Hydrogen isotopic compositions (δD) of fatty acids (FAs) in lake sediments have been widely used in palaeoenvironmental reconstruction, but investigations on FA δD values in algae and submerged plants from natural lakes are still limited, greatly hampering the application and interpretation of their δD values in lacustrine environments. Here, we systematically investigated δD values of short-chain (C14-C18), mid-chain (C20–C24), and long-chain (C26–C30) FAs in four algae and submerged macrophytes, two algal genera Chara and Cladophora and two angiospermous genera Potamogeton and Ruppia, that commonly occur in six lakes on the north-eastern Tibetan Plateau. We obtained the following results: (i) C20–C30 FAs in each algal and submerged plant sample have similar variation patterns in δD values, suggesting that δD values of C20–C30 FAs have consistent responses to their source water δD. In C4-like taxa (Potamogeton, Ruppia, and Chara), the C16 and C26 FAs have minor differences in their δD values, while in the C3-like Cladophora, δD values of C16 FAs are significantly more negative (avg. –48 ± 7‰) than that of the C26 FAs. We propose that different photosynthetic mechanisms in these algae and submerged plants account for the different inter-molecular δD variations between C16 and C26 FAs; (ii) δD values of C26 FAs in the carbonate-coated alga Chara are significantly correlated with the δ18O values of carbonate encrustations – such a co-variance suggests that in addition to lake water, other factors may also influence both lipid synthesis and carbonate encrustation building up in Chara, leading to a significantly positive apparent hydrogen isotope fractionation factors (eFA-W) between C26 FAs of Chara and lake water; (iii) δD values of C26 FAs from Potamogeton, Ruppia and Cladophora are correlated well with lake water δD values (R2 = 0.84, p < 0.001, n = 19), suggesting that the δD values of long-chain FAs potentially record δD variations of lake water with the apparent hydrogen isotope fractionation factors (eFA-W) of C26 FAs ranging from –153‰ to –134‰. Our results highlight the impact of different photosynthetic pathways on the inter-molecular difference of FA δD values in algae and submerged plants and illustrate both the potential and the challenge of applying their FA δD values as a palaeo-hydrology proxy.

中文翻译：

---

青藏高原东北部藻类和沉水植物中脂肪酸δD的分子间变异

湖泊沉积物中脂肪酸（FAs）的氢同位素组成（δD）已被广泛应用于古环境重建，但对天然湖泊藻类和沉水植物中FA δD值的研究仍然有限，极大地阻碍了其δD的应用和解释湖泊环境中的价值。在这里，我们系统地研究了四种藻类和沉水植物、两种藻属 Chara 和 Cladophora 中短链 (C14-C18)、中链 (C20-C24) 和长链 (C26-C30) FA 的 δD 值和Potamogeton 和 Ruppia 两个被子植物属，常见于青藏高原东北部的六个湖泊。我们获得了以下结果：（i）每个藻类和沉水植物样本中的 C20-C30 FAs 在 δD 值方面具有相似的变化模式，表明 C20-C30 FAs 的 δD 值对其源水 δD 具有一致的响应。在类 C4 类群（Potamogeton、Ruppia 和 Chara）中，C16 和 C26 FAs 的 δD 值差异很小，而在类 C3 枝藻类中，C16 FAs 的 δD 值明显更负（平均 –48 7‰)比C26 FAs。我们提出这些藻类和沉水植物中不同的光合作用机制解释了 C16 和 C26 FAs 之间不同的分子间 δD 变化；(ii) 碳酸盐包被的海藻 Chara 中 C26 FAs 的 δD 值与碳酸盐壳的 δ18O 值显着相关——这种协方差表明除了湖水外，其他因素也可能影响脂质合成和碳酸盐壳在查拉建立，导致 Chara 和湖水的 C26 FA 之间的表观氢同位素分馏因子 (eFA-W) 显着为正；(iii) 来自 Potamogeton、Ruppia 和 Cladophora 的 C26 FAs 的 δD 值与湖水 δD 值密切相关（R2 = 0.84，p < 0.001，n = 19），表明长链 FAs 的 δD 值可能记录 δD 变化湖水的表观氢同位素分馏因子 (eFA-W) 的 C26 FAs 范围从 –153‰ 到 –134‰。我们的研究结果突出了不同光合途径对藻类和沉水植物中 FA δD 值的分子间差异的影响，并说明了将其 FA δD 值用作古水文学代理的潜力和挑战。(iii) 来自 Potamogeton、Ruppia 和 Cladophora 的 C26 FAs 的 δD 值与湖水 δD 值密切相关（R2 = 0.84，p < 0.001，n = 19），表明长链 FAs 的 δD 值可能记录 δD 变化湖水的表观氢同位素分馏因子 (eFA-W) 的 C26 FAs 范围从 –153‰ 到 –134‰。我们的研究结果突出了不同光合途径对藻类和沉水植物中 FA δD 值的分子间差异的影响，并说明了将其 FA δD 值用作古水文学代理的潜力和挑战。(iii) 来自 Potamogeton、Ruppia 和 Cladophora 的 C26 FAs 的 δD 值与湖水 δD 值密切相关（R2 = 0.84，p < 0.001，n = 19），表明长链 FAs 的 δD 值可能记录 δD 变化湖水的表观氢同位素分馏因子 (eFA-W) 的 C26 FAs 范围从 –153‰ 到 –134‰。我们的研究结果突出了不同光合途径对藻类和沉水植物中 FA δD 值的分子间差异的影响，并说明了将其 FA δD 值用作古水文学代理的潜力和挑战。表明长链 FAs 的 δD 值可能记录湖水的 δD 变化，C26 FAs 的表观氢同位素分馏因子 (eFA-W) 范围从 –153‰ 到 –134‰。我们的研究结果突出了不同光合途径对藻类和沉水植物中 FA δD 值的分子间差异的影响，并说明了将其 FA δD 值用作古水文学代理的潜力和挑战。表明长链 FAs 的 δD 值可能记录湖水的 δD 变化，C26 FAs 的表观氢同位素分馏因子 (eFA-W) 范围从 –153‰ 到 –134‰。我们的研究结果突出了不同光合途径对藻类和沉水植物中 FA δD 值的分子间差异的影响，并说明了将其 FA δD 值用作古水文学代理的潜力和挑战。