A Keleti-Trópusi Északi-Csendes-óceán (ETNP) egy nagy, tartós és egyre intenzívebbé váló oxigénminimum-zóna (OMZ), amely a globális OMZ-k teljes területének közel felét teszi ki. Az OMZ magján belül (∼350–700 m mélység) az oldott oxigén jellemzően a modern érzékelők analitikai kimutatási határa közelében vagy az alatt van (∼10 nM). Az OMZ magja feletti és alatti meredek oxigéngradiensek a mikrobiális közösségek vertikális strukturálódásához vezetnek, amelyek a részecske-asszociált (PA) és a szabadon élő (FL) méretfrakciók között is változnak. Itt 16S amplikon szekvenálást (iTags) használunk a prokarióta populációk diverzitásának és eloszlásának elemzésére az FL és PA méretfrakciók között, valamint a környezeti redox körülmények között. A vizsgálati területünkön uralkodó hidrográfiai körülmények eltértek az ETNP-ben és más OMZ-kben, például az ETSP-ben korábban jelentettektől. Nyomokban oxigénkoncentrációkat (∼0,35 μM) észleltünk az OMZ magjában a mintavételi helyünkön. Következésképpen az OMZ magokra jellemzően jelentett nitritfelhalmozódások hiányoztak, ahogy az anammox baktériumok (Brocadiales nemzetség) szekvenciái is.CandidatusScalindua), amelyek más rendszerekben gyakran megtalálhatók az oxikus-anoxikus határokon át. Az ammónia-oxidáló baktériumok (AOB) és archeák (AOA) eloszlása, valamint a maximális autotróf szén-asszimilációs ráták (1,4 μM C d–1) egybeesett az OMZ mag teteje közelében lévő kifejezett ammóniumkoncentrációs maximummal. Ezenkívül a nemzetség tagjaiNitroszpinaegy domináns nitrit-oxidáló bakteriális (NOB) klád volt jelen, ami arra utal, hogy mind az ammónia, mind a nitrit oxidációja nyomnyi oxigénkoncentrációnál is bekövetkezik. A hasonlósági teszt (ANOSIM) és a nem metrikus dimenziós skálázás (nMDS) elemzése kimutatta, hogy a bakteriális és archeális filogenetikai reprezentációk szignifikánsan eltértek a méretfrakciók között. Az ANOSIM és az iTag profilok alapján a PA-közösségek összetételét kevésbé befolyásolta az uralkodó mélységfüggő biogeokémiai rezim, mint az FL-frakcióét. Az AOA, a NOB és a nyomnyi oxigén jelenléte alapján az OMZ magjában arra utalunk, hogy a nitrifikáció aktív folyamat az ETNP OMZ ezen régiójának nitrogénciklusában.
Bevezetés
A folyamatos éghajlatváltozás és a helyi emberi tevékenységek hatására az oldott oxigén koncentrációja csökkent a nyílt óceánban és a part menti tengeri rendszerekben (Breitburg és mtsai., 2018). A nyílt óceán becsült oxigénvesztesége az elmúlt 60 évben meghaladja a 2%-ot (Schmidtko és mtsai., 2017), ami aggodalmat kelt az oxigénhiányos zóna tágulásának következményeivel kapcsolatban (Paulmier és Ruiz-Pino, 2009). A nyílt óceáni OMZ-k akkor alakulnak ki, amikor a magas felszíni elsődleges termelés a felszín alatti vizek biológiai oxigénigényét táplálja, amely meghaladja a mélységben a fizikai szellőzés sebességét. Az OMZ vízoszlopaiban az oxigénkoncentráció meredek gradiensekkel (oxiklin) rendelkezhet az oxigénhiányos mag felett és alatt, ami hipoxiás (jellemzően 2 és ~90 μM között), szuboxikus (<2 μM) és anoxikus (kimutatási határ alatti (∼10 nM)) rétegeket hoz létre, amelyek mérete változó (Bertagnolli és Stewart, 2018Az oxigéngradiensek a metazoán és mikrobiális közösségek vertikális strukturálódásához, valamint a biogeokémiai folyamatokhoz vezetnek ezen kiterjedt oxiklinák mentén (Belmar és mtsai., 2011).
A legmagasabb nitrogénveszteségi arányokat a keleti-trópusi és északi-csendes-óceáni (ETNP) és a déli-csendes-óceáni (ETSP) OMZ-eiben regisztrálták.Callbeck és mtsai., 2017;Penn és mtsai., 2019), az állandóan rétegzett Cariaco-medence (Montes és mtsai., 2013), az Arab-tenger (Ward és mtsai., 2009), és a Benguela feláramlási rendszer OMZ-je (Kuypers és mtsai., 2005). Ezekben a rendszerekben a kanonikus denitrifikáció (a nitrát heterotróf redukciója nitrogén intermedierré, és gyakran dinitrogén gázzá) és az anammox (anaerob ammónium-oxidáció) mikrobiális folyamatai nitrogénveszteséghez vezetnek, ami potenciálisan korlátozhatja az elsődleges termelést (Ward és mtsai., 2007). Ezenkívül a becslések szerint az óceáni dinitrogén-oxid-kibocsátás (egy erős üvegházhatású gáz), amely az OMZ-ekben zajló mikrobiális denitrifikációból származik, a globális természetes dinitrogén-oxid-kibocsátás legalább egyharmadát teszi ki (Naqvi és mtsai., 2010).
