River corridor metabolomes reflect organic matter (OM) processing that drives aquatic biogeochemical cycles. Recent work highlights the power of ultrahigh-resolution mass spectrometry for understanding metabolome composition and river corridor metabolism. However, there have been no studies on the global chemogeography of surface water and sediment metabolomes using ultrahigh-resolution techniques. Here, we describe a community science effort from the Worldwide Hydrobiogeochemistry Observation Network for Dynamic River Systems (WHONDRS) consortium to characterize global metabolomes in surface water and sediment that span multiple stream orders and biomes. We describe the distribution of key aspects of metabolomes including elemental groups, chemical classes, indices, and inferred biochemical transformations. We show that metabolomes significantly differ across surface water and sediment and that surface water metabolomes are more rich and variable. We also use inferred biochemical transformations to identify core metabolic processes shared among surface water and sediment. Finally, we observe significant spatial variation in sediment metabolites between rivers in the eastern and western portions of the contiguous United States. Our work not only provides a basis for understanding global patterns in river corridor biogeochemical cycles but also demonstrates that community science endeavors can enable global research projects that are unfeasible with traditional research models.

中文翻译：

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利用社区科学揭示河流代谢组的全球化学地理

河道的代谢物反映了驱动水生生物地球化学循环的有机物（OM）处理。最近的工作强调了超高分辨率质谱对理解代谢组组成和河流走廊代谢的作用。但是，还没有使用超高分辨率技术对地表水和沉积物代谢组的全球化学地理学进行研究。在这里，我们描述了来自全球动态河流系统水生地球化学观测网络（WHONDRS）财团的社区科学工作，以表征跨越多个水流阶和生物群落的地表水和沉积物中的全球代谢组。我们描述了代谢组学的关键方面的分布，包括元素组，化学类别，指数和推断的生化转化。我们表明，地表水和沉积物之间的代谢组明显不同，地表水的代谢组更丰富和可变。我们还使用推断的生化转化来识别地表水和沉积物之间共享的核心代谢过程。最后，我们在美国东部和西部的河流之间观察到沉积物代谢产物的显着空间变化。我们的工作不仅为了解河流走廊生物地球化学循环中的全球模式提供了基础，而且还证明了社区科学的努力可以实现传统研究模式无法实现的全球研究项目。我们还使用推断的生化转化来识别地表水和沉积物之间共享的核心代谢过程。最后，我们在美国东部和西部的河流之间观察到沉积物代谢产物的显着空间变化。我们的工作不仅为了解河流走廊生物地球化学循环中的全球模式提供了基础，而且还证明了社区科学的努力可以实现传统研究模式无法实现的全球研究项目。我们还使用推断的生化转化来识别地表水和沉积物之间共享的核心代谢过程。最后，我们在美国东部和西部的河流之间观察到沉积物代谢产物的显着空间变化。我们的工作不仅为了解河流走廊生物地球化学循环中的全球模式提供了基础，而且还证明了社区科学的努力可以实现传统研究模式无法实现的全球研究项目。