不同方法（SIMS与IRMS）在氧同位素分馏方面的差异：以奇努克鲑鱼耳石为例的探究

《Geochimica et Cosmochimica Acta》：Inter-method differences (SIMS vs. IRMS) in oxygen isotope fractionation: insights from Chinook salmon otoliths

氧同位素稳定（δ1?O）在耳石碳酸盐中的分馏特性被用于重建水温历史。本文通过SIMS和IRMS两种方法对加州鲑鱼幼鱼进行实验室控温实验，发现SIMS测得的δ1?O值较IRMS低1.97‰，导致温度估算存在约10°C的偏差，但两种方法的热灵敏度（斜率）一致。研究表明方法差异（而非物种差异）是分馏方程截距变化的主因，SIMS的高分辨率特性可支持精细水温重建，但需注意有机物质和基质效应的影响。

　　### 一种新的方法用于重建鱼类温度历史

在研究生物钙化物中的稳定氧同位素（δ¹⁸O）时，科学家们发现这些同位素可以作为推断环境温度变化的重要代理。鱼类耳石（耳石）因其在生命周期中持续形成而特别有用，它们可以提供一个时间分辨率高的温度记录。为了更好地理解鱼类的温度变化，研究团队利用两种分析方法——二次离子质谱（SIMS）和同位素比值质谱（IRMS）——对落基山脉鲑鱼（*Oncorhynchus tshawytscha*）的温度依赖性氧同位素分馏方程进行了校准，评估了不同方法对分馏方程的影响，并探讨了这些影响对耳石热测量的潜在意义。

在实验中，幼鱼在受控的淡水条件下饲养了15周，水温分别为11、16和20°C，同时水中的稳定δ¹⁸O值保持在-5.54‰（VSMOW）（±0.10，1 SD）。通过SIMS测量的耳石δ¹⁸O值与环境水温之间存在显著的线性反向关系，表明耳石中氧同位素的分布与环境温度密切相关。研究团队进一步比较了SIMS和IRMS方法在测量同位素值时的差异，发现SIMS测得的δ¹⁸O值平均比IRMS低1.97‰，这可能与样品基质效应和有机成分有关。这种偏移导致了分馏方程的截距差异，进而使基于IRMS的方程在应用于SIMS数据时，重建的温度与实际观测值之间存在约10°C的偏差。然而，两种方法的斜率（热敏感性）高度一致，表明SIMS测得的δ¹⁸O值仍然可以用于推断相对温度变化。

在分析过程中，研究团队还发现SIMS和IRMS方法在耳石δ¹⁸O值的测量上存在显著差异，这种差异不仅影响了重建的温度准确性，还对耳石热测量的可靠性提出了挑战。因此，为了获得更精确的绝对温度重建，研究团队建议使用与特定方法相匹配的分馏方程。尽管SIMS方法在空间分辨率上具有优势，能够提供更高的时间精度，但其校准和样品准备过程较为复杂，需要更多的样本量和更精细的校准，以确保结果的准确性。

研究团队还对不同鱼类的分馏方程进行了比较，发现不同方法之间的差异通常超过了不同物种之间的差异。这一发现强调了在温度重建中使用方法匹配方程的重要性。此外，研究还指出，SIMS方法在重建早期生活阶段的温度历史方面具有独特优势，特别是在评估鱼类对气候变化的适应能力方面。通过使用SIMS技术，科学家们能够更详细地分析耳石的微结构，从而提供更精确的温度变化记录。

总体而言，这项研究不仅为鱼类温度重建提供了一种新的方法，还揭示了不同分析技术对结果的影响。这些发现对于未来的鱼类生态学研究和保护工作具有重要意义，尤其是在气候变化背景下，了解鱼类对环境变化的响应机制是至关重要的。