Az ETNP OMZ egy nagy, tartós és egyre intenzívebbé váló oxigénminimum-zóna, amely a globális OMZ-k teljes területének közel felét teszi ki, és az északi szélesség 0–25°, valamint a nyugati hosszúság 75° és 180° között található.Paulmier és Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko és mtsai., 2017). Ökológiai jelentőségük miatt a különböző ETNP OMZ régiók biogeokémiáját és mikrobiális sokféleségét intenzíven tanulmányozták (pl.Beman és Carolan, 2013;Duret és mtsai., 2015;Ganesh és mtsai., 2015;Chronopoulou és mtsai., 2017;Pack és mtsai., 2015;Peng és mtsai., 2015). Korábbi tanulmányok szerint az oldott oxigén szintje ebben az OMZ magban (∼250–750 m mélység) jellemzően az analitikai kimutatási határok közelében vagy az alatt van (∼10 nM) (Tiano és mtsai., 2014;Garcia-Robledo és mtsai., 2017). Az ETNP OMZ északi peremén (a vizsgálati helyszín ~22°N) azonban az oxigénkoncentráció 500 méteren elérheti a 10 és 20 μM közötti éves átlagértékeket.Paulmier és Ruiz-Pino, 2009Adatok a 2013-as Világóceáni Atlaszból)1Az itt ismertetett terepi kampány során az OMZ magjában elegendő oxigénkoncentrációt (0,35 μM) mértünk az aerob mikrobiális folyamatok, például az ammónium- és nitritoxidáció támogatásához, és a fontos anaerob mikrobiális folyamatok részleges gátlásához. Az aerob mikrobiális folyamatokat korábban már kimutatták az ETNP OMZ látszólag szuboxikus vagy anoxikus rétegeiben (Peng és mtsai., 2015;Garcia-Robledo és mtsai., 2017;Penn és mtsai., 2019). Azonban az OMZ-ekben a mikroorganizmusok specifikus funkcionális csoportjainak eloszlását és aktivitását szabályozó tényezők még nem teljesen ismertek.
A nitrifikálók jelenléte azokban az esetekben, amikor az oxigén nem mutatható ki egy OMZ-ben, az oxiklin vertikális helyzetének közelmúltbeli eltolódásaival magyarázható, amelyek az epizodikus vertikális oxigénszellőztetés miatt következnek be, ami az OMZ magjaiban az oxigénszint múlékony csökkenéséhez vezethet (Muller-Karger és mtsai., 2001;Ulloa és mtsai., 2012;Garcia-Robledo és mtsai., 2017). Az ilyen átmeneti körülményeket kihasználhatják az aerob vagy mikroaerofil populációk, beleértve a nitrifikálókat is. Ezenkívül az epipelagikus rétegből lesüllyedő részecskék (aggregált sejtek, székletpelletek és összetett szerves anyagok) nyomokban oxigént tartalmazhatnak (Ganesh és mtsai., 2014). Így az oxigén és az aerob mikrobák egyébként anoxikus vizekbe szállíthatók, ideiglenesen lehetővé téve az aerob anyagcserék lezajlását a részecskékkel összefüggésben. A részecskékről ismert, hogy a mikrobiális biogeokémiai ciklus gócpontjai (Simon és mtsai., 2002;Ganesh és mtsai., 2014) és támogathatja azokat az ellentétes anaerob vagy aerob mikrobiális folyamatokat, amelyek a szabadon élő állapotban nem figyelhetők meg (Alldredge és Cohen, 1987;Wright és mtsai., 2012;Suter és mtsai., 2018).
Jelen tanulmányunkban az ETNP OMZ északi peremén élő prokarióta közösségeket és a vertikális eloszlásukat valószínűleg befolyásoló környezeti tényezőket vizsgáljuk 16S amplikon szekvenálás (iTags) és többváltozós statisztikák segítségével. Két méretfrakciót vizsgáltunk; a szabadon élő (0,2–2,7 μm) frakciót és a részecskékhez kapcsolódó frakciót (>2,7 μm, amely részecskéket és protisztán sejteket is befog) az oxiklin mentén több mélységben, amelyek különböző redox feltételeknek felelnek meg.
Különböző paraméterekkel rendelkező oldott oxigén érzékelőket tudunk biztosítani, így a molekuláris koncentráció valós időben monitorozható. Üdvözöljük konzultációnkon.
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
Közzététel ideje: 2024. július 5.