Pasifik Utara Tropika Timur (ETNP) merupakan zon minimum oksigen (OMZ) yang besar, berterusan dan semakin intensif yang merangkumi hampir separuh daripada jumlah kawasan OMZ global. Dalam teras OMZ (kedalaman ~350–700 m), oksigen terlarut biasanya berhampiran atau di bawah had pengesanan analitikal sensor moden (~10 nM). Kecerunan oksigen yang curam di atas dan di bawah teras OMZ membawa kepada penstrukturan menegak komuniti mikrob yang juga berbeza antara pecahan saiz berkaitan zarah (PA) dan hidup bebas (FL). Di sini, kami menggunakan penjujukan amplikon 16S (iTags) untuk menganalisis kepelbagaian dan taburan populasi prokariotik antara pecahan saiz FL dan PA dan antara julat keadaan redoks ambien. Keadaan hidrografi di kawasan kajian kami adalah berbeza daripada yang dilaporkan sebelum ini dalam ETNP dan OMZ lain, seperti ETSP. Kepekatan oksigen surih (~0.35 μM) terdapat di seluruh teras OMZ di lokasi persampelan kami. Akibatnya, pengumpulan nitrit yang biasanya dilaporkan untuk teras OMZ tidak hadir begitu juga urutan untuk bakteria anammox (genus BrocadialesCalonScalindua), yang biasanya ditemui merentasi sempadan oksik-anoksik dalam sistem lain. Walau bagaimanapun, taburan bakteria pengoksidaan ammonia (AOB) dan arkea (AOA) dan kadar asimilasi karbon autotrofik maksimum (1.4 μM C d–1) bertepatan dengan kepekatan ammonium maksimum yang ketara berhampiran bahagian atas teras OMZ. Di samping itu, ahli genusNitrospina, klad bakteria pengoksidaan nitrit (NOB) yang dominan hadir menunjukkan bahawa kedua-dua pengoksidaan ammonia dan nitrit berlaku pada kepekatan oksigen surih. Analisis ujian persamaan (ANOSIM) dan Penskalaan Dimensi Bukan Metrik (nMDS) mendedahkan bahawa perwakilan filogenetik bakteria dan arkeologi adalah berbeza secara signifikan antara pecahan saiz. Berdasarkan profil ANOSIM dan iTag, komposisi himpunan PA kurang dipengaruhi oleh rejim biogeokimia yang bergantung kepada kedalaman berbanding pecahan FL. Berdasarkan kehadiran AOA, NOB dan oksigen surih dalam teras OMZ, kami mencadangkan bahawa nitrifikasi adalah proses aktif dalam kitaran nitrogen di kawasan ETNP OMZ ini.
Pengenalan
Sebagai tindak balas kepada perubahan iklim yang berterusan dan aktiviti manusia setempat, kepekatan oksigen terlarut telah menurun di lautan terbuka dan dalam sistem marin pesisir (Breitburg dkk., 2018). Anggaran kehilangan oksigen dari lautan terbuka sepanjang 60 tahun yang lalu melebihi 2% (Schmidtko dkk., 2017), mewujudkan kebimbangan tentang akibat pengembangan zon yang kekurangan oksigen (Paulmier dan Ruiz-Pino, 2009). OMZ lautan terbuka terbentuk apabila pengeluaran primer permukaan yang tinggi mendorong permintaan oksigen biologi di perairan bawah permukaan yang melebihi kadar pengudaraan fizikal pada kedalaman. Kepekatan oksigen dalam lajur air OMZ boleh mempunyai kecerunan curam (oksilin) di atas dan di bawah teras yang kekurangan oksigen yang menghasilkan lapisan hipoksik (biasanya antara 2 dan ~90 μM), suboksik (<2 μM) dan anoksik (di bawah had pengesanan (~10 nM) dengan dimensi yang berbeza-beza (Bertagnolli dan Stewart, 2018). Kecerunan oksigen membawa kepada penstrukturan menegak komuniti metazoan dan mikrob serta proses biogeokimia di sepanjang oksilin yang luas ini (Belmar dkk., 2011).
Sebahagian daripada kadar kehilangan nitrogen tertinggi telah direkodkan di OMZ Pasifik Utara Tropika Timur (ETNP) dan Pasifik Selatan (ETSP) (Callbeck dkk., 2017;Penn dkk., 2019), Lembangan Cariaco yang berstrata secara kekal (Montes dkk., 2013), Laut Arab (Ward dkk., 2009), dan OMZ sistem upwelling Benguela (Kuypers dkk., 2005). Dalam sistem ini, proses mikrob denitrifikasi kanonik (pengurangan nitrat heterotrofik kepada perantaraan nitrogen dan selalunya kepada gas dinitrogen) dan anammox (pengoksidaan ammonium anaerobik) membawa kepada kehilangan nitrogen yang berpotensi mengehadkan pengeluaran primer (Ward dkk., 2007). Tambahan pula, pelepasan nitrus oksida lautan (gas rumah hijau yang kuat) daripada denitrifikasi mikrob yang berlaku di OMZ dianggarkan menyumbang sekurang-kurangnya satu pertiga daripada pelepasan nitrus oksida semula jadi global (Naqvi dkk., 2010).
