Східна тропічна північна частина Тихого океану (ETNP) – це велика, стійка та інтенсивна зона мінімуму кисню (OMZ), яка становить майже половину загальної площі глобальних OMZ. У ядрі OMZ (глибина ~350–700 м) розчинений кисень зазвичай знаходиться поблизу або нижче аналітичної межі виявлення сучасних сенсорів (~10 нМ). Круті градієнти кисню вище та нижче ядра OMZ призводять до вертикального структурування мікробних спільнот, які також варіюються між розмірними фракціями, пов'язаними з частинками (PA), та вільноживучими (FL). Тут ми використовуємо секвенування ампліконів 16S (iTags) для аналізу різноманітності та розподілу прокаріотичних популяцій між розмірними фракціями FL та PA, а також у діапазоні окисно-відновних умов навколишнього середовища. Гідрографічні умови в нашій досліджуваній області відрізнялися від тих, що були раніше зареєстровані в ETNP та інших OMZ, таких як ETSP. Слідові концентрації кисню (~0,35 мкМ) були присутні по всьому ядру OMZ у місці відбору проб. Отже, скупчення нітритів, типові для ядрів OMZ, були відсутні, як і послідовності для бактерій anammox (рід BrocadialesКандидатScalindua), які зазвичай зустрічаються на оксидно-аноксичних межах в інших системах. Однак розподіл аміакоокислювальних бактерій (AOB) та архей (AOA) та максимальні швидкості автотрофної асиміляції вуглецю (1,4 мкМ C d–1) збігався з вираженим максимумом концентрації амонію поблизу вершини ядра OMZ. Крім того, представники родуНітроспіна, була присутня домінантна клада нітрит-окислювальних бактерій (NOB), що свідчить про те, що окислення як аміаку, так і нітритів відбувається при слідових концентраціях кисню. Аналіз тесту на подібність (ANOSIM) та неметричного розмірного шкалювання (nMDS) показав, що філогенетичні представлення бактерій та архей суттєво відрізнялися між розмірними фракціями. На основі профілів ANOSIM та iTag, склад угруповань PA менше залежав від переважаючого глибинно-залежного біогеохімічного режиму, ніж фракція FL. Виходячи з присутності AOA, NOB та слідів кисню в ядрі OMZ, ми припускаємо, що нітрифікація є активним процесом в азотному циклі цього регіону ETNP OMZ.
Вступ
У відповідь на постійну зміну клімату та локальну діяльність людини, концентрації розчиненого кисню знижуються у відкритому океані та прибережних морських системах (Брайтбург та ін., 2018). За оцінками, втрати кисню з відкритого океану за останні 60 років перевищують 2% (Шмідтко та ін., 2017), що викликає занепокоєння щодо наслідків розширення зони зі збідненим киснем (Полм'є та Руїс-Піно, 2009). Зони відкритого океану ОМЗ утворюються, коли висока поверхнева первинна продукція підживлює біологічну потребу в кисні в підземних водах, яка перевищує швидкість фізичної вентиляції на глибині. Концентрації кисню у водних товщах ОМЗ можуть мати круті градієнти (оксиклін) вище та нижче ядра, збідненого киснем, створюючи гіпоксичні (зазвичай від 2 до ~90 мкМ), субоксичні (<2 мкМ) та аноксичні (нижче межі виявлення (~10 нМ) шари різних розмірів (Бертаньоллі та Стюарт, 2018). Градієнти кисню призводять до вертикального структурування метазойних та мікробних спільнот і біогеохімічних процесів вздовж цих протяжних оксикліналей (Белмар та ін., 2011).
Деякі з найвищих показників втрати азоту були зафіксовані в ОМЗ східної тропічної північної частини Тихого океану (ETNP) та південної частини Тихого океану (ETSP) (Колбек та ін., 2017;Пенн та ін., 2019), постійно стратифікований басейн Каріако (Монтес та ін., 2013), Аравійське море (Ворд та ін., 2009), та OMZ апвеллінгової системи Бенгела (Кайперс та ін., 2005). У цих системах мікробні процеси канонічної денітрифікації (гетеротрофне відновлення нітратів до проміжних азотних продуктів і часто до газоподібного динітрогену) та анаммоксу (анаеробне окислення амонію) призводять до втрат азоту, що потенційно може обмежити первинне виробництво (Ворд та ін., 2007). Більше того, викиди закису азоту (потужного парникового газу) в океані внаслідок мікробної денітрифікації, що відбувається в океанічних зонах, за оцінками, становлять щонайменше третину світових природних викидів закису азоту (Накві та ін., 2010).
Зона ОМЗ ETNP — це велика, стійка та зростаюча зона мінімуму кисню, яка становить майже половину загальної площі глобальних ОМЗ, розташована між 0–25° північної широти та 75° та 180° західної довготи.Полм'є та Руїс-Піно, 2009;Шмідтко та ін., 2017). Через їх екологічне значення, біогеохімія та мікробне різноманіття різних регіонів OMZ ETNP інтенсивно вивчалися (наприклад,Беман та Керолан, 2013;Дюре та ін., 2015;Ганеш та ін., 2015;Хронопулу та ін., 2017;Пак та ін., 2015;Пен та ін., 2015). Попередні дослідження показують, що розчинений кисень у цьому керні OMZ (глибина ~250–750 м) зазвичай знаходиться поблизу або нижче аналітичних меж виявлення (~10 нМ) (Тіано та ін., 2014;Гарсія-Робледо та ін., 2017). Однак, вздовж північної межі ОМЗ ETNP (розташування місця дослідження ~22° пн. ш.) концентрація кисню на висоті 500 м може досягати середньорічних значень від 10 до 20 мкМ (Полм'є та Руїс-Піно, 2009; Дані з Атласу світового океану 2013)1Під час польової кампанії, про яку повідомляється тут, ми виміряли кисень у ядрі OMZ у достатніх концентраціях (0,35 мкМ) для підтримки аеробних мікробних процесів, таких як окислення амонію та нітритів, та частково пригнічення важливих анаеробних мікробних процесів. Аеробні мікробні процеси були виявлені раніше в, здавалося б, субоксичних або аноксичних шарах ETNP OMZ (Пен та ін., 2015;Гарсія-Робледо та ін., 2017;Пенн та ін., 2019). Однак фактори, що контролюють розподіл та активність певних функціональних груп мікроорганізмів в ОМЗ, ще не повністю вивчені.
Наявність нітрифікаторів, де кисень не виявляється в ОМЗ, можна пояснити нещодавніми зміщеннями вертикального положення оксикліну через епізодичну вертикальну вентиляцію кисню, що може призвести до ефемерних слідових рівнів кисню в ядрах ОМЗ (Мюллер-Каргер та ін., 2001;Уллоа та ін., 2012;Гарсія-Робледо та ін., 2017). Такі тимчасові умови можуть використовуватися аеробними або мікроаерофільними популяціями, включаючи нітрифікатори. Більше того, частинки, що опускаються з епіпелагічної зони (агреговані клітини, фекальні гранули та складні органічні матеріали), можуть містити слідові рівні кисню (Ганеш та ін., 2014). Таким чином, кисень та аеробні мікроби можуть транспортуватися до інакше аноксичних вод, тимчасово дозволяючи аеробним метаболізмам відбуватися разом із частинками. Відомо, що частинки є гарячими точками мікробного біогеохімічного циклу (Саймон та ін., 2002;Ганеш та ін., 2014) і можуть підтримувати контрастні анаеробні або аеробні мікробні процеси, які не спостерігаються у вільноживучому стані (Олдредж та Коен, 1987;Райт та ін., 2012;Сутер та ін., 2018).
У цьому дослідженні ми досліджуємо прокаріотичні спільноти, що населяють північну околицю ОМЗ ETNP, та фактори навколишнього середовища, які ймовірно впливають на їхній вертикальний розподіл, використовуючи секвенування 16S ампліконів (iTags) у поєднанні з багатовимірною статистикою. Ми розглянули дві розмірні фракції: вільноживучу (0,2–2,7 мкм) фракцію та фракцію, пов'язану з частинками (>2,7 мкм, що захоплює частинки, а також клітини протистанів) на різних глибинах вздовж оксикліну, що відповідають різним окисно-відновним умовам.
Ми можемо надати датчики розчиненого кисню з різними параметрами, щоб молекулярну концентрацію можна було контролювати в режимі реального часу. Ласкаво просимо до консультації.
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
Час публікації: 05 липня 2024 р.