Istočni tropski sjeverni Pacifik (ETNP) je velika, postojana i intenzivirajuća zona minimalne koncentracije kisika (OMZ) koja čini gotovo polovicu ukupne površine globalnih OMZ-ova. Unutar jezgre OMZ-a (dubina od ∼350–700 m), otopljeni kisik je obično blizu ili ispod analitičke granice detekcije modernih senzora (∼10 nM). Strmi gradijenti kisika iznad i ispod jezgre OMZ-a dovode do vertikalnog strukturiranja mikrobnih zajednica koje se također razlikuju između frakcija veličine povezanih s česticama (PA) i slobodno živih (FL) mikroba. Ovdje koristimo sekvenciranje 16S amplikona (iTags) za analizu raznolikosti i distribucije prokariotskih populacija između frakcija veličine FL i PA te unutar raspona ambijentalnih redoks uvjeta. Hidrografski uvjeti na našem području istraživanja razlikovali su se od onih prethodno zabilježenih u ETNP-u i drugim OMZ-ovima, kao što je ETSP. Koncentracije kisika u tragovima (∼0,35 μM) bile su prisutne u cijeloj jezgri OMZ-a na našem mjestu uzorkovanja. Posljedično, akumulacije nitrita koje se obično primjećuju za OMZ jezgre nisu bile prisutne, kao ni sekvence za anammox bakterije (rod Brocadiales)KandidatScalindua), koje se obično nalaze preko oksično-anoksičnih granica u drugim sustavima. Međutim, distribucija bakterija koje oksidiraju amonijak (AOB) i arheja (AOA) te maksimalne brzine autotrofne asimilacije ugljika (1,4 μM C d–1) podudarao se s izraženim maksimumom koncentracije amonijaka blizu vrha jezgre OMZ-a. Osim toga, članovi rodaNitrospina, dominantna klada bakterija koje oksidiraju nitrite (NOB) bila je prisutna, što sugerira da se i oksidacija amonijaka i nitrita javlja pri tragovima kisika. Analiza testa sličnosti (ANOSIM) i nemetričkog dimenzionalnog skaliranja (nMDS) otkrila je da su se bakterijski i arhealni filogenetski prikazi značajno razlikovali između frakcija veličine. Na temelju ANOSIM i iTag profila, sastav PA zajednica bio je manje pod utjecajem prevladavajućeg biogeokemijskog režima ovisnog o dubini nego frakcija FL. Na temelju prisutnosti AOA, NOB i tragova kisika u jezgri OMZ-a sugeriramo da je nitrifikacija aktivan proces u ciklusu dušika ove regije ETNP OMZ-a.
Uvod
Kao odgovor na stalne klimatske promjene i lokalizirane ljudske aktivnosti, koncentracije otopljenog kisika smanjuju se na otvorenom oceanu i u obalnim morskim sustavima (Breitburg i dr., 2018.). Procijenjeni gubitak kisika s otvorenog oceana tijekom proteklih 60 godina prelazi 2% (Schmidtko i sur., 2017.), što stvara zabrinutost zbog posljedica širenja zone osiromašene kisikom (Paulmier i Ruiz-Pino, 2009.). OMZ-ovi otvorenog oceana nastaju kada visoka primarna produkcija na površini potiče biološku potražnju za kisikom u podzemnim vodama koja premašuje brzinu fizičke ventilacije na dubini. Koncentracije kisika u vodenim stupcima OMZ-a mogu imati strme gradijente (oksiklina) iznad i ispod jezgre osiromašene kisikom, stvarajući hipoksične (obično između 2 i ~90 μM), suboksične (<2 μM) i anoksične (ispod granice detekcije (~10 nM) slojeve različitih dimenzija)Bertagnolli i Stewart, 2018.). Gradijenti kisika dovode do vertikalnog strukturiranja metazojskih i mikrobnih zajednica te biogeokemijskih procesa duž ovih opsežnih oksiklina (Belmar i sur., 2011.).
Neke od najvećih stopa gubitka dušika zabilježene su u OMZ-ima istočnog tropskog sjevernog Pacifika (ETNP) i južnog Pacifika (ETSP).Callbeck i sur., 2017.;Penn i sur., 2019.), trajno stratificirani bazen Cariaco (Montes i sur., 2013.), Arapsko more (Ward i sur., 2009.) i OMZ uzlaznog sustava Benguela (Kuypers i sur., 2005.). U tim sustavima, mikrobni procesi kanonske denitrifikacije (heterotrofna redukcija nitrata do dušikovih međuprodukata i često do plinovitog didušika) i anammoxa (anaerobna amonijeva oksidacija) dovode do gubitaka dušika koji potencijalno mogu ograničiti primarnu proizvodnju (Ward i sur., 2007.). Štoviše, procjenjuje se da oceanske emisije dušikovog oksida (snažnog stakleničkog plina) iz mikrobne denitrifikacije koja se događa u OMZ-ovima čine najmanje jednu trećinu globalnih prirodnih emisija dušikovog oksida (Naqvi i sur., 2010.).
