Isotopic variability of short-tailed Albatrosses bone collagen (Phoebastria albatrus) in the Bering Sea area during the holocene

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The short-tailed Albatross (Phoebastria albatrus) is a rare bird species today, whose numbers declined significantly in the Holocene due to human fishing activities. Bone remains of albatrosses from archaeological sites of Chukotka, Kamchatka and Aleutian Islands, and from coastal sediments of the Commander Islands were used to analyze the content of stable carbon and nitrogen isotopes in bone collagen. Analysis showed that the isotopic niches of Aleutian and Commander albatrosses diverged during the Holocene. Short-tailed albatrosses of the Aleutian Islands are closer to Holocene albatrosses of Vancouver Island (Canada) by isotopic characteristics.

Full Text

Restricted Access

About the authors

O. A. Krylovich

Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: okrylovich@gmail.com
Russian Federation, Moscow

S. V. Samsonov

Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Email: okrylovich@gmail.com
Russian Federation, Moscow

E. A. Kuzmicheva

Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Email: okrylovich@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. B. Savinetsky

Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Email: okrylovich@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. Брайцева О.А., Литасова С.Н., Пономаренко А.К. Применение тефрохронологических методов для датирования разреза опорной первобытной стоянки на Восточной Камчатке // Вулканология и Сейсмология. 1983. № 5. С. 18—24.
  2. Горлова Е.Н., Крылович О.А., Тиунов А.В., Хасанов Б.Ф., Васюков Д.Д., Савинецкий А.Б. Изотопный анализ как метод таксономической идентификации археозоологического материала // Археология, Этнография и Антропология Евразии. 2015. Т. 43. № 1. С. 110—121. https://doi.org/ 0.17746/ 1563-0102.2015.43.1.110-121
  3. Красная книга РСФСР (Животные). М: Россельхозиздат, 1983. 449 с.
  4. Шунтов В.П. Отряд трубконосые // Птицы СССР. История изучения. Гагары, поганки, трубконосые. М.: Наука, 1982. С. 352—427.
  5. Anderson M.J. Permutational multivariate analysis of variance (PERMANOVA) // Wiley statsref: statistics reference online. 2014. P. 1—15. https://doi.org/10.1002/9781118445112.stat07841
  6. Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing // Journal of the Royal statistical society: series B (Methodological). 1995. V. 57. № 1. P. 289—300. https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1995.tb02031.x
  7. Brooke M. Albatrosses and petrels across the world. Oxford University Press, 2004. 499 p.
  8. Burton R.K., Koch P.L. Isotopic tracking of foraging and long-distance migration in northeastern Pacific pinniped // Oecologia. 1999. V. 119. № 4. P. 578—585.
  9. Carboneras C., Jutglar F., Kirwan G.M. Short-tailed Albatross (Phoebastria albatrus). Birds of the World. Cornell Lab of Ornithology. 2020. https://doi.org/10.2173/bow.shtalb.01
  10. Causey D., Corbett D.G., Lefèvre C., West D.L., Savinetsky A.B., Kiseleva N.K., Khassanov B.F. The palaeoenvironment of humans and marine birds of the Aleutian Islands: three millennia of change // Fisheries Oceanography. 2005. V. 14. P. 259—276. https://doi.org/10.1111/j.1365-2419.2005.00365.x
  11. Crockford S.J. Archaeozoology of Adak Island: 6000 years of subsistence history in the central Aleutians // The People Before: The Geology, Paleoecology and Archaeology of Adak Island, Alaska / British Archaeological Reports International Series. 2012. V. 2322. P. 109—145.
