一个有关双壳贝类贝壳年轮纹可能的形成机理.PDF

中国科学: 生命科学 2011 年 第41 卷 第1 期: 46 ~ 52 SCIENTIA SINICA Vitae SCIENCE CHINA PRESS 论 文 一个有关双壳贝类贝壳年轮纹可能的形成机理 ① ③ ① ① ① ①②* ①②* 刘晓军 , 闫振广 , 郑桂兰 , 张贵友 , 王洪钟 , 谢莉萍 , 张荣庆 ① 清华大学生命科学学院, 海洋生物技术研究所, 北京 100084; ② 清华大学生命科学学院, 蛋白质科学教育部重点实验室, 北京 100084; ③ 中国环境科学研究院, 国家环境保护化学品生态效应与风险评估重点实验室, 北京 100012 * 联系人, E-mail: lpxie@; rqzhang@ 收稿日期: 2010-09-27; 接受日期: 2010-12-06 国家自然科学基金(批准号: U0831001,和国家高技术研究发展计划(批准号: 2010CB126405, 2010AA09Z405)资助项目 摘要 在合浦珠母贝中, 发现了一个边缘部分正在生长中的贝壳. 该贝壳边缘部分具有独特 关键词 的超微结构, 在棱柱层中存在中空的尚未被碳酸钙填充的有机鞘, 更为独特的是在该边缘部位 双壳贝类 贝壳超微结构 发现珍珠层的存在. 与正常贝壳比较, 这一独特贝壳的边缘处于急速生长中. 为了解释这些现 壳内年轮纹 象, 假设了贝壳“跳跃式生长” 的概念. 当外套膜相对于贝壳的位置发生变化时, 贝壳即进入跳 棱柱层 跃式生长. 具体表现为贝壳内表面原有的生长点在很短的时间内沿着贝壳的生长方向向前移 珍珠层 动一段距离. 跳跃式生长解释了本研究发现的独特结构以及在一般贝壳中年轮纹的形成. 贝壳 的年轮纹就是由跳跃式生长引起的贝壳超微结构的不连续造成的. 珍珠贝(Pinctada maxima) 的贝壳由珍珠层和棱 使得研究很长一段时间的环境变化成为可能[16]; 其 柱层两个矿化层组成. 在纵切面上, 存在贯穿这两层 次, 贝类的分布极为广泛, 淡水湖泊或河流、入海口、 的壳内年轮纹, 与树的年轮和珊瑚的年生长带非常 海滨、深海和某些极端环境, 如海底火山口等[11,17,18], 相似[1~3]. 年轮纹以用来确定贝体的年龄[4~6]. 纵切面 都有贝类的存在, 更重要的是同一种贝壳往往能存 上相邻的两条年轮纹之间的高度就是贝壳在一年内 在于不同的环境中. 从而可以通过贝壳的年轮图案 生长的增量[7,8]. 这使得贝壳的年生长速率成为一个 研究当前以及历史的地理气候变化[19]. 同时, 同一贝 可以准确测定的变量, 通过它可以研究环境的变化[9]. 类物种的年轮图案可以用来研究生物对不同环境的 例如, 贝壳的生长速率就是随着温度以及食物供应 适应; 再次, 贝类的物种资源极其丰富, 仅就海洋双 变化的[2,10]. 这些方法及研究结果已被应用于地球化 壳贝类而言, 就存在大约 2 万种. 通过积累单个种群 学和生态学的研究, 特别是生物体对生物、污染和环 贝