Pacificul de Nord Tropical de Est (ETNP) este o zonă minimă de oxigen (OMZ) vastă, persistentă și în creștere, care reprezintă aproape jumătate din suprafața totală a OMZ-urilor globale. În nucleul OMZ (∼350–700 m adâncime), oxigenul dizolvat este de obicei aproape sau sub limita de detecție analitică a senzorilor moderni (∼10 nM). Gradienții abrupți de oxigen deasupra și dedesubtul nucleului OMZ duc la structurarea verticală a comunităților microbiene care variază, de asemenea, între fracțiile de dimensiuni asociate particulelor (PA) și cele ale organismelor cu viață liberă (FL). Aici, folosim secvențierea ampliconilor 16S (iTags) pentru a analiza diversitatea și distribuția populațiilor procariote între fracțiile de dimensiuni FL și PA și în gama de condiții redox ambientale. Condițiile hidrografice din zona noastră de studiu au fost distincte de cele raportate anterior în ETNP și în alte OMZ-uri, cum ar fi ETSP. Concentrațiile de urme de oxigen (∼0,35 μM) au fost prezente în întregul nucleu OMZ la locația noastră de prelevare. În consecință, acumulările de nitriți raportate în mod obișnuit pentru miezurile OMZ au fost absente, la fel ca și secvențele pentru bacteriile anammox (genul Brocadiales).CandidatScalindua), care se găsesc în mod obișnuit peste limitele oxico-anoxice în alte sisteme. Cu toate acestea, distribuțiile bacteriilor oxidante de amoniac (AOB) și ale archaea (AOA) și ratele maxime de asimilare autotrofă a carbonului (1,4 μM C d–1) a coincis cu un maxim pronunțat al concentrației de amoniu în apropierea vârfului miezului OMZ. În plus, membrii genuluiNitrospina, o cladă bacteriană dominantă oxidantă de nitriți (NOB) a fost prezentă, sugerând că atât oxidarea amoniacului, cât și a nitriților au loc la concentrații urme de oxigen. Analiza testului de similaritate (ANOSIM) și a scalării dimensionale non-metrice (nMDS) au relevat că reprezentările filogenetice bacteriene și arheale au fost semnificativ diferite între fracțiile de dimensiuni. Pe baza profilelor ANOSIM și iTag, compoziția ansamblurilor de PA a fost mai puțin influențată de regimul biogeochimic predominant dependent de adâncime decât fracția FL. Pe baza prezenței AOA, NOB și a urmelor de oxigen în nucleul OMZ, sugerăm că nitrificarea este un proces activ în ciclul azotului din această regiune a OMZ ETNP.
Introducere
Ca răspuns la schimbările climatice continue și la activitățile umane localizate, concentrațiile de oxigen dizolvat au scăzut în oceanul deschis și în sistemele marine de coastă (Breitburg și colab., 2018). Pierderea estimată de oxigen din oceanul deschis în ultimii 60 de ani depășește 2% (Schmidtko și colab., 2017), creând îngrijorări cu privire la consecințele extinderii zonei sărăcite în oxigen (Paulmier și Ruiz-Pino, 2009). ZOM-urile din oceanul deschis se formează atunci când producția primară de suprafață ridicată alimentează cererea biologică de oxigen în apele subterane, care depășește ratele de ventilație fizică la adâncime. Concentrațiile de oxigen din coloanele de apă ale ZOM-urilor pot avea gradienți abrupți (oxiclină) deasupra și dedesubtul miezului sărăcit în oxigen, creând straturi hipoxice (de obicei între 2 și ~90 μM), suboxice (<2 μM) și anoxice (sub limita de detecție (~10 nM)) de dimensiuni variabile.Bertagnolli și Stewart, 2018). Gradienții de oxigen duc la structurarea verticală a comunităților de metazoare și microbiene și la procese biogeochimice de-a lungul acestor oxicline extinse (Belmar și colab., 2011).
Unele dintre cele mai mari rate de pierdere de azot au fost înregistrate în zonele marine organizate (OMZ) din Pacificul de Nord tropical de est (ETNP) și Pacificul de Sud (ETSP).Callbeck și colab., 2017;Penn și colab., 2019), bazinul Cariaco permanent stratificat (Montes și colab., 2013), Marea Arabiei (Ward și colab., 2009) și zona organică organizată (OMZ) a sistemului de upwelling Benguela (Kuypers și colab., 2005În aceste sisteme, procesele microbiene de denitrificare canonică (reducerea heterotrofă a nitraților la intermediari de azot și adesea la dinazot gazos) și anammox (oxidarea anaerobă a amoniului) duc la pierderi de azot care pot limita potențial producția primară (Ward și colab., 2007). Mai mult, se estimează că emisiile de protoxid de azot oceanic (un gaz cu efect de seră puternic) provenite din denitrificarea microbiană care are loc în zonele procesate organic (OMZ) reprezintă cel puțin o treime din emisiile naturale de protoxid de azot la nivel global (Naqvi și colab., 2010).
