综述：探索Viviparus贝类（腹足纲）在古气候重建中的潜力：以希腊Trichonida湖的硬质年代学稳定同位素案例研究为例

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Exploring the potential of Viviparus shells (Gastropoda) for palaeoclimate reconstructions: A sclerochronological stable isotope case study from Lake Trichonida, Greece

Viviparus贝壳作为高分辨率气候档案在希腊Trichonida湖的深水湖和浅水湖中表现不同，前者δ1?O与水温强相关，后者受蒸发和水文影响更大，但年轮重建存在系统偏差。

　　

恩妮·舒尔茨（Ennie Schulze）|弗兰克·里德尔（Frank Riedel）|乌尔里希·斯特鲁克（Ulrich Struck）

柏林自由大学地球科学系，Malteserstra?e 74-100，柏林 D-12249，德国

摘要

在欧洲，具有亚季节分辨率的大陆古气候档案仍然有限，这限制了我们对短期环境变化的了解。本研究以希腊Trichonida湖中的淡水腹足类动物Viviparus hellenicus作为潜在的高分辨率气候档案进行研究。该湖是一个位于半干旱地中海地区的大型深湖。通过对贝壳发育过程中稳定同位素模式的分析，发现δ¹⁸O的变化呈现出正弦波状，表明存在年度周期，且季节性偏差较小，并与水温有很强的相关性。这些趋势表明，尽管气候条件为半干旱类型，但在水文条件良好的深水系统中，蒸发作用对同位素的影响有限。相比之下，来自附近浅水区域的贝壳对水源变化和湖水蒸发富集更为敏感，这突显了当地水文条件在塑造同位素信号中的重要作用。虽然这些贝壳能够可靠地记录季节性和年际温度变化，但观察到的δ¹⁸O偏差及种内变异使得绝对温度重建变得复杂。总体而言，只要仔细考虑当地的生态和水文背景，Viviparus贝壳被认为是有前景的大陆气候高分辨率档案。

引言

硬质年代学是高分辨率古气候学的重要工具，能够补充我们对季节到亚季节尺度上气候变化的了解（Peharda等人，2021年）。近年来，人们越来越关注来自研究较少的大陆地区的软体动物（Gr?cke和Gillikin，2008年；Leng和Lewis，2016年；Stringer和Prendergast，2023年）。软体动物贝壳在显生宙时期具有广泛的时空分布，在新生代沉积物中尤为丰富且保存完好。多项硬质年代学研究利用河流-湖泊系统中的腹足类贝壳进行古气候重建（Taft等人，2012年、2013年、2020年；Licht等人，2014年；Wiese等人，2020年；Rice等人，2023年）。这些研究中的稳定同位素数据提供了关于年际和年内水文气候变化的重要信息。然而，解释硬质年代学数据较为复杂，并非所有软体动物都适合用于此类研究（Schmitz和Andreasson，2001年；Shanahan等人，2005年），因为某些软体动物具有生命活动影响、不规则的贝壳生长特征或其他可能扭曲环境信号的因素，从而降低时间分辨率。淡水腹足类家族Viviparidae（新腹足纲）自中侏罗世以来就已进化，并广泛分布于除南美洲和南极洲以外的所有大陆（Stelbrink等人，2020年；Neubauer，2024年）。只有少数研究分析了Viviparidae贝壳的硬质年代学同位素模式（Schmitz和Andreasson，2001年；Spiro等人，2009年）。值得注意的是，两篇未发表的论文（Bugler，2011年；Busche，2016年）展示了其在宏观天气尺度上重建古气候的巨大潜力。)

我们在这里重点关注现存的属Viviparus（Montfort 1810），其贝壳在西古北极地区的新生代和第四纪地层中分布广泛且保存完好（Neubauer等人，2015年；Gl?er，2019年；Stelbrink等人，2020年）。例如，在德国的更新世和更新世沉积物中发现了V. diluviana（Kunth，1865年），在希腊的科斯岛和罗德岛发现了V. brevis（Tournouёr，1876年）、V. rhodensis（Bukowski，1892年），在克罗地亚和塞尔维亚的Slavonia古湖中发现了V. neumayri（Brusina，1874年），以及克罗地亚中部的Viviparus层（Mandic等人，2015年），还有塞尔维亚和匈牙利的沉积物中的Viviparus boeckhi（Halaváts，1888年；Gaudenyi等人，2013年）。