  12. DeNiro M.J., Epstein S. Influence of diet on the distribution of carbon isotopes in animals // Geochimica Et Cosmochimica Acta. 1978. V. 42. № 5. P. 495—506.
  13. DeNiro M.J., Epstein S. Influence of diet on the distribution of nitrogen isotopes in animals // Geochimica Et Cosmochimica Acta. 1981. V. 45. № 3. P. 341—351.
  14. DeNiro M.J. Postmortem preservation and alteration of in vivo bone collagen isotope ratios in relation to palaeodietary reconstruction // Nature. 1985. V. 317. № 6040. P. 806—809.
  15. Dinesman L.G., Kiseleva N.K., Savinetsky A.B., Khassanov B.F. Secular dynamics of coastal zone ecosystems of the north-eastern Chukchi peninsula (Chukotka: cultural layers and natural depositions from the last millennia). 1999. 131 p.
  16. Eda M., Koike H., Kuroo M., Mihara S., Hasegawa H., Higuchi H. Inferring the ancient population structure of the vulnerable albatross Phoebastria albatrus, combining ancient DNA, stable isotope, and morphometric analyses of archaeological samples //Conservation Genetics. 2012. V. 13. P. 143—151. https://doi.org/10.1007/s10592-011-0270-5
  17. Goes J.I., Sasaoka K., Gomes H. do R., Saitoh S., Saino T.A. Comparison of the Seasonality and Interannual Variability of Phytoplankton Biomass and Production in the Western and Eastern Gyres of the Subarctic Pacific Using Multi-Sensor Satellite Data // Journal of Oceanography. 2004. V. 60. P. 75—91. https://doi.org/10.1023/B: JOCE.0000038320.94273.25
  18. Guiry E. Complexities of stable carbon and nitrogen isotope biogeochemistry in ancient freshwater ecosystems: implications for the study of past subsistence and environmental change // Frontiers in Ecology and Evolution/ 2019. V. 7. P. 313. https://doi.org/10.3389/fevo.2019.00313
  19. Guiry E., James M., Cheung C., Royle T.C. Four millennia of long-term individual foraging site fidelity in a highly migratory marine predator // Communications biology. 2022. V. 5. № 1. P. 1—9. https://doi.org/10.1038/s42003-022-03310-2
  20. Guiry E.J., Szpak P. Improved quality control criteria for stable carbon and nitrogen isotope measurements of ancient bone collagen // Journal of Archaeological Science. 2021. V. 132. P. 105416. https://doi.org/10.1016/j.jas.2021.105416
  21. Harrison P.J., Whitney F.A., Tsuda A., Saito H., Tadokoro K. Nutrient and Plankton Dynamics in the NE and NW Gyres of the Subarctic Pacific Ocean // Journal of Oceanography. 2004. V. 60. P. 93—117. https://doi.org/10.1023/B: JOCE.0000038321.57391.2a
  22. Hedges R.E., Clement J.G., Thomas C.D.L., O’connell T.C. Collagen turnover in the adult femoral mid‐shaft: Modeled from anthropogenic radiocarbon tracer measurements // American Journal of Physical Anthropology: The Official Publication of the American Association of Physical Anthropologists. 2007. V. 133. № 2. P. 808—816. https://doi.org/10.1002/ajpa.20598
  23. Hobson K.A., Clark R.G. Assessing avian diets using stable isotopes I: turnover of 13C in tissues // Condor. 1992. V. 94. P. 181—188.
  24. Hobson K.A., Sease J.L., Merrick R.L., Piatt J.F. Investigating trophic relationships of pinnipeds in Alaska and Washington using stable isotope ratios of nitrogen and carbon // Marine Mammal Science. 1997. V. 13. № 1. P. 114—132.
  25. Jackson A.L., Inger R., Parnell A.C., Bearhop S. Comparing isotopic niche widths among and within communities: SIBER–Stable Isotope Bayesian Ellipses in R // Journal of Animal Ecology. 2011. V. 80. № 3. P. 595—602. https://doi.org/10.1111/j.1365—2656.2011.01806.x
  26. Jørkov M.L.S., Heinemeier J., Lynnerup N. Evaluating bone collagen extraction methods for stable isotope analysis in dietary studies // Journal of Archaeological Science. 2007. V. 34. № 11. P 1824—1829. https://doi.org/10.1016/j.jas.2006.12.020