OMZ ETNP este o zonă minimă de oxigen extinsă, persistentă și în creștere, care reprezintă aproape jumătate din suprafața totală a OMZ-urilor globale, este situată între 0–25°N latitudine și 75° și 180°V longitudine.Paulmier și Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko și colab., 2017). Datorită importanței lor ecologice, biogeochimia și diversitatea microbiană a diferitelor regiuni OMZ ale ETNP au fost studiate intensiv (de exemplu,Beman și Carolan, 2013;Duret și colab., 2015;Ganesh și colab., 2015;Chronopoulou și colab., 2017;Pack și colab., 2015;Peng și colab., 2015Studiile anterioare arată că oxigenul dizolvat în acest nucleu OMZ (adâncime de ~250–750 m) este de obicei aproape de sau sub limitele de detecție analitică (∼10 nM) (Tiano și colab., 2014;Garcia-Robledo și colab., 2017). Cu toate acestea, de-a lungul marginii nordice a OMZ a ETNP (amplasarea locului de studiu la ~22°N), concentrațiile de oxigen la 500 m pot atinge medii anuale între 10 și 20 μM (Paulmier și Ruiz-Pino, 2009; Date din Atlasul Oceanic Mondial 2013)1În timpul campaniei de teren raportate aici, am măsurat oxigenul în miezul OMZ la concentrații suficiente (0,35 μM) pentru a susține procesele microbiene aerobe, cum ar fi oxidarea amoniului și nitriților, și pentru a inhiba parțial procesele microbiene anaerobe importante. Procesele microbiene aerobe au fost detectate anterior în straturi aparent suboxice sau anoxice ale OMZ ETNP (Peng și colab., 2015;Garcia-Robledo și colab., 2017;Penn și colab., 2019). Cu toate acestea, factorii care controlează distribuția și activitățile anumitor grupuri funcționale de microorganisme din OMZ-uri nu sunt încă pe deplin înțeleși.
Prezența nitrificatorilor în care oxigenul este nedetectabil într-o OMZ poate fi explicată prin deplasările recente ale poziției verticale a oxiclinei din cauza ventilației verticale episodice cu oxigen, care poate duce la niveluri efemere de urme de oxigen în nucleele OMZ (Muller-Karger și colab., 2001;Ulloa și colab., 2012;Garcia-Robledo și colab., 2017Astfel de condiții tranzitorii pot fi exploatate de populații aerobe sau microaerofile, inclusiv nitrificatori. Mai mult, particulele care se scufundă din epipelagic (celule agregate, pelete fecale și materiale organice complexe) pot conține urme de oxigen (Ganesh și colab., 2014). Astfel, oxigenul și microbii aerobi pot fi transportați în ape altfel anoxice, permițând temporar metabolismelor aerobe să se desfășoare în asociere cu particulele. Se știe că particulele sunt puncte fierbinți ale ciclului biogeochimic microbian (Simon și colab., 2002;Ganesh și colab., 2014) și poate susține procese microbiene anaerobe sau aerobe contrastante care nu sunt observate în stare liberă (Alldredge și Cohen, 1987;Wright și colab., 2012;Suter și colab., 2018).
În prezentul studiu, investigăm comunitățile procariote care ocupă marginea nordică a zonei organice organizaționale (OMZ) a ETNP și factorii de mediu care probabil influențează distribuțiile lor verticale, utilizând secvențierea ampliconilor 16S (iTags) cuplată cu statistici multivariate. Am examinat două fracții de dimensiuni; fracția de organisme cu viață liberă (0,2–2,7 μm) și fracția asociată particulelor (>2,7 μm, care captează particule, precum și celule protistan) la adâncimi multiple de-a lungul oxiclinei, care corespund unor condiții redox distincte.
Putem furniza senzori de oxigen dizolvat cu diferiți parametri, astfel încât concentrația moleculară să poată fi monitorizată în timp real. Vă invităm să ne consultați.
https://www.alibaba.com/product-detail/Wifi-4G-Gprs-RS485-4-20mA_1600559098578.html?spm=a2747.product_manager.0.0.169671d29scvEu
https://www.alibaba.com/product-detail/Maintenance-Free-Fluorescence-Optical-Water-Dissolved_1600257132247.html?spm=a2747.product_manager.0.0.169671d29scvEu
Data publicării: 05 iulie 2024