Източната тропическа северна част на Тихия океан (ETNP) е голяма, устойчива и интензивираща се зона на кислороден минимум (OMZ), която представлява почти половината от общата площ на глобалните OMZ. В ядрото на OMZ (∼350–700 m дълбочина), разтвореният кислород обикновено е близо до или под аналитичната граница на откриване на съвременните сензори (∼10 nM). Стръмните кислородни градиенти над и под ядрото на OMZ водят до вертикално структуриране на микробните съобщества, които също варират между размерните фракции, свързани с частиците (PA), и свободно живеещите (FL) микроби. Тук използваме 16S ампликонно секвениране (iTags), за да анализираме разнообразието и разпределението на прокариотните популации между размерните фракции FL и PA и в диапазона от редокс условия на околната среда. Хидрографските условия в нашата изследвана област бяха различни от тези, докладвани по-рано в ETNP и други OMZ, като например ETSP. Следови концентрации на кислород (∼0,35 μM) присъстваха в цялото ядро на OMZ на мястото на вземане на проби. Следователно, натрупванията на нитрити, типични за OMZ ядра, отсъстваха, както и последователностите за anammox бактерии (род BrocadialesКандидатусScalindua), които често се срещат през оксично-аноксичните граници в други системи. Разпределението на амонячно-окисляващите бактерии (AOB) и археите (AOA) и максималните скорости на автотрофна асимилация на въглерод (1,4 μM C d–1) съвпадна с ясно изразен максимум на концентрация на амоний близо до върха на ядрото на OMZ. Освен това, членовете на родаНитроспина, доминиращ нитритно-окисляващ бактериален (NOB) клад е присъствал, което предполага, че както амонячното, така и нитритното окисление се случват при следови концентрации на кислород. Анализът на теста за сходство (ANOSIM) и неметричното размерно мащабиране (nMDS) показа, че филогенетичните представяния на бактериите и археите се различават значително между размерните фракции. Въз основа на ANOSIM и iTag профилите, съставът на PA асоциациите е по-малко повлиян от преобладаващия дълбочинно-зависим биогеохимичен режим, отколкото фракцията FL. Въз основа на наличието на AOA, NOB и следи от кислород в ядрото на OMZ, предполагаме, че нитрификацията е активен процес в азотния цикъл на този регион на ETNP OMZ.
Въведение
В отговор на продължаващите климатични промени и локализираните човешки дейности, концентрациите на разтворен кислород намаляват в открития океан и в крайбрежните морски системи (Брайтбург и др., 2018 г.). Очакваната загуба на кислород от открития океан през последните 60 години надхвърля 2% (Шмитко и др., 2017 г.), което създава опасения относно последиците от разширяването на зоната с намалено съдържание на кислород (Полмиер и Руис-Пино, 2009 г.). OMZ в открития океан се образуват, когато високото повърхностно първично производство подхранва биологичното търсене на кислород в подземните води, което надвишава скоростта на физическа вентилация в дълбочина. Концентрациите на кислород във водните колони на OMZ могат да имат стръмни градиенти (оксиклин) над и под ядрото с ниска кислородна концентрация, създавайки хипоксични (обикновено между 2 и ∼90 μM), субоксични (<2 μM) и аноксични (под границата на откриване (∼10 nM) слоеве с различни размери (Бертаньоли и Стюарт, 2018 г.). Кислородните градиенти водят до вертикално структуриране на метазойни и микробни съобщества и биогеохимични процеси по протежение на тези обширни оксиклини (Белмар и др., 2011 г.).
Някои от най-високите нива на загуба на азот са регистрирани в ОМЗ на Източната тропическа северна част на Тихия океан (ETNP) и Южната част на Тихия океан (ETSP).Калбек и др., 2017 г.;Пен и др., 2019 г.), постоянно стратифицираният басейн Кариако (Монтес и др., 2013 г.), Арабско море (Уорд и др., 2009 г.) и OMZ на системата за издигане на Бенгела (Кайперс и др., 2005 г.). В тези системи, микробните процеси на канонична денитрификация (хетеротрофна редукция на нитрати до азотни междинни продукти и често до динитрогенен газ) и анамокс (анаеробно амониево окисление) водят до загуби на азот, които потенциално могат да ограничат първичното производство (Уорд и др., 2007 г.). Освен това, емисиите на океански азотен оксид (мощен парников газ) от микробната денитрификация, протичаща в OMZ, се оценяват на поне една трета от световните емисии на естествен азотен оксид (Накви и др., 2010 г.).
