Východný tropický severný Pacifik (ETNP) je rozsiahla, pretrvávajúca a intenzívnejšia zóna kyslíkového minima (OMZ), ktorá predstavuje takmer polovicu celkovej plochy globálnych OMZ. V jadre OMZ (hĺbka ~350 – 700 m) je rozpustený kyslík typicky blízko alebo pod analytickým detekčným limitom moderných senzorov (~10 nM). Strmé gradienty kyslíka nad a pod jadrom OMZ vedú k vertikálnemu štruktúrovaniu mikrobiálnych spoločenstiev, ktoré sa tiež líšia medzi frakciami veľkosti asociovanými s časticami (PA) a voľne žijúcimi (FL). V tejto štúdii používame sekvenovanie 16S amplikónov (iTags) na analýzu diverzity a distribúcie prokaryotických populácií medzi frakciami veľkosti FL a PA a v rámci rozsahu okolitých redoxných podmienok. Hydrografické podmienky v našej študovanej oblasti sa líšili od podmienok, ktoré boli predtým zaznamenané v ETNP a iných OMZ, ako napríklad ETSP. Stopové koncentrácie kyslíka (~0,35 μM) boli prítomné v celom jadre OMZ v našom mieste odberu vzoriek. V dôsledku toho chýbali akumulácie dusitanov typicky hlásené pre jadrá OMZ, rovnako ako sekvencie pre baktérie anammox (rod BrocadialesKandidátScalindua), ktoré sa bežne nachádzajú na hraniciach oxicko-anoxického prostredia v iných systémoch. Avšak distribúcia baktérií oxidujúcich amoniak (AOB) a archeí (AOA) a maximálne rýchlosti autotrofnej asimilácie uhlíka (1,4 μM C d–1) sa zhodovalo s výrazným maximom koncentrácie amoniaku v blízkosti vrcholu jadra OMZ. Okrem toho členovia roduNitrospina, bola prítomná dominantná klada dusitan-oxidujúcich baktérií (NOB), čo naznačuje, že oxidácia amoniaku aj dusitanov prebieha pri stopových koncentráciách kyslíka. Analýza testu podobnosti (ANOSIM) a nemetrického dimenzionálneho škálovania (nMDS) ukázala, že bakteriálne a archeálne fylogenetické zastúpenia sa medzi veľkostnými frakciami významne líšili. Na základe profilov ANOSIM a iTag bolo zloženie spoločenstva PA menej ovplyvnené prevládajúcim hĺbkovo závislým biogeochemickým režimom ako frakcia FL. Na základe prítomnosti AOA, NOB a stopového kyslíka v jadre OMZ navrhujeme, že nitrifikácia je aktívny proces v dusíkovom cykle tejto oblasti ETNP OMZ.
Úvod
V reakcii na prebiehajúcu zmenu klímy a lokálne ľudské aktivity klesajú koncentrácie rozpusteného kyslíka v otvorenom oceáne a v pobrežných morských systémoch (Breitburg a kol., 2018). Odhadovaná strata kyslíka z otvoreného oceánu za posledných 60 rokov presahuje 2 % (Schmidtko a kol., 2017), čo vyvoláva obavy z dôsledkov rozširovania zóny s nedostatkom kyslíka (Paulmier a Ruiz-Pino, 2009). OMZ v otvorenom oceáne vznikajú, keď vysoká povrchová primárna produkcia podporuje biologický dopyt po kyslíku v podzemných vodách, ktorý prevyšuje rýchlosť fyzickej ventilácie v hĺbke. Koncentrácie kyslíka vo vodných stĺpcoch OMZ môžu mať strmé gradienty (oxyklín) nad a pod jadrom s nedostatkom kyslíka, čím vytvárajú hypoxické (typicky medzi 2 a ~90 μM), suboxické (<2 μM) a anoxické (pod detekčným limitom (~10 nM)) vrstvy rôznych rozmerov (Bertagnolli a Stewart, 2018). Kyslíkové gradienty vedú k vertikálnemu štruktúrovaniu metazoánnych a mikrobiálnych spoločenstiev a biogeochemickým procesom pozdĺž týchto rozsiahlych oxyklinií (Belmar a kol., 2011).
Niektoré z najvyšších mier úbytku dusíka boli zaznamenané v OMZ východného tropického severného Pacifiku (ETNP) a južného Pacifiku (ETSP).Callbeck a kol., 2017;Penn a kol., 2019), trvalo stratifikovaná panva Cariaco (Montes a kol., 2013), Arabské more (Ward a kol., 2009) a OMZ systému vzostupu Benguela (Kuypers a kol., 2005). V týchto systémoch vedú mikrobiálne procesy kanonickej denitrifikácie (heterotrofná redukcia dusičnanov na dusíkaté medziprodukty a často na plynný dusík) a anammoxu (anaeróbna oxidácia amónneho dusíka) k stratám dusíka, ktoré môžu potenciálne obmedziť primárnu produkciu (Ward a kol., 2007). Okrem toho sa odhaduje, že emisie oxidu dusného (silný skleníkový plyn) z oceánov z mikrobiálnej denitrifikácie, ku ktorej dochádza v OMZ, predstavujú najmenej jednu tretinu celosvetových prírodných emisií oxidu dusného (Naqvi a kol., 2010).
