智利沿海水域中颗粒有机物的δ13C和δ15N值的等值线图

《Ecosystems》：Isoscapes of Particulate Organic Matter δ13C and δ15N Values in Chilean Coastal Waters

　　

摘要

稳定同位素分析是现代海洋生态学中广泛使用的一种强大工具。然而，其有效性取决于研究人员能否考虑基线值的时空变异性，例如，这有助于正确解读海洋生态系统中的食物网动态或动物迁移情况。在这里，我们首次基于观测数据绘制了东南太平洋区域（涵盖智利海岸线约2300公里的范围内）颗粒有机物（POM）的δ¹³C和δ¹⁵N同位素分布图。这些POM样本是在2017年至2018年间进行的四次研究考察中收集的，覆盖了三个不同纬度带。我们利用贝叶斯层次建模框架，结合现场数据和卫星提供的环境信息，预测了δ¹³C_POM和δ¹⁵N_POM的空间变化。由于各站点之间的时间重叠有限，这些预测结果代表了2017年至2018年的整体同位素基线情况，而非特定季节的数据。研究结果显示存在纬度梯度：δ¹³C值随纬度增加而升高，δ¹⁵N值随纬度增加而降低（即向南递减）。最佳拟合模型分别解释了61%（δ¹³C）和44%（δ¹⁵N）的空间变异性。叶绿素-a浓度在这两种同位素分布图中都显示出最一致的环境影响因素，这突显了初级生产力在塑造同位素基线时的重要作用。盐度也与δ¹⁵N的空间变化相关，表明水体结构及区域氮循环过程对此有显著影响。通过SPDE组分捕捉到的空间结构化变异进一步表明，大规模海洋过程对同位素模式的形成起到了作用，超出了已测量的环境协变量的范围。这些发现表明，智利海岸线的同位素基线存在系统性变化，并揭示了洪堡洋流系统内碳和氮同位素动态所受的不同环境控制因素。这些同位素分布图为研究东南太平洋地区的营养生态、动物迁移、生态系统连通性及地理分布提供了重要的参考依据。