Development and application of CSI-AA biogeochemistry reconstructions in deep-sea corals to study decadal-centennial variability in the North Pacific

深海珊瑚 CSI-AA 生物地球化学重建的开发和应用,以研究北太平洋的十年至百年变化

基本信息

  • 批准号:
    1635527
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 68.74万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-09-15 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Oceanic biological-ecosystem variability reflects dynamic physical processes in the ocean. This research aims to use newly-developed, state-of-the-art analyses of the chemical composition of deep-sea corals to examine how biogeochemical changes and shifts in plankton populations are related to environmental changes over the past few centuries. The project focuses on the Northeast Pacific Arc, which includes the Gulf of Alaska and the California Current System (CCS). Here instrumental records of sea surface temperature, sea level pressure, and coastal surface temperature reveal a consistent pattern of multi-decadal-scale changes in the North Pacific Basin. Funding supports training of one graduate student, one postdoctoral fellow, and offers research experiences for UCSC undergraduates, community college students, and high school students. The research team has partnered with the UCSC Seymour Marine Discovery Center to establish a new permanent exhibit highlighting deep-sea corals and climate-related ecosystem change. The central goal of this research is to couple high resolution records of past environments derived from deep-sea proteinaceous corals together with new compound-specific amino acid isotope (CSI-AA) measurements to create reconstructions of both biogeochemical change (e.g., source of nitrogen) and basic plankton ecosystem shifts crossing the Northeast Pacific Arc. Using sediment trap and live-collected samples, the research team will develop a more intimate understanding of, and establish explicit links between export production and the CSI-AA baseline values and patterns recorded in proteinaceous deep-sea corals. They will apply this knowledge to provide new insight into the underlying mechanisms of North East Pacific ecosystem change over the last 300-500 years. Overarching questions guiding this research are: 1) Are there structural, secular, long-term changes in NE Pacific Arc food webs beyond the Pacific Decadal Oscillation?, 2) If yes, how are these reflected in the community structure at the base of the food web?, and 3) How has community structure and sources of nitrate at the base of the food-web shifted in response to these changes?
海洋生物-生态系统的变异性反映了海洋中动态的物理过程。这项研究旨在利用最新开发的、最先进的深海珊瑚化学成分分析来研究过去几个世纪浮游生物种群的生物地球化学变化和转变与环境变化的关系。该项目的重点是东北太平洋弧区,其中包括阿拉斯加湾和加州海流系统(CCS)。在这里,海面温度、海平面气压和海岸表面温度的仪器记录揭示了北太平洋海盆多十年尺度变化的一致模式。基金支持培养一名研究生和一名博士后,并为加州大学洛杉矶分校的本科生、社区大学生和高中生提供研究经验。该研究小组与加州大学西摩海洋发现中心合作,建立了一个新的永久性展览,突出深海珊瑚和与气候相关的生态系统变化。这项研究的中心目标是将来自深海蛋白质珊瑚的过去环境的高分辨率记录与新的特定化合物氨基酸同位素(CSI-AA)测量结合在一起,以重建跨越东北太平洋弧区的生物地球化学变化(例如,氮源)和基本浮游生物生态系统变化。利用沉积物捕捉器和活体采集的样本,研究小组将更深入地了解出口产品和蛋白质类深海珊瑚中记录的CSI-AA基准值和模式之间的明确联系。他们将应用这一知识,为过去300-500年来东北太平洋生态系统变化的潜在机制提供新的见解。指导这项研究的主要问题是:1)东北太平洋弧形食物网在太平洋年代际涛动之外是否存在结构性的、长期的变化?2)如果是,这些变化如何反映在食物网底部的群落结构中?以及3)食物网底部的群落结构和硝酸盐来源是如何随着这些变化而改变的?

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Amino acid δ13C and δ15N patterns from sediment trap time series and deep-sea corals: Implications for biogeochemical and ecological reconstructions in paleoarchives
沉积物捕获时间序列和深海珊瑚的氨基酸 δ13C 和 δ15N 模式:对古档案中生物地球化学和生态重建的影响
  • DOI:
    10.1016/j.gca.2020.12.012
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Shen, Yuan;Guilderson, Thomas P.;Sherwood, Owen A.;Castro, Carmen G.;Chavez, Francisco P.;McCarthy, Matthew D.
  • 通讯作者:
    McCarthy, Matthew D.
Calibrating amino acid δ 13 C and δ 15 N offsets between polyp and protein skeleton to develop proteinaceous deep-sea corals as paleoceanographic archives
校准息肉和蛋白质骨架之间的氨基酸 δ 13 C 和 δ 15 N 偏移,以开发蛋白质深海珊瑚作为古海洋档案
  • DOI:
    10.1016/j.gca.2017.09.048
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    McMahon, Kelton W.;Williams, Branwen;Guilderson, Thomas P.;Glynn, Danielle S.;McCarthy, Matthew D.
  • 通讯作者:
    McCarthy, Matthew D.
Investigating preservation of stable isotope ratios in subfossil deep-sea proteinaceous coral skeletons as paleo-recorders of biogeochemical information over multimillennial timescales
研究亚化石深海蛋白质珊瑚骨骼中稳定同位素比率的保存,作为数千年时间尺度生物地球化学信息的古记录器
  • DOI:
    10.1016/j.gca.2022.09.023
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Glynn, Danielle S.;McMahon, Kelton W.;Sherwood, Owen A.;Guilderson, Thomas P.;McCarthy, Matthew D.
  • 通讯作者:
    McCarthy, Matthew D.
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  • 批准号:
    1061689
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 68.74万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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    $ 68.74万
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    0636905
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    2007
  • 资助金额:
    $ 68.74万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
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    0551481
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 68.74万
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    0502126
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    2005
  • 资助金额:
    $ 68.74万
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 68.74万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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    0425266
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 68.74万
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    0350418
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 68.74万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
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    0214469
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  • 资助金额:
    $ 68.74万
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    2024
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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 68.74万
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    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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    10089491
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 68.74万
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    2024
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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 68.74万
  • 项目类别:
    Fellowship
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