OMZ ETNP je rozsiahla, pretrvávajúca a intenzívnejšia zóna minimálneho obsahu kyslíka, ktorá predstavuje takmer polovicu celkovej plochy globálnych OMZ, nachádza sa medzi 0–25° severnej zemepisnej šírky a 75 a 180° západnej dĺžky.Paulmier a Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko a kol., 2017). Vzhľadom na ich ekologický význam sa biogeochémia a mikrobiálna diverzita rôznych regiónov ETNP OMZ intenzívne študovali (napr.Beman a Carolan, 2013;Duret a kol., 2015;Ganesh a kol., 2015;Chronopoulou a kol., 2017;Pack a kol., 2015;Peng a kol., 2015). Predchádzajúce štúdie uvádzajú, že rozpustený kyslík v tomto jadre OMZ (hĺbka ~250 – 750 m) je typicky blízko alebo pod analytickými limitmi detekcie (~10 nM) (Tiano a kol., 2014;Garcia-Robledo a kol., 2017). Pozdĺž severného okraja OMZ ETNP (umiestnenie študijného miesta ∼22° s. š.) však môžu koncentrácie kyslíka vo výške 500 m dosiahnuť ročné priemery medzi 10 a 20 μM (Paulmier a Ruiz-Pino, 2009Údaje z Atlasu svetového oceánu 2013)1Počas terénnej kampane, o ktorej sa tu hovorí, sme merali kyslík v jadre OMZ v dostatočných koncentráciách (0,35 μM) na podporu aeróbnych mikrobiálnych procesov, ako je oxidácia amónia a dusitanov, a čiastočne inhibovali dôležité anaeróbne mikrobiálne procesy. Aeróbne mikrobiálne procesy boli predtým zistené v zdanlivo suboxických alebo anoxických vrstvách ETNP OMZ (Peng a kol., 2015;Garcia-Robledo a kol., 2017;Penn a kol., 2019). Faktory riadiace distribúciu a aktivitu špecifických funkčných skupín mikroorganizmov v OMZ však ešte nie sú úplne objasnené.
Prítomnosť nitrifikačných činidiel, kde je kyslík v OMZ nedetekovateľný, možno vysvetliť nedávnymi posunmi vertikálnej polohy oxyklínu v dôsledku epizodickej vertikálnej ventilácie kyslíka, čo môže viesť k prchavým stopovým hladinám kyslíka v jadrách OMZ (Müller-Karger a kol., 2001;Ulloa a kol., 2012;Garcia-Robledo a kol., 2017). Takéto prechodné podmienky môžu byť využité aeróbnymi alebo mikroaerofilnými populáciami vrátane nitrifikačných organizmov. Okrem toho klesajúce častice z epipelagickej vrstvy (agregované bunky, fekálne pelety a komplexné organické materiály) môžu obsahovať stopové množstvá kyslíka (Ganesh a kol., 2014). Kyslík a aeróbne mikróby sa tak môžu transportovať do inak anoxických vôd, čo dočasne umožňuje aeróbnym metabolizmom prebiehať v spojení s časticami. Častice sú známe ako ohniská mikrobiálneho biogeochemického cyklu (Simon a kol., 2002;Ganesh a kol., 2014) a môžu podporovať kontrastné anaeróbne alebo aeróbne mikrobiálne procesy, ktoré sa nepozorujú vo voľne žijúcom stave (Alldredge a Cohen, 1987;Wright a kol., 2012;Suter a kol., 2018).
V predloženej štúdii skúmame prokaryotické spoločenstvá obývajúce severný okraj OMZ ETNP a faktory prostredia, ktoré pravdepodobne ovplyvňujú ich vertikálne rozloženie, pomocou sekvenovania 16S amplikónov (iTags) v spojení s multivariačnou štatistikou. Skúmali sme dve veľkostné frakcie; frakciu voľne žijúcich (0,2 – 2,7 μm) a frakciu asociovanú s časticami (> 2,7 μm, zachytávajúcu častice, ako aj protistanové bunky) vo viacerých hĺbkach pozdĺž oxyklínu, ktoré zodpovedajú odlišným redoxným podmienkam.
Ponúkame senzory rozpusteného kyslíka s rôznymi parametrami, aby bolo možné monitorovať molekulárnu koncentráciu v reálnom čase. Neváhajte a poraďte sa s nami.
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
Čas uverejnenia: 5. júla 2024