OMZ на ETNP е голяма, устойчива и засилваща се зона на кислороден минимум, която представлява почти половината от общата площ на глобалните OMZ, разположена между 0–25° северна ширина и 75 и 180° западна дължина.Полмиер и Руис-Пино, 2009 г.;Шмитко и др., 2017 г.). Поради екологичното им значение, биогеохимията и микробното разнообразие на различните региони на ETNP OMZ са били интензивно изучавани (напр.Беман и Каролан, 2013 г.;Дюре и др., 2015 г.;Ганеш и др., 2015 г.;Хронопулу и др., 2017 г.;Пак и др., 2015 г.;Пенг и др., 2015 г.). Предишни проучвания показват, че разтвореният кислород в това ядро на OMZ (дълбочина ∼250–750 m) обикновено е близо до или под аналитичните граници на откриване (∼10 nM) (Тиано и др., 2014 г.;Гарсия-Робледо и др., 2017 г.). Въпреки това, по северния край на OMZ на ETNP (местоположение на изследователския обект ∼22°N) концентрациите на кислород на 500 m могат да достигнат средни годишни стойности между 10 и 20 μM (Полмиер и Руис-Пино, 2009 г.; Данни от Атлас на Световния океан 2013 г.)1По време на полевата кампания, описана тук, измерихме кислород в ядрото на OMZ в достатъчни концентрации (0,35 μM), за да подпомогнем аеробните микробни процеси, като окисление на амоний и нитрити, и частично да инхибираме важни анаеробни микробни процеси. Аеробни микробни процеси са били откривани преди това в привидно субоксични или аноксични слоеве на ETNP OMZ (Пенг и др., 2015 г.;Гарсия-Робледо и др., 2017 г.;Пен и др., 2019 г.). Факторите, контролиращи разпределението и активността на специфични функционални групи микроорганизми в OMZ, обаче все още не са напълно изяснени.
Наличието на нитрификатори, където кислородът е неоткриваем в OMZ, може да се обясни с скорошни промени във вертикалното положение на оксиклина, дължащи се на епизодична вертикална кислородна вентилация, което може да доведе до ефимерни следови нива на кислород в ядрата на OMZ (Мюлер-Каргер и др., 2001 г.;Улоа и др., 2012 г.;Гарсия-Робледо и др., 2017 г.). Такива преходни условия могат да бъдат използвани от аеробни или микроаерофилни популации, включително нитрификатори. Освен това, потъващите частици от епипелагичната зона (агрегирани клетки, фекални пелети и сложни органични материали) могат да съдържат следи от кислород (Ганеш и др., 2014 г.). По този начин, кислородът и аеробните микроби могат да бъдат транспортирани до иначе аноксични води, което временно позволява на аеробните метаболизми да протичат заедно с частиците. Известно е, че частиците са горещи точки на микробния биогеохимичен цикъл (Саймън и др., 2002 г.;Ганеш и др., 2014 г.) и може да поддържа контрастни анаеробни или аеробни микробни процеси, които не се наблюдават в свободно живеещо състояние (Олдридж и Коен, 1987 г.;Райт и др., 2012 г.;Сутер и др., 2018 г.).
В настоящото изследване изследваме прокариотните съобщества, заемащи северния край на OMZ на ETNP, и факторите на околната среда, които вероятно влияят на тяхното вертикално разпределение, използвайки 16S ампликонно секвениране (iTags), съчетано с многовариантна статистика. Изследвахме две размерни фракции; свободноживеещата (0.2–2.7 μm) фракция и фракцията, свързана с частици (>2.7 μm, улавяща частици, както и протистанни клетки) на множество дълбочини по оксиклина, които съответстват на различни редокс условия.
Можем да предоставим сензори за разтворен кислород с различни параметри, така че молекулната концентрация да може да се следи в реално време. Заповядайте на консултация.
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
Време на публикуване: 05 юли 2024 г.