海洋生物の栄養位置を推定するためのアミノ酸安定窒素同位体比のメタ分析

栄養構造の推定は、複雑な生態系におけるエネルギー経路、捕食、競争に関する情報を取得するために使用される一般的なアプローチです。アミノ酸（AA）化合物特異的窒素（N）同位体分析（CSIA）の適用は、栄養位置（TP）を推定し、多様な生物の関係を摂食するために使用される比較的新しい方法です。ここでは、4つの栄養レベルをカバーする359の海洋種の測定からΔ（15）n AA値の最初のメタ分析を実施し、AA-CSIAのTP推定値を食品、腸内含有量分析に由来する文献値と比較しました。AA栄養濃縮係数（TEF）、または異なる個々のAA間の（15）N濃縮が栄養レベル全体で一定であるかどうか、および複数のAAからΔ（15）n値を含めることがTP推定を改善するかどうかをテストしました。フェニルアラニン（PHE）と比較してグルタミン酸のTEFでは、すべての分類群で平均値が6.6‰であることがわかりました。これは、一般的に適用される7.6‰よりも大幅に低くなっています。生態摂取生態学は、PHEと比較していくつかの栄養AAのTEF値に影響を与えることがわかりました。これは、雑食動物や肉食動物と比較して草食動物のTEF値が大幅に高く、TEF値はアンモニウムと比較して尿素を排出する動物の場合も著しく低かったことがわかりました。Δ（15）n AA値のメタデータを使用した複数のモデル構造の比較に基づいて、AAの数を原則として増加させると、TP推定の精度が改善されることが示されます。このメタ分析は、個々のΔ（15）n AA値を栄養生態学のツールとして使用することの利点と制限を明らかにし、AA-CSIAの食品網研究への将来の適用に関するガイドラインを提供します。

Estimating trophic structures is a common approach used to retrieve information regarding energy pathways, predation, and competition in complex ecosystems. The application of amino acid (AA) compound-specific nitrogen (N) isotope analysis (CSIA) is a relatively new method used to estimate trophic position (TP) and feeding relationships in diverse organisms. Here, we conducted the first meta-analysis of δ(15)N AA values from measurements of 359 marine species covering four trophic levels, and compared TP estimates from AA-CSIA to literature values derived from food items, gut or stomach content analysis. We tested whether the AA trophic enrichment factor (TEF), or the (15)N enrichment among different individual AAs is constant across trophic levels and whether inclusion of δ(15)N values from multiple AAs improves TP estimation. For the TEF of glutamic acid relative to phenylalanine (Phe) we found an average value of 6.6‰ across all taxa, which is significantly lower than the commonly applied 7.6‰. We found that organism feeding ecology influences TEF values of several trophic AAs relative to Phe, with significantly higher TEF values for herbivores compared to omnivores and carnivores, while TEF values were also significantly lower for animals excreting urea compared to ammonium. Based on the comparison of multiple model structures using the metadata of δ(15)N AA values we show that increasing the number of AAs in principle improves precision in TP estimation. This meta-analysis clarifies the advantages and limitations of using individual δ(15)N AA values as tools in trophic ecology and provides a guideline for the future application of AA-CSIA to food web studies.