  27. Khasanov B.F., Fitzhugh B., Nakamura T., Okuno M., Hatfield V., Krylovich O.A., Vasyukov D., West D.L., Zendler E., Savinetsky A.B. New data and synthesis of dR estimates from the northern Pacific Ocean // Quaternary Research. 2022. V. 108. P. 150—160. https://doi.org/10.1017/qua.2020.27
  28. Krylovich O.A., Vasyukov D.D., Khasanov B.F., Hatfield V., West D., Savinetsky A.A. Hunter-gatherers subsistence and impact on fauna in the Islands of Four Mountains, Eastern Aleutians, Alaska, over 3000 yr // Quaternary Research. 2019. V. 91. № 3. P. 983—1002. https://doi.org/10.1017/qua.2018.127
  29. Lefèvre C., Corbett D., Crockford S., Czederpiltz J., Partlow M., West D. Faunal remains and intersite comparisons // The People at the End of the World: The Western Aleutians Project and Archaeology of Shemya Island. Alaska Anthropological Association / Eds Corbett, D., West, D., Lefèvre, C.: Monograph Series, Anchorage. 2010. P. 133—157.
  30. Longin R. New method of collagen extraction for radiocarbon dating // Nature. 1971. V. 230. № 5291. P. 241—242.
  31. Martinez Arbizu P. pairwiseAdonis: Pairwise multilevel comparison using adonis // R package version 0.4. 2020. V.1. https://github.com/pmartinezarbizu/pairwiseAdonis
  32. Minagawa M., Wada E. Stepwise enrichment of 15N along food chains: further evidence and the relation between δ15N and animal age // Geochimica et cosmochimica acta. 1984. V. 48. № 5. P. 1135—1140.
  33. Mordy C.W., Stabeno P.J., Ladd C. Zeeman S., Wisegarver D.P., Salo S.A., Hunt G.I. Nutrients and primary production along the eastern Aleutian Archipelago // Fisheries Oceanography. 2005. V. 14. Suppl. 1. P. 55—76. https://doi.org/10.1111/j.1365-2419.2005.00364.x
  34. Oksanen J., Blanchet F., Friendly F., Kindt R., Legendre P., McGlinn D., Minchin P. R., O’Hara R.B., Simpson G. L., Solymos P., Stevens H. H., Szoecs E., Wagner H. Package ‘vegan’. Community ecology package, version 2.5—7. 2019. https://CRAN.R-project.org/package=vegan
  35. Orben R. A., Connor A. J., Suryan R. M., Ozaki K., Sato F., Deguchi T. Ontogenetic changes in at-sea distributions of immature short-tailed albatrosses Phoebastria albatrus // Endangered Species Research. 2018. V. 35. P. 23—37. https://doi.org/10.3354/esr00864
  36. Piatt J. F., Wetzel J., Bell K., DeGange A. R., Balogh G. R., Drew G. S., Geernaert T., Ladd C., Byrd G. V. Predictable hotspots and foraging habitat of the endangered short-tailed albatross (Phoebastria albatrus) in the North Pacific: implications for conservation // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2006. V. 53. № 3—4. P. 387—398. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2006.01.008
  37. R Core Team R: a language and environment for statistical computing. Foundation for Statistical Computing. 2020.
  38. Ramsey C. B. Radiocarbon calibration: from bane to blessing// Radiocarbon. 2023. P. 1—11. https://doi.org/10.1017/RDC.2023.32
  39. Rau G. H., Takahashi T., Marais D. J.D. Latitudinal variations in plankton δ13C: implications for CO2 and productivity in past oceans // Nature. 1989. V. 341. № 6242. P. 516—518.
  40. Reimer P.J., Austin W.E., Bard E., Bayliss A., Blackwell P.G., Ramsey C.B., Butzin M., Cheng H., Edwards R.L., Friedrich M., Grootes P.M., Guilderson T.P., Hajdas I., Heaton T.J., Hogg A.G., Hughen K.A., Kromer B., Manning S.W., Muscheler R., Palmer J.G., Pearson C., van der Plicht J., Reimer R.W., Richards D.A., Scott E.M., Southon J.R., Turney C.S.M., Wacker L., Adolphi F., Buntgen U., Capano M., Fahrni S.M., Fogtmann-Schulz A., Friedrich R., Kohler P., Kudsk S., Miyake F., Olsen J., Reining F., Sakamoto M., Sookdeo A.., Talamo S. The IntCal20 Northern Hemisphere radiocarbon age calibration curve (0—55 cal kBP) // Radiocarbon. 2020. V. 62. № 4. P. 725—757. https://doi.org/10.1017/RDC.2020.41
