論相應的氣候系統變化。
利用化石硨磲Sr/Ca和氧同位素重建的南海西沙公元50年附近和公元990年附近的海表面溫度
到這為止，我們利用硨磲所做的仍然是古氣候研究，解析度為月，仍然無法深入到天-小時尺度的天氣變化。
重點來了！
之前我們觀測硨磲的年紋層用的都是肉眼看，後來我們升級了，採用了生物學研究上常用的雷射共聚焦顯微鏡，你猜我們看到了什麼？
日紋層！我們在硨磲中拍到了清晰連續的日生長紋層。日紋層寬度為10-60微米，也就是說硨磲實際上每天在長一小層，只是我們肉眼看不到，但顯微鏡能看到。
南海西沙硨磲雷射共聚焦顯微成像得到的日紋層圖像
這個日紋層很重要，因為它可以用來建立天解析度的年代學框架，這也是我們進行天解析度古天氣研究的基礎。
不過這意味著什麼？
比如剛才我們說的月解析度古氣候研究，就是建立在硨磲有年紋層的基礎上。我們通過年紋層，可以把硨磲壽命中所經歷過的時間一年一年的分開，並獲得硨磲年生長速率記錄。然後在每個年紋層裡面測試12個同位素或元素樣品，又能把1年分成12個月，因此能得到總長度在50-100年（取決於硨磲壽命）的連續月解析度的記錄。這樣一個連續記錄就可以用來討論那個時期的平均溫度和氣候變率。
通過硨磲年紋層，我們可以獲得年解析度的相對年代學框架（1,2,3……），然後在每個年紋層中平均取12個樣品，就能把年代學近似精確到月
如果硨磲有清晰連續的天紋層，那麼我們就可以把硨磲壽命中所經歷過的時間一天一天的分開。然後至少可以根據每天的生長寬度建立硨磲天解析度的生長速率變化。前面我們也提到，硨磲生長靠光合作用，會受到天氣變化影響，因此生長速率的快慢就有可能反應當時的天氣變化。
有了準確的天解析度年代學框架，我們還可以進一步在每個日紋層中做文章，把解析度進一步提高。比如用納米二次離子質譜（NanoSIMS）測試日紋層中的元素分布。
剛才我們提到硨磲每個日紋層寬度在10-60微米。而NanoSIMS的測試解析度可達1微米甚至更高，理論上可在每個日紋層中獲得10-60個連續元素數據（數據解析度0.4-2.4小時），由此便可建立小時解析度的地球化學序列。
底圖為雷射共聚焦顯微鏡拍攝的硨磲天紋層照片，黃色為NanoSIMS測試得到的Sr/Ca比值，每天的數據量為10-60，具體由天紋層寬度決定，數據的理論時間解析度為0.4-2.4小時
有了天解析度的生長速率和小時解析度的地球化學記錄，我們就可以開展天-小時解析度的古天氣研究了。
比如，我們獲得了一個化石硨磲，利用AMS14C測年方法得到這個硨磲存活在大約2000年前，也就是我國的漢朝時期。然後通過肉眼數年紋層，我們知道了這個硨磲壽命是60年，那麼我們就可以建立連續60年的相對年代學框架。
通過測試月解析度氧同位素和Sr/Ca，我們又可以將這60年連續記錄的解析度提高到月，並據此研究這60年的平均氣候和氣候變率。比如我們可以計算當時的平均溫度，假如計算結果顯示那時候的溫度比現在高1度，那麼就可以推斷我國漢朝的時候，距今2000年左右，南海的溫度比現在高1度，是一個典型的溫暖期，然後可以進一步根據記錄分析當時溫度變率、年較差、厄爾尼諾事件的周期、振幅等氣候問題。
接著利用雷射共聚焦顯微鏡，我們可以獲得這60年的天紋層，進一步將這60年的解析度提高到天，並建立天生長速率記錄。
最後利用NnaoSIMS測試元素和同位素，進一步將這60年的解析度提高到小時，並建立小時解析度的地球化學記錄。
有了這60年天-小時解析度的生物地球化學記錄，我們就可以進一步研究當時的天氣狀況，每年有多少次颱風、多少次暴雨，冬天有多少次寒潮，有沒有MJO周期等。
南海西沙硨磲小時解析度的Fe/Ca記錄，其中的脈衝式突變，就是颱風的傑作
幾個小問題
1.其他地質生物載體有沒有日紋層？比如樹輪和珊瑚。
答：嘗試過不少，暫時沒發現還有哪種載體有清晰連續的日紋層。
樹輪：顯微學分析顯示，樹木基本上是一個季節生長一些細胞層，但不是每天，無法獲得日紋層。而且樹木通常在冬天會停止生長或生長緩慢，也無法提供連續的記錄。
珊瑚：沒有發現連續的日紋層。我們對南海珊瑚樣品也進行了顯微學分析，沒有發現日紋層。理論上講，硨磲是單個生命體，每天分泌鈣質流體，長一層是合理的。而珊瑚則是珊瑚蟲分泌的石灰質骨骼聚結而成的，每個珊瑚蟲的生存時間都不一樣，有的幾天，有的幾十天。所以很難在珊瑚巖心中觀測到清晰連續的日紋層。
其他小貝殼：跟硨磲類似，理論上可能有，但是相比於硨磲，它們的生長速率太慢，現有技術可能很難從中獲得清晰連續的天紋層。
南海珊瑚雷射共聚焦顯微成像圖，比較雜亂，暫未發現清晰連續的日紋層
2.AMS14C測年誤差會有幾十年，化石硨磲的年代測定只能用AMS14C測定，是否會影響硨磲古天氣研究？
答：不會。
AMS14C測試只是告訴我們硨磲生活在什麼時代，這已經足夠了。我們最需要的是精確的相對年代學，保證在硨磲壽命期間的幾十年裡，我們得到的天解析度記錄是連續的，這樣我們就可以分析在這幾十年裡，天氣的狀況是如何的。至於這幾十年裡的背景氣候狀況，我們可以通過月解析度氧同位素和Sr/Ca的測試和計算得到。比如上面那個漢朝化石硨磲，我們最終得到是，在距今2000年左右的60年裡，南海溫度比現在高1度左右，是個典型的溫暖期，這60年裡，颱風如何，寒潮如何，MJO變化如何等。至於這60年是距今2000-2060，還是2010-2070，並不是很重要。
3.硨磲日紋層會不會有缺失？
答：已經做過一些驗證，暫未發現明顯缺失現象。
比如我們在南海採集了一個很大的硨磲，年紋層和同位素年周期顯示，壽命約為23.5-24年，我們對日紋層進行計數，總日紋層為8649層，平均為360到368層每年，基本上沒有明顯缺失。
採自西太平洋地區的其他現代和化石硨磲的日紋層
最後……
看到這裡，相信大家基本上都能明白，硨磲為啥有潛力成為前所未有的古天氣研究載體了。
因為硨磲有日紋層。
利用雷射共聚焦顯微鏡，可以把日紋層識別出來，構建天解析度的年代學框架，並在此基礎上建立天解析度的生長速率記錄。
利用NanoSIMS，可以獲得小時解析度的元素地球化學記錄。
這些天-小時解析度的生物地球化學記錄，就是硨磲開展古天氣研究的潛力。
下次去潛水時要注意哦~可別再把硨磲當成舌尖上的美人蚌了，人家可是超厲害的古天氣研究載體！