Ang Eastern Tropical North Pacific (ETNP) ay isang malaki, paulit-ulit, at tumitinding oxygen minimum zone (OMZ) na halos kalahati ng kabuuang lugar ng mga pandaigdigang OMZ. Sa loob ng OMZ core (∼350–700 m depth), ang dissolved oxygen ay karaniwang malapit o mas mababa sa analytical detection limit ng mga modernong sensor (∼10 nM). Ang mga matarik na gradient ng oxygen sa itaas at ibaba ng OMZ core ay humahantong sa patayong pag-istruktura ng mga microbial na komunidad na nag-iiba din sa pagitan ng particle-associated (PA) at free-living (FL) size fractions. Dito, gumagamit kami ng 16S amplicon sequencing (iTags) upang pag-aralan ang pagkakaiba-iba at pamamahagi ng mga prokaryotic na populasyon sa pagitan ng mga fraction ng laki ng FL at PA at kabilang sa hanay ng mga kondisyon ng ambient redox. Ang mga kondisyon ng hydrographic sa aming lugar ng pag-aaral ay naiiba sa mga naunang naiulat sa ETNP at iba pang mga OMZ, tulad ng ETSP. Ang mga bakas na konsentrasyon ng oxygen (∼0.35 μM) ay naroroon sa buong OMZ core sa aming lokasyon ng sampling. Dahil dito, ang mga akumulasyon ng nitrite na karaniwang iniuulat para sa mga OMZ core ay wala tulad ng mga pagkakasunud-sunod para sa anammox bacteria (Brocadiales genusCandidatusScalindua), na karaniwang matatagpuan sa mga hangganan ng oxic-anoxic sa ibang mga system. Gayunpaman, ang mga distribusyon ng ammonia-oxidizing bacteria (AOB) at archaea (AOA) at pinakamataas na autotrophic carbon assimilation rate (1.4 μM C d–1) kasabay ng binibigkas na maximum na konsentrasyon ng ammonium malapit sa tuktok ng core ng OMZ. Bilang karagdagan, ang mga miyembro ng genusNitrospina, isang nangingibabaw na nitrite-oxidizing bacterial (NOB) clade ang naroroon na nagmumungkahi na ang parehong ammonia at nitrite oxidation ay nangyayari sa mga bakas na konsentrasyon ng oxygen. Ang pagsusuri sa pagsubok ng pagkakatulad (ANOSIM) at Non-metric Dimensional Scaling (nMDS) ay nagsiwalat na ang bacterial at archaeal phylogenetic na representasyon ay makabuluhang naiiba sa pagitan ng mga fraction ng laki. Batay sa mga profile ng ANOSIM at iTag, ang komposisyon ng mga pagtitipon ng PA ay hindi gaanong naiimpluwensyahan ng umiiral na depth-dependent biogeochemical regime kaysa sa FL fraction. Batay sa pagkakaroon ng AOA, NOB at trace oxygen sa OMZ core iminumungkahi namin na ang nitrification ay isang aktibong proseso sa nitrogen cycle ng rehiyong ito ng ETNP OMZ.
Panimula
Bilang tugon sa patuloy na pagbabago ng klima at mga lokal na aktibidad ng tao, ang mga konsentrasyon ng dissolved oxygen ay bumababa sa bukas na karagatan at sa coastal marine system (Breitburg et al., 2018). Ang tinantyang pagkawala ng oxygen mula sa bukas na karagatan sa nakalipas na 60 taon ay lumampas sa 2% (Schmidtko et al., 2017), lumilikha ng mga alalahanin tungkol sa mga kahihinatnan ng paglawak ng zone na naubos ng oxygen (Paulmier at Ruiz-Pino, 2009). Ang mga open ocean OMZ ay nabubuo kapag ang mataas na pang-ibabaw na pangunahing produksyon ay nagtutulak ng biological na pangangailangan ng oxygen sa ilalim ng ibabaw na tubig na lumalampas sa mga rate ng pisikal na bentilasyon sa lalim. Ang mga konsentrasyon ng oxygen sa mga haligi ng tubig ng OMZ ay maaaring magkaroon ng matarik na gradient (oxycline) sa itaas at ibaba ng oxygen-depleted na core na lumilikha ng hypoxic (karaniwan ay nasa pagitan ng 2 at ∼90 μM), suboxic (<2 μM) at anoxic (sa ibaba ng limitasyon sa pagtuklas (∼10 nM) na mga layer ng iba't ibang dimensyon (Bertagnolli at Stewart, 2018). Ang mga gradient ng oxygen ay humahantong sa patayong pag-istruktura ng mga komunidad ng metazoan at microbial at mga prosesong biogeochemical kasama ang malawak na mga oxycline na ito (Belmar et al., 2011).
Ang ilan sa mga pinakamataas na rate ng pagkawala ng nitrogen ay naitala sa mga OMZ ng Eastern Tropical North Pacific (ETNP) at South Pacific (ETSP) (Callbeck et al., 2017;Penn et al., 2019), ang permanenteng stratified Cariaco Basin (Montes et al., 2013), ang Arabian Sea (Ward et al., 2009), at ang OMZ ng Benguela upwelling system (Kuypers et al., 2005). Sa mga sistemang ito, ang mga microbial na proseso ng canonical denitrification (heterotrophic reduction ng nitrate sa nitrogen intermediates at madalas sa dinitrogen gas) at anammox (anaerobic ammonium oxidation) ay humahantong sa nitrogen loss na posibleng limitahan ang pangunahing produksyon (Ward et al., 2007). Bukod dito, ang mga oceanic nitrous oxide emissions (isang makapangyarihang greenhouse gas) mula sa microbial denitrification na nagaganap sa mga OMZ ay tinatantya na account para sa hindi bababa sa isang third ng pandaigdigang natural na nitrous oxide emissions (Naqvi et al., 2010).
Ang ETNP OMZ ay isang malaki, paulit-ulit, at tumitinding oxygen minimum zone na halos kalahati ng kabuuang lawak ng mga pandaigdigang OMZ, ay matatagpuan sa pagitan ng 0–25°N latitude at 75 at 180°W longitude (Paulmier at Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko