Reconstructing energy flow trough modern and historical marine communities: insights from amino acid isotope analysis.
Elliott Smith, E. A.
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La moneda fundamental de la vida es la energía. Los organismos necesitan energía para crecer, sobrevivir y reproducirse. Comprender cómo los consumidores adquieren energía es, por lo tanto, un aspecto fundamental de la investigación biológica. Esto es especialmente importante en la era moderna, ya que los impactos de los efectos antropogénicos en curso serán mediadas o amplificados a través de las redes tróficas. En este estudio, exploro cómo el análisis isotópico de aminoácidos individuales —una técnica nueva en los estudios ecológicos— puede utilizarse para rastrear el flujo de energía a través de las comunidades animales en períodos modernos y antiguos. En particular, me concentro en las redes tróficas de bosques de kelp, que son ecosistemas marinos costeros altamente vulnerables a los impactos humanos. Exploro la importancia del kelp (macroalgas de la familia Laminariales) como fuente de energía para los consumidores en localidades tan diversas como el Parque Nacional Katmai, Alaska, y Antofagasta, Chile. También examino cómo ha cambiado la ecología de una especie importante de bosque de kelp, la nutria marina (Enhydra lutris), a lo largo del tiempo en California. Finalmente, empleo una perspectiva bioquímica para identificar los mecanismos que impulsan las diferencias entre los valores isotópicos de los productores. Mi disertación demuestra que las mediciones isotópicas de aminoácidos pueden utilizarse para identificar con confianza la energía derivada del kelp en los consumidores a través del espacio y el tiempo. Usando esta metodología, encuentro que, en diferentes localidades y regiones oceanográficas, el kelp es vital para los consumidores como fuente de energía. Mi trabajo destaca la importancia de entender el flujo de energía a través de las redes tróficas y cómo este conocimiento puede ayudar a proteger y gestionar mejor los sistemas biológicos.
The fundamental currency of life is energy. Organisms need energy to grow, to survive and to reproduce. Understanding the acquisition of energy by consumers is thus a foundational aspect of biological research. This is especially important in the modern era, as impacts of ongoing anthropogenic effects will be mediated or amplified through food webs. Here, I explore how isotopic analysis of individual amino acids – a technique new to ecological studies – can be used to trace energy flow through animal communities in modern and ancient time periods. In particular, I focus on kelp forest food webs, which are nearshore marine ecosystems highly vulnerable to human impacts. I explore how important kelp (macroalgae in family Laminariales) are as an energy source to consumers from localities as diverse as Katmai National Park, Alaska, and Antofagasta, Chile. I also examine how the ecology of an important kelp forest species, the sea otter (Enhydra lutris) has changed over time in California. Finally, I employ a biochemical perspective to identify the mechanisms driving differences among producer isotopic values. My dissertation demonstrates that amino acid isotopic measurements can be used to confidently identify kelp-derived energy in consumers across space and time. Using this, I find that across different localities and oceanographic regions, kelp is vitally important to consumers as a source of energy. My work highlights the importance of understanding energy flow through food webs, and how this knowledge can help to better protect and manage biological systems.
