Ida-troopiline Põhja-Vaikse ookeani piirkond (ETNP) on suur, püsiv ja intensiivistuv hapniku miinimumtsoon (OMZ), mis moodustab peaaegu poole globaalsete OMZ-de kogupindalast. OMZ südamikus (sügavus ~350–700 m) on lahustunud hapnik tavaliselt tänapäevaste andurite analüütilise avastamispiiri lähedal või sellest allpool (∼10 nM). Järsud hapnikugradiendid OMZ südamiku kohal ja all viivad mikroobikoosluste vertikaalse struktureerimiseni, mis varieerub ka osakestega seotud (PA) ja vabalt elavate (FL) suurusfraktsioonide vahel. Siin kasutame 16S amplikonide sekveneerimist (iTags), et analüüsida prokarüootsete populatsioonide mitmekesisust ja jaotumist FL ja PA suurusfraktsioonide vahel ning ümbritsevate redokstingimuste vahemikus. Meie uuringupiirkonna hüdrograafilised tingimused erinesid varem ETNP-s ja teistes OMZ-des, näiteks ETSP-s, teatatutest. Meie proovivõtukohas esines kogu OMZ südamikus hapniku jälgede kontsentratsioone (∼0,35 μM). Järelikult puudusid OMZ südamike puhul tavaliselt täheldatud nitriti akumuleerumised, nagu ka anammoksbakterite (perekond Brocadiales) järjestusedCandidatusScalindua), mida leidub tavaliselt teistes süsteemides oksiid-anooksiliste piiride vahel. Siiski on ammoniaaki oksüdeerivate bakterite (AOB) ja arhede (AOA) jaotused ning maksimaalsed autotroofse süsiniku assimilatsiooni määrad (1,4 μM Cd–1) langes kokku OMZ südamiku ülaosa lähedal selgelt väljendunud ammooniumikontsentratsiooni maksimumiga. Lisaks sellele perekonna liikmedNitrospina, esines domineeriv nitritit oksüdeeriva bakteri (NOB) klaad, mis viitab sellele, et nii ammoniaagi kui ka nitriti oksüdatsioon toimub hapniku jälgedes. Sarnasustesti (ANOSIM) ja mittemeetrilise dimensioonilise skaleerimise (nMDS) analüüs näitas, et bakterite ja arheoloogiliste fülogeneetiliste esituste erinevus oli suurusfraktsioonide vahel oluliselt suurem. ANOSIMi ja iTagi profiilide põhjal mõjutas PA koosluste koostist sügavusest sõltuv biogeokeemiline režiim vähem kui FL-fraktsiooni koostist. AOA, NOB ja hapniku jälgede olemasolu põhjal OMZ südamikus pakume, et nitrifikatsioon on aktiivne protsess ETNP OMZ selle piirkonna lämmastikutsüklis.
Sissejuhatus
Vastuseks käimasolevatele kliimamuutustele ja lokaliseeritud inimtegevusele on lahustunud hapniku kontsentratsioon avameres ja rannikualade mereökosüsteemides vähenenud.Breitburg jt, 2018). Hinnanguline hapnikukadu avamerest viimase 60 aasta jooksul ületab 2% (Schmidtko jt, 2017), tekitades muret hapnikuvaese tsooni laienemise tagajärgede pärast (Paulmier ja Ruiz-Pino, 2009). Avatud ookeani OMZ-id tekivad siis, kui kõrge pinnapealne primaarproduktsioon süttib bioloogilise hapnikuvajaduse tõttu pinnasealustes vetes, mis ületab füüsilise ventilatsiooni kiiruse sügavusel. Hapniku kontsentratsioonil OMZ-i veesammastes võivad olla järsud gradiendid (oksükliin) hapnikuvaese südamiku kohal ja all, luues erineva mõõtmetega hüpoksilisi (tavaliselt 2 kuni ∼90 μM), suboksilisi (<2 μM) ja anoksilisi (alla avastamispiiri (∼10 nM)) kihte.Bertagnolli ja Stewart, 2018Hapnikugradiendid viivad metazoaanide ja mikroobide koosluste vertikaalse struktureerumiseni ning biogeokeemiliste protsessideni mööda neid ulatuslikke oksükliine (Belmar jt, 2011).
Mõned kõrgeimad lämmastikukao määrad on registreeritud Vaikse ookeani idaosa troopilise piirkonna (ETNP) ja Vaikse ookeani lõunaosa (ETSP) troopilistes tsoonides.Callbeck jt, 2017;Penn jt, 2019), püsivalt kihistunud Cariaco bassein (Montes jt, 2013), Araabia meri (Ward jt, 2009) ja Benguela ülesvoolusüsteemi OMZ (Kuypers jt, 2005). Nendes süsteemides põhjustavad kanoonilise denitrifikatsiooni (nitraadi heterotroofne redutseerimine lämmastiku vaheühenditeks ja sageli dilämmastikgaasiks) ja anammoksi (anaeroobne ammooniumoksüdatsioon) mikroobsed protsessid lämmastiku kadusid, mis võivad potentsiaalselt piirata primaarproduktsiooni (Ward jt, 2007Lisaks arvatakse, et ookeanilise dilämmastikoksiidi (tugeva kasvuhoonegaasi) heitkogused, mis tulenevad OMZ-ides toimuvast mikroobsest denitrifikatsioonist, moodustavad vähemalt ühe kolmandiku kogu maailma looduslikust dilämmastikoksiidi heitkogusest (Naqvi jt, 2010).