ETNP OMZ ialah zon minimum oksigen yang besar, berterusan dan semakin intensif yang merangkumi hampir separuh daripada jumlah kawasan OMZ global, terletak di antara latitud 0–25°U dan longitud 75 dan 180°B (Paulmier dan Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko dkk., 2017). Disebabkan kepentingan ekologinya, biogeokimia dan kepelbagaian mikrob bagi kawasan ETNP OMZ yang berbeza telah dikaji secara intensif (contohnya,Beman dan Carolan, 2013;Duret dkk., 2015;Ganesh dkk., 2015;Chronopoulou dkk., 2017;Pack dkk., 2015;Peng dkk., 2015). Kajian terdahulu melaporkan bahawa oksigen terlarut dalam teras OMZ ini (kedalaman ~250–750 m) biasanya hampir atau di bawah had pengesanan analitik (~10 nM) (Tiano dkk., 2014;Garcia-Robledo dkk., 2017). Walau bagaimanapun, di sepanjang margin utara OMZ ETNP (lokasi tapak kajian ~22°U) kepekatan oksigen pada 500 m boleh mencapai purata tahunan antara 10 dan 20 μM (Paulmier dan Ruiz-Pino, 2009(Data daripada Atlas Lautan Dunia 2013)1Semasa kempen lapangan yang dilaporkan di sini, kami mengukur oksigen dalam teras OMZ pada kepekatan yang mencukupi (0.35 μM) untuk menyokong proses mikrob aerobik, seperti pengoksidaan ammonium dan nitrit, dan sebahagiannya menghalang proses mikrob anaerobik yang penting. Proses mikrob aerobik telah dikesan sebelum ini dalam lapisan ETNP OMZ yang kelihatan suboksik atau anoksik (Peng dkk., 2015;Garcia-Robledo dkk., 2017;Penn dkk., 2019Walau bagaimanapun, faktor yang mengawal taburan dan aktiviti kumpulan berfungsi mikroorganisma tertentu dalam OMZ masih belum difahami sepenuhnya.
Kehadiran nitrifikasi di mana oksigen tidak dapat dikesan dalam OMZ boleh dijelaskan oleh perubahan terkini dalam kedudukan menegak oksilin disebabkan oleh pengudaraan oksigen menegak episodik, yang boleh menyebabkan tahap oksigen surih sementara dalam teras OMZ (Muller-Karger dkk., 2001;Ulloa dkk., 2012;Garcia-Robledo dkk., 2017Keadaan sementara sedemikian boleh dieksploitasi oleh populasi aerobik atau mikroaerofilik, termasuk nitrifikasi. Tambahan pula, zarah yang tenggelam daripada epipelagik (sel teragregat, pelet najis dan bahan organik kompleks) boleh mengandungi sedikit tahap oksigen (Ganesh dkk., 2014). Oleh itu, oksigen dan mikrob aerobik boleh diangkut ke perairan yang sebaliknya anoksik, membolehkan metabolisme aerobik berlaku secara sementara bersama-sama dengan zarah. Zarah diketahui sebagai titik panas kitaran biogeokimia mikrob (Simon dkk., 2002;Ganesh dkk., 2014) dan boleh menyokong proses mikrob anaerobik atau aerobik yang berbeza yang tidak diperhatikan dalam keadaan hidup bebas (Alldredge dan Cohen, 1987;Wright dkk., 2012;Suter dkk., 2018).
Dalam kajian ini, kami mengkaji komuniti prokariotik yang menduduki margin utara OMZ ETNP dan faktor persekitaran yang mungkin mempengaruhi taburan menegaknya menggunakan penjujukan amplikon 16S (iTags) yang digandingkan dengan statistik multivariat. Kami mengkaji dua pecahan saiz; pecahan hidup bebas (0.2–2.7 μm), dan pecahan berkaitan zarah (>2.7 μm, menangkap zarah serta sel protistan) pada pelbagai kedalaman di sepanjang oksilin yang sepadan dengan keadaan redoks yang berbeza.
Kami boleh menyediakan sensor oksigen terlarut dengan parameter yang berbeza, supaya kepekatan molekul boleh dipantau dalam masa nyata. Selamat datang untuk berunding
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
Masa siaran: 05-Julai-2024