第37章 藏着古天气秘密的砗磲 (第2/2页)

既然天气研究很重要，现代天气观测资料又有限， 那为什么科学家们不像开发古气候学一样，开发出古天气学呢？ 如果获得了过去温暖期地球天气系统的状态和变率的资料，对于预测未来全球变暖预期下天气系统的发展趋势显然是有利的。

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，发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5000万年）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超过100年，其碳酸盐壳体生长速度非常快，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，砗磲生长速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速率变化，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100年，大部分在50年左右。也就是说，单个的砗磲可以提供50-100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。”

“因为冬夏的生长速率不同，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1-20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10-60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速率变化。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。因此日生长速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10-60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10-60个连续元素数据（数据分辨率0.4-2.4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速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。比如我们发现，砗磲日-小时分辨率生长速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，砗磲日生长速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2000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60年，那么我们就可以建立连续60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2000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60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，暂时没发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。

再比如珊瑚，科学家们对南海珊瑚样品也进行了显微学分析，没有发现日纹层。

从理论上讲，砗磲是单个生命体，每天分泌钙质流体，长一层是合理的。而珊瑚则是珊瑚虫分泌的石灰质骨骼聚结而成的，理论上也难以有清晰连续的日纹层。

其他小贝壳跟砗磲类似，理论上可能有，但是相比于砗磲，他们的生长速率太慢，但是现有技术可能很难从中获得清晰连续的日纹层。

即便有，也很少有砗磲这么大个体的化石，经过千百年海水的冲刷，也有可能碎成渣渣了。

“有人提出来过，砗磲日纹层会不会有缺失？对此我们已经做过一些验证，暂未发现明显缺失现象。比如我们在南海采集了一个很大的砗磲，年纹层和同位素年周期显示，寿命约为23.5-24年，我们对日纹层进行计数，总日纹层为8649层，平均为360到368层每年，基本上没有明显缺失。”

还有一个问题是，碳14测年误差会有几十年，化石砗磲的年代测定只能用碳14测定，是否会影响砗磲古天气研究？

“答案是：不会。碳14测试只是告诉我们砗磲生活在什么时代，这已经足够了。我们最需要的是精确的相对年代学，保证在砗磲寿命期间的几十年里，我们得到的天分辨率记录是连续的，这样我们就可以分析在这几十年里，天气状况是如何的。”

“比如上面提到那个汉朝化石砗磲，我们最终得到的是，在距今2000年左右的60年里，南海温度比现在高1.2c左右，是个典型的温暖期，以及这60年里，台风如何，暴雨如何，寒潮如何等等。至于这60年是距今2000-2060年，还是2010-2070年，并不是很重要。”

“怪不得这玩意儿变成保护物种了呢！”陈杰豪抚摸着这个大家伙喃喃自语。

“其实不光是研究价值，这个砗磲还有个名字叫做碰不得系列之牢底坐穿贝。”小应哈哈笑着补充。

“在《阿弥陀经》、《称赞净土经》、《般若经》这些佛学着作中都提到的佛教七宝虽然各有所指，但“砗磲”是被通认的至宝之一，但很多人不知道的是在佛教界中所谓的“砗磲”，指的却是深青或紫色的矿石或玉石，代表石类中的某种珍宝之意，并非杀生取壳作为念珠或供养佛菩萨之物品。因为同音同字，很多人错误的认为此“砗磲”和彼“砗磲”是相同的，导致海中的砗磲受到了很多的无妄之灾。”

“对，没错，抛开文玩市场上的价值不谈，砗磲的重要性不仅在于它能为科研提供一些参考，对当地海域的天气变化提供数据。其实它还是我国南海主权维护中的一个重要环节。”

？？？？？这东西还能维护国家主权？

看到大家不信的样子，还没等敖海源说话，旁边听了半天的肖老说话了。

“你们老师真是博学，他说的没错，这东西还真是可以维护国家主权，你们想啊，现在它是国家一级保护动物对吧，既然是国家保护动物我们就得大力进行人工培育，砗磲一旦培育成功，就可以名正言顺的以“保护砗磲、恢复生态”为名义在海域中投放人工养殖的砗磲，由于是这么“环保”的活动，别的国家又不好干涉……再到后来，我们就可以以保护砗磲的名义，建设海岛、开发旅游，甚至建造基础设施、派遣海警，这样一来，南海的很多海岛就会被保护起来，周边那些红眼病的家伙自然就无法再染指了。”

什么，你那船漏水了迫不得已坐落在礁石上？不好意思，那个地方是我国重要保护动物的栖息地，船留下当人工鱼礁，人走，不走也留下来当肥料。

当然，砗磲的优质特性也是其在南海战略发挥关键角色的依托：砗磲不仅是水簇观赏和经济贝类，更是热带珊瑚岛礁重要的造礁、护礁生物，在维护热带珊瑚岛礁生物多样性、岛礁稳固安全等方面发挥重要作用。

而且，一旦砗磲在文玩市场开始火爆，我们还能以保护优秀民族珍宝的名义对砗磲进行更加严格的管理，也更利于我们保护南海主权！

想来偷砗磲？先问问劳资手里的二踢脚劲儿够不够大！！！

对着这个大砗磲七兄妹又是研究又是拍照，好一通折腾，就差给大砗磲掰下来了。

依依不舍的告别肖老，老敖和七兄妹离开了贝壳楼。