ETNP OMZ on suur, püsiv ja intensiivistuv hapniku miinimumtsoon, mis moodustab peaaegu poole globaalsete OMZ-de kogupindalast ning asub 0–25° põhjalaiuse ja 75° ja 180° läänepikkuse vahel.Paulmier ja Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko jt, 2017). Oma ökoloogilise tähtsuse tõttu on erinevate ETNP OMZ piirkondade biogeokeemiat ja mikroobide mitmekesisust intensiivselt uuritud (ntBeman ja Carolan, 2013;Duret jt, 2015;Ganesh jt, 2015;Chronopoulou jt, 2017;Pack jt, 2015;Peng jt, 2015Varasemad uuringud on näidanud, et lahustunud hapnik selles OMZ südamikus (sügavus ~250–750 m) on tavaliselt analüütilise avastamispiiri lähedal või sellest madalam (∼10 nM) (Tiano jt, 2014;Garcia-Robledo jt, 2017). ETNP OMZ põhjaservas (uuringupaiga asukoht ~22°N) võivad hapniku kontsentratsioonid 500 m kõrgusel ulatuda aasta keskmiseni vahemikus 10–20 μM (Paulmier ja Ruiz-Pino, 2009Andmed Maailma Ookeani Atlasist 2013)1Käesolevas aruandes kirjeldatud väliuuringu käigus mõõtsime OMZ südamikus hapniku kontsentratsiooni, mis oli piisav aeroobsete mikroobsete protsesside, näiteks ammoonium- ja nitritioksüdatsiooni toetamiseks ning oluliste anaeroobsete mikroobsete protsesside osaliseks pärssimiseks. Aeroobseid mikroobseid protsesse on varem tuvastatud ETNP OMZ näiliselt suboksilistes või anoksilistes kihtides (Peng jt, 2015;Garcia-Robledo jt, 2017;Penn jt, 2019). Siiski ei ole OMZ-ides mikroorganismide spetsiifiliste funktsionaalsete rühmade levikut ja aktiivsust kontrollivad tegurid veel täielikult mõistetud.
Nitrifikaatorite olemasolu OMZ-is kohtades, kus hapnikku ei ole võimalik tuvastada, saab seletada oksükliini vertikaalse asendi hiljutiste nihetega episoodilise vertikaalse hapnikuventilatsiooni tõttu, mis võib viia OMZ südamikes lühiajaliste hapnikujälgede tekkeni (Muller-Karger jt, 2001;Ulloa jt, 2012;Garcia-Robledo jt, 2017). Selliseid mööduvaid tingimusi saavad ära kasutada aeroobsed või mikroaerofiilsed populatsioonid, sealhulgas nitrifikaatorid. Lisaks võivad epipelagilise keskkonna vajuvad osakesed (agregeerunud rakud, väljaheitepelletid ja keerulised orgaanilised materjalid) sisaldada hapniku jälgi (Ganesh jt, 2014Seega saab hapnikku ja aeroobseid mikroobe transportida muidu anoksilistesse vetesse, võimaldades ajutiselt aeroobsetel ainevahetustel toimuda koos osakestega. Osakesed on teadaolevalt mikroobide biogeokeemilise tsükli tulipunktid (Simon jt, 2002;Ganesh jt, 2014) ja suudab toetada kontrastseid anaeroobseid või aeroobseid mikroobseid protsesse, mida vabalt elavas olekus ei täheldata (Alldredge ja Cohen, 1987;Wright jt, 2012;Suter jt, 2018).
Käesolevas uuringus uurime ETNP OMZ põhjaserva hõivavaid prokarüootseid kooslusi ja keskkonnategureid, mis tõenäoliselt mõjutavad nende vertikaalset jaotust, kasutades 16S amplikonide sekveneerimist (iTags) koos mitmemõõtmelise statistikaga. Uurisime kahte suurusfraktsiooni: vabalt elavate (0,2–2,7 μm) fraktsiooni ja osakestega seotud fraktsiooni (>2,7 μm, mis püüab kinni nii osakesi kui ka protistanirakke) mitmel sügavusel piki oksükliini, mis vastavad erinevatele redokstingimustele.
Saame pakkuda erinevate parameetritega lahustunud hapniku andureid, et molekulaarset kontsentratsiooni saaks jälgida reaalajas. Tere tulemast konsultatsioonile.
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
Postituse aeg: 05.07.2024