  41. Savinetsky A.B., West D.L., Antipushina Zh.A., Khassanov B.F., Kiseleva N.K., Krylovich O.A., Pereladov A.M. The reconstruction of ecosystems history of Adak Island (Aleutian Islands) during the Holocene // The People Before: The Geology, Paleoecology and Archaeology of Adak Island, Alaska / British Archaeological Reports International Series. 2012. V. 2322. P. 75—106.
  42. Schell D.M., Barnett B.A. and Vinette K.A. Carbon and nitrogen isotope ratios in zooplankton of the Bering, Chukchi and Beaufort seas // Marine Ecology Progress Series. 1998. V. 162. P. 11—23.
  43. Sigman D., Karsh K., Casciotti K. Ocean process tracers: nitrogen isotopes in the ocean // Encyclopedia of Ocean Science / Eds Steele J. H. et al.: Academic Press, 2009. P. 4139—4152.
  44. Suryan R.M., Sato F., Balogh G.R., Hyrenbach K.D., Sievert P.R., Ozaki K. Foraging destinations and marine habitat use of short-tailed albatrosses: A multi-scale approach using first-passage time analysis // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2006. V. 53. № 3—4. P. 370—386. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2006.01.012
  45. Szpak P., Krippner K., Richards M.P. Effects of Sodium Hydroxide Treatment and Ultrafiltration on the Removal of Humic Contaminants from Archaeological Bone // International Journal of Osteoarchaeology. 2017. V. 27. № 6. P. 1070—1077. https://doi.org/10.1002/oa.2630
  46. Vokhshoori N.L., McCarthy M.D., Collins P.W., Etnier M.A., Rick T., Eda M., Beck J., Newsome S.D. Broader foraging range of ancient short-tailed albatross populations into California coastal waters based on bulk tissue and amino acid isotope analysis // Marine Ecology Progress Series. 2019. V. 610. P. 1—13. https://doi.org/10.3354/meps12839
  47. Walker W.A., Fitzgerald S.M., Collins P.W. Stomach Contents of seven Short-tailed Albatross Phoebastria albatrus in the Eastern North Pacific and Bering Sea // Marine Ornithology. 2015. V. 43. P. 169—172.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map of the study area - North Pacific Ocean. Squares indicate modern breeding colonies of white-backed albatrosses, circles indicate areas for which isotopic variability in collagen is known for white-backed albatross bone collagen from archaeological sites along the North Pacific coast based on literature data (Eda et al, 2012; Vokhshoori et al., 2019; Guiry et al., 2022), arrows - regions with our data on isotopic variability of Holocene white-backed albatross bone collagen. Regions: 1 - Rebun Island (Japan), 2 - Kuril Islands (RF), 3 - Kamchatka (RF), 4 - Commander Islands (RF), 5 - Aleutian Islands (USA), 6 - Chukotka (RF), 7 - Vancouver Island (Canada), 8 - Oregon (USA), 9 - California (USA)

Download (206KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Isotopic variability of bone collagen of white-backed albatrosses from archaeological sites of the North Pacific coast. Values of δ13C (a) and δ15N (b), horizontal line - median, vertical line - interquartile range, grey dots - individual values of each sample; c - mean values and standard deviations of δ13C and δ15N. Regions: 1 - Rebun Island (Japan), 2 - Kuril Islands (RF), 3 - Kamchatka (RF), 4 - Commander Islands (RF), 5 - Aleutian Islands (USA), 6 - Chukotka (RF), 7 - Vancouver Island (Canada), 8 - Oregon (USA), 9 - California (USA)

Download (221KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».