Intraspecific variation and energy channel coupling within a Chilean kelp forest.
Docmac, F, Elliott Smith, E. A., Harrod, C, Newsome, S. D.
https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ecy.3198
La importancia generalizada de los tipos variables de producción primaria, o canales de energía, para las comunidades de consumidores se ha vuelto cada vez más evidente. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a esta alimentación “multicanal” siguen siendo poco comprendidos, especialmente en ecosistemas acuáticos que presentan limitaciones logísticas únicas dada la diversidad de posibles canales de energía. Aquí, utilizamos el análisis isotópico de tejidos a granel junto con el análisis del isótopo de carbono (δ13C) de aminoácidos individuales para caracterizar la contribución relativa de fuentes de energía pelágicas y bentónicas a una comunidad de consumidores en bosques de kelp en el norte de Chile. Medimos δ13C y δ15N en más de 120 muestras; de estas, analizamos los valores de δ13C de seis aminoácidos esenciales (AE) de nueve grupos de productores primarios (n = 41) y 11 taxones representativos de consumidores costeros (n = 56). Utilizando los datos de δ13C de AE, empleamos el análisis discriminante lineal (ADL) para evaluar cuán distintos eran los valores de δ13C de AE entre los pelágicos locales (fitoplancton/materia orgánica particulada) y los bentónicos (kelps, algas rojas y algas verdes). Con este modelo, pudimos clasificar correctamente casi el 90% de las muestras de productores en sus agrupaciones originales, una mejora significativa con respecto al análisis isotópico a granel tradicional. Con esta biblioteca isotópica de AE, generamos distribuciones de probabilidad para las fuentes de producción más importantes para cada consumidor individual y especie utilizando un enfoque de ADL con remuestreo por bootstrap. Encontramos evidencia de alimentación multicanal dentro de la comunidad a nivel de especie. Los invertebrados tendían a concentrarse en una fuente de energía, derivando entre el 13% y el 67% de sus AE de fuentes pelágicas. En contraste, los taxones móviles (peces) en niveles tróficos más altos utilizaron proporciones más equitativas de cada canal, con un rango del 19% al 47% de energía derivada pelágicamente. Dentro de un taxón, la alimentación multicanal fue el resultado de la especialización entre individuos en el uso de los canales de energía, con 37 de 56 consumidores individuales estimados en obtener más del 80% de sus AE de un solo canal. Nuestro estudio revela cómo una técnica isotópica de vanguardia puede caracterizar la dinámica del flujo de energía en las redes tróficas costeras, un tema que históricamente ha sido difícil de abordar. Más ampliamente, nuestro trabajo proporciona un mecanismo para entender cómo puede ocurrir la alimentación multicanal en comunidades costeras, y sugerimos que este patrón se investigue en ecosistemas adicionales.
The widespread importance of variable types of primary production, or energy channels, to consumer communities has become increasingly apparent. However, the mechanisms underlying this “multichannel” feeding remain poorly understood, especially for aquatic ecosystems that pose unique logistical constraints given the diversity of potential energy channels. Here, we use bulk tissue isotopic analysis along with carbon isotope (δ13C) analysis of individual amino acids to characterize the relative contribution of pelagic and benthic energy sources to a kelp forest consumer community in northern Chile. We measured bulk tissue δ13C and δ15N for >120 samples; of these we analyzed δ13C values of six essential amino acids (EAA) from nine primary producer groups (n = 41) and 11 representative nearshore consumer taxa (n = 56). Using EAA δ13C data, we employed linear discriminant analysis (LDA) to assess how distinct EAA δ13C values were between local pelagic (phytoplankton/particulate organic matter), and benthic (kelps, red algae, and green algae) endmembers. With this model, we were able to correctly classify nearly 90% of producer samples to their original groupings, a significant improvement on traditional bulk isotopic analysis. With this EAA isotopic library, we then generated probability distributions for the most important sources of production for each individual consumer and species using a bootstrap-resampling LDA approach. We found evidence for multichannel feeding within the community at the species level. Invertebrates tended to focus on either pelagic or benthic energy, deriving 13–67% of their EAA from pelagic sources. In contrast, mobile (fish) taxa at higher trophic levels used more equal proportions of each channel, ranging from 19% to 47% pelagically derived energy. Within a taxon, multichannel feeding was a result of specialization among individuals in energy channel usage, with 37 of 56 individual consumers estimated to derive >80% of their EAA from a single channel. Our study reveals how a cutting-edge isotopic technique can characterize the dynamics of energy flow in coastal food webs, a topic that has historically been difficult to address. More broadly, our work provides a mechanism as to how multichannel feeding may occur in nearshore communities, and we suggest this pattern be investigated in additional ecosystems.