Viviparus物种的寿命大约为2至10年（Fr?mming，1956年；Samochwalenko和Stańczykowska-Piotrowska，1972年；Piechocki，1979年；Jakubik，2012年）。在较低温度下，贝壳生长速度通常会减慢（Fretter和Graham，1976年；Bugler，2011年；Füllenbach等人，2014年；Gl?er，2019年），最终形成“冬季环”（Jakubik，2012年）。然而，生长停止或受阻也可能由不利的营养条件或繁殖活动引起（Van Der Spoel，1958年；Jakubik，2012年）。所有Viviparus物种均为底栖碎屑食性和植食性动物，既能进行啃食也能通过滤食获取食物，并且在其栖息地内具有活跃的移动能力（Cook，1949年；Fr?mming，1956年；Jakubik，2009年，Jakubik，2012年）。

我们的目标是评估Viviparus贝壳作为宏观天气档案的潜力，重点研究东地中海地区，该地区在季节性和详细气候演变方面的研究相对不足（Stringer和Prendergast，2023年）。由于地处亚热带和温带之间的过渡地带，该地区可能特别容易受到气候变化的影响（Beck等人，2018年）。我们首先以希腊Trichonida湖为例进行案例研究，该湖深度较大且地质年代久远（Khondkarian等人，2004年）。我们评估硬质年代学同位素模式在多大程度上能够反映实地数据。这一现代类比有助于解读来自东地中海地区化石Viviparus贝壳的同位素信号。

地质和水文环境

Trichonida湖（也称为Trichonis湖）是希腊最大的天然湖泊，位于希腊西部的Aetolia-Acarnania地区（图1）。该湖盆（图2）形成于一个构造裂谷中，可能形成于中更新世或晚更新世（Economidis和Miller，1990年；Khondkarian等人，2004年）。Trichonida湖位于一个复杂的构造区域（Poulimenos和Doutsos，1997年），其中岩石类型多样，渗透性各异。湖泊周围分布着裂隙发育的中生代岩石...

材料与方法

选择了六个不同的采样地点（图1、图2中的LT站点）。东部地点的人为干扰较少。

水质参数

所有现场水质参数和稳定同位素测量结果汇总在表4中。水温范围为18.8至30.6°C，pH值范围为7.8至8.4，电导率范围为245至460 μS cm^?1。盐度和氧气饱和度也相应变化，其中LT7站点具有最高的电导率和最低的温度。 水中δ¹⁸O的稳定同位素组成范围为?1.34至0.00‰，δ²H的范围为?10.14至?3.40‰。δ²H的标准偏差超过0.20‰的站点需要特别注意解释。

湖水同位素特征

湖水样本的数据特征符合半干旱地区的特点。当地大气降水线的存在表明水体经历了蒸发富集过程（Putman等人，2019年）。LT3和LT7站点显示出最高的d-过剩值，这可能反映了来自Evinos河的地下水流或当地泉水的补给（LT3）以及来自CXI渠道的地下水输入（LT7）。这些站点δ²H的标准偏差（>0.2‰）在解释数据时需要谨慎处理。总体而言，湖水的δ¹⁸O值...

结论

本研究表明，尽管存在系统性的偏差，Viviparus腹足类贝壳仍是地中海湖泊系统中季节性温度变化的有效记录工具。在较深的湖水中，贝壳同位素模式能够捕捉到年度周期，季节性偏差较小，即使在半干旱气候条件下，温度信号也占据主导地位。相比之下，较浅的湖支流对蒸发和水文波动更为敏感，这突显了局部水文条件的重要性...

CRediT作者贡献声明

恩妮·舒尔茨（Ennie Schulze）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、项目管理、调查、数据分析、数据管理。 弗兰克·里德尔（Frank Riedel）：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念构思。 乌尔里希·斯特鲁克（Ulrich Struck）：撰写——审稿与编辑、资源协调、资金获取。

未引用的参考文献

Coplen等人，1983年 德国慕尼黑工业大学地质研究所，2024年 Fry，2006年 希腊地质与矿产勘探研究所（G-IGME），2024年 国际原子能机构（IAEA），2024年 雅典国家天文台，2024年 美国地质调查局（USGS），2014年 Van der Spoel，1958年 Xoplaki，2025年

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢Maike Glos（柏林自由大学）对软体动物贝壳的精心准备工作，感谢Ling Shi和Jan Evers提供的照片，以及Kai Hartmann在编程技术方面的支持。同时感谢柏林自由大学开放获取出版基金的支持。