複雑な鉱物相を持つ分類群の骨格炭酸塩の安定同位体比に及ぼす有機物の除去の影響

Effect of removal of organic material on stable isotope values in skeletal carbonate from taxonomic groups with complex mineralogies.

• Marcus M Key
• Abigail M Smith
• Niomi J Phillips
• Jeffrey S Forrester

抄録

理論的根拠:

安定したOとCの同位体比は、過去の環境変化を決定する最も正確な方法の一つであり、将来の環境変化を予測するために使用される。海洋生物からの生物起源炭酸塩は、安定同位体分析のための最も一般的な試料の供給源です。質量分析法で分析する前に、有機物を除去するには、焙煎、漂白、過酸化水素による前処理の3つの一般的な方法のうちの1つを用いて、さまざまな強度と時間で処理します。

RATIONALE: Stable O and C isotope ratios are one of the most accurate ways of determining environmental changes in the past, which are used to predict future environmental change. Biogenic carbonates from marine organisms are the most common source of samples for stable isotope analysis. Before they are analyzed by mass spectrometry, any organic material is traditionally removed by one of three common pretreatment methods: roasting, bleaching, or with hydrogen peroxide at various strengths and durations.

方法:

この研究では、従来の酸消化質量分析法を用いて、前処理を行わない対照のδO値とδC値を、5種類の前処理方法で比較しています。目的は、前処理するかしないかの議論の中で、(1)前処理するかしないかの議論の中で、(2)分類学的に過小評価されているグループからのδO値とδC値に対する最も一般的な前処理方法の影響を評価することである。本研究では、ニュージーランド南部の温帯海洋生物のうち、生物学的に複雑な温帯海洋生物である褐虫類4種、軟体動物4種、節足動物2種、および環状動物、紅藻類、上顎動物、棘皮動物の各1種を分析した（試験板と棘皮は別扱い）。これらの種は、骨格中にアラゴナイト、高・中・低Mgカルサイト(LMC)を析出している。線形混合統計モデルを用いて、前処理と鉱物組成がδO値とδC値に及ぼす影響を比較した。

METHODS: This study compares δ O and δ C values in a control with no pretreatment with five different pretreatment methods using conventional acid digestion mass spectrometry. The objectives are to: assess the impact of the most common pretreatment methods on δ O and δ C values from (1) taxonomically underrepresented groups in previous studies, and (2) those that precipitate a wide range of biomineralogies, in the debate of whether to pretreat or not to pretreat. We analyzed the following biomineralogically complex temperate marine organisms from southern New Zealand: four species of bryozoans, four species of molluscs, two species of arthropods, and one species each of annelid, red alga, brachiopod, and echinoderm (test plates and spines treated separately). These species precipitate aragonite, High-, Intermediate-, and/or Low-Mg calcite (LMC) in their skeletons. We used linear mixed statistical models to compare the effects of the pretreatments and mineralogical composition on the δ O and δ C values.

結果:

焙煎は有機物の除去に最も効果的な前処理であり、軽質水素酸は最も少なかったが、前者は同位体比に対応した影響を与えた。このように、wt% MgCO の高い種に対する焙煎の負の影響は、δC 値でも発生したが、δO 値ではより顕著であった。H O 前処理はいずれも高 wt% MgCO でのδ O 値に有意かつ負の影響を与えた。漂白前処理はいずれもδO値に有意な影響を与えなかった。また、強い負の焙煎効果もあり、より高いwt% MgCO でより顕著になりました。漂白とH OはδC値に有意な影響を与えなかった。

RESULTS: Roasting was the most effective pretreatment for the removal of organic matter, light H O the least, but the former had corresponding impacts on isotope ratios. δ O values were not directly affected by wt% MgCO , but they were significantly affected by the interaction of roasting and wt% MgCO . This same negative effect of roasting on species with higher wt% MgCO occurred in δ C values, but it was much more pronounced in δ O values. Both H O pretreatments significantly and negatively affected δ O values at higher wt% MgCO . Neither bleaching pretreatment significantly affected δ O values. δ C values were most negatively affected in skeletons with high wt% MgCO . There was also a strong negative roasting effect and more so at higher wt% MgCO . Bleaching and H O did not significantly affect δ C values.

結論:

これらの結果に基づいて、また、複雑な鉱物組成の骨格炭酸塩を使用する場合には、過去の研究からの混同された結果、調製の難しさ、および/または同位体の値に有機物の有意な影響がないため、安定同位体分析のための生物原性炭酸塩の前処理を放棄することを検討することをお勧めします。前処理が必要な場合は、特に高い温度と時間での焙煎を避け、最小限の漂白を行い、一般的にOとCの安定同位体分析に高Mgのカルサイト種を使用することは避けてください。漂白を使用する場合は、暴露濃度と暴露時間を明確に示す。

CONCLUSIONS: Based on these results and when using skeletal carbonate of complex mineralogies, we recommend considering the abandonment of pretreatment of biogenic carbonate for stable isotope analysis due to confounded results from previous studies, difficulties with preparation, and/or the absence of significant effects of organic material on isotope values. If pretreatment is necessary, avoid roasting especially at higher temperatures and durations, use minimal bleaching, and in general avoid using High-Mg calcite species in O and C stable isotope studies. If bleaching is used, clearly indicate the concentration and duration of exposure.

This article is protected by copyright. All rights reserved.