Abstract Although the Atacama is the oldest and most continuous dry desert on Earth, organic matter (OM) is ubiquitous in its surface sediments. Today, vegetation growth is restricted to the Coastal Cordillera and the Andean foothills, which are predominantly supplied by fog or rainfall. The sources of OM in topsoils of hyperarid regions and deep sediments remain an open question; therefore, we hypothesized that desert plants exhibit specific n-alkane compositions that can be traced in adjacent topsoils and assessed possible OM sources and formation processes in hyperarid regions and soil depths of desert. We determined the n-alkane signatures of plants (n=28), of soil OM in their vicinity, of hyperarid surface sediments (n=82), and of four depth profiles (up to 200 cm). We found that n-alkane distributions in fog-fed plants were dominated in order by nC31, nC29, nC33, and nC27 alkanes, while rain-fed plants were dominated by nC29 and nC31 alkanes. When the ratio of nC27+nC33/nC29+nC31 was applied as a “fog-to-rain n-alkane ratio”, the data in surface soils and sediments below 1200 m a.s.l. (in the west of the desert) indicated fog-influenced formation of organics, while all soils and sediments formed higher than 1200 m a.s.l. (in the center and east of the desert) archived n-alkanes from plants fed by rain. Surprisingly, 75–98% of the desert’s OM was found in deep sediments, even under recent vegetation cover. Hence, our findings indicate that currently vegetation-free hyperarid regions of the Atacama Desert varied in size depending on climate change.

中文翻译：

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阿塔卡马沙漠植物生命的指纹——正构烷烃分析的见解

摘要 虽然阿塔卡马沙漠是地球上最古老、最连续的干旱沙漠，但有机质（OM）在其表层沉积物中无处不在。今天，植被生长仅限于沿海山脉和安第斯山麓，主要由雾或降雨提供。超干旱地区表土和深层沉积物中有机质的来源仍然是一个悬而未决的问题；因此，我们假设沙漠植物表现出特定的正构烷烃成分，可以在相邻的表土中进行追踪，并评估了超干旱地区和沙漠土壤深度中可能的 OM 来源和形成过程。我们确定了植物 (n=28)、附近土壤有机质、超干旱表层沉积物 (n=82) 和四个深度剖面 (高达 200 cm) 的正烷烃特征。我们发现雾饲植物中的正构烷烃分布以 nC31、nC29、nC33 和 nC27 烷烃为主，而雨食植物则以 nC29 和 nC31 烷烃为主。当nC27+nC33/nC29+nC31的比值作为“雾雨正烷烃比”应用时，1200 m asl以下（沙漠西部）表层土壤和沉积物的数据表明受雾影响有机物的形成，而所有土壤和沉积物形成的海拔均高于 1200 米（在沙漠的中心和东部），从雨水喂养的植物中归档了正构烷烃。令人惊讶的是，即使在最近的植被覆盖下，沙漠中 75-98% 的有机质都存在于深层沉积物中。因此，我们的研究结果表明，阿塔卡马沙漠目前没有植被的超干旱地区的大小因气候变化而异。而雨养植物则以 nC29 和 nC31 烷烃为主。当nC27+nC33/nC29+nC31的比值作为“雾雨正烷烃比”应用时，1200 m asl以下（沙漠西部）表层土壤和沉积物的数据表明受雾影响有机物的形成，而所有土壤和沉积物形成的海拔均高于 1200 米（在沙漠的中心和东部），从雨水喂养的植物中归档了正构烷烃。令人惊讶的是，即使在最近的植被覆盖下，沙漠中 75-98% 的有机质都存在于深层沉积物中。因此，我们的研究结果表明，阿塔卡马沙漠目前没有植被的超干旱地区的大小因气候变化而异。而雨养植物则以 nC29 和 nC31 烷烃为主。当nC27+nC33/nC29+nC31的比值作为“雾雨正烷烃比”应用时，1200 m asl以下（沙漠西部）表层土壤和沉积物的数据表明受雾影响有机物的形成，而所有土壤和沉积物形成的海拔均高于 1200 米（在沙漠的中心和东部），从雨水喂养的植物中归档了正构烷烃。令人惊讶的是，即使在最近的植被覆盖下，沙漠中 75-98% 的有机质都存在于深层沉积物中。因此，我们的研究结果表明，阿塔卡马沙漠目前没有植被的超干旱地区的大小因气候变化而异。sl（沙漠西部）表明有机物的形成受雾影响，而所有土壤和沉积物形成的高度超过 1200 m asl（沙漠的中心和东部）都记录了来自雨水喂养的植物的正构烷烃。令人惊讶的是，即使在最近的植被覆盖下，沙漠中 75-98% 的有机质都存在于深层沉积物中。因此，我们的研究结果表明，阿塔卡马沙漠目前没有植被的超干旱地区的大小因气候变化而异。sl（沙漠西部）表明有机物的形成受雾的影响，而所有土壤和沉积物形成的高度超过 1200 m asl（沙漠的中心和东部）都记录了来自雨水喂养的植物的正构烷烃。令人惊讶的是，即使在最近的植被覆盖下，沙漠中 75-98% 的有机质都存在于深层沉积物中。因此，我们的研究结果表明，阿塔卡马沙漠目前没有植被的超干旱地区的大小因气候变化而异。