ETNP OMZ je velika, trajna i intenzivirajuća zona minimalne količine kisika koja čini gotovo polovicu ukupne površine globalnih OMZ-ova, smještena između 0–25° sjeverne geografske širine i 75 i 180° zapadne geografske dužine.Paulmier i Ruiz-Pino, 2009.;Schmidtko i sur., 2017.). Zbog njihove ekološke važnosti, biogeokemija i mikrobna raznolikost različitih ETNP OMZ regija intenzivno su proučavane (npr.Beman i Carolan, 2013.;Duret i sur., 2015.;Ganesh i sur., 2015.;Chronopoulou i dr., 2017.;Pack i sur., 2015.;Peng i sur., 2015.). Prethodne studije pokazuju da je otopljeni kisik u ovoj jezgri OMZ-a (dubina od ∼250–750 m) obično blizu ili ispod analitičkih granica detekcije (∼10 nM) (Tiano i sur., 2014.;Garcia-Robledo i dr., 2017.). Međutim, duž sjevernog ruba OMZ-a ETNP-a (lokacija mjesta istraživanja ∼22°N) koncentracije kisika na 500 m mogu doseći godišnje prosjeke između 10 i 20 μM (Paulmier i Ruiz-Pino, 2009.; Podaci iz Atlasa svjetskog oceana 2013.)1Tijekom terenske kampanje o kojoj se ovdje izvještava, izmjerili smo kisik u jezgri OMZ-a u dovoljnim koncentracijama (0,35 μM) za podršku aerobnim mikrobnim procesima, poput oksidacije amonijaka i nitrita, te djelomično inhibiranje važnih anaerobnih mikrobnih procesa. Aerobni mikrobni procesi prethodno su otkriveni u naizgled suboksičnim ili anoksičnim slojevima ETNP OMZ-a (Peng i sur., 2015.;Garcia-Robledo i dr., 2017.;Penn i sur., 2019.). Međutim, čimbenici koji kontroliraju distribuciju i aktivnosti specifičnih funkcionalnih skupina mikroorganizama u OMZ-ima još nisu u potpunosti shvaćeni.
Prisutnost nitrifikatora gdje je kisik nedetektibilan u OMZ-u može se objasniti nedavnim pomacima vertikalnog položaja oksiklina zbog epizodne vertikalne ventilacije kisikom, što može dovesti do kratkotrajnih tragova kisika unutar jezgri OMZ-a (Müller-Karger i dr., 2001.;Ulloa i sur., 2012.;Garcia-Robledo i dr., 2017.). Takve prolazne uvjete mogu iskoristiti aerobne ili mikroaerofilne populacije, uključujući nitrifikatore. Štoviše, čestice koje tonu iz epipelagalnog sloja (agregirane stanice, fekalne kuglice i složeni organski materijali) mogu sadržavati tragove kisika (Ganesh i sur., 2014.). Dakle, kisik i aerobni mikrobi mogu se transportirati u inače anoksične vode, privremeno omogućujući aerobnim metabolizmima da se odvijaju u suradnji s česticama. Poznato je da su čestice žarišta mikrobnog biogeokemijskog ciklusa (Simon i sur., 2002.;Ganesh i sur., 2014.) i mogu podržati kontrastne anaerobne ili aerobne mikrobne procese koji se ne opažaju u slobodnom stanju (Alldredge i Cohen, 1987.;Wright i sur., 2012.;Suter i sur., 2018.).
U ovoj studiji istražujemo prokariotske zajednice koje zauzimaju sjeverni rub OMZ-a ETNP-a i čimbenike okoliša koji vjerojatno utječu na njihovu vertikalnu distribuciju koristeći sekvenciranje 16S amplikona (iTags) u kombinaciji s multivarijantnom statistikom. Ispitali smo dvije frakcije veličine; frakciju slobodno živih (0,2–2,7 μm) i frakciju povezanu s česticama (>2,7 μm, koja hvata čestice kao i protistanske stanice) na više dubina duž oksikline koje odgovaraju različitim redoks uvjetima.
Možemo vam osigurati senzore otopljenog kisika s različitim parametrima, tako da se molekularna koncentracija može pratiti u stvarnom vremenu. Dobrodošli na konzultacije.
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
Vrijeme objave: 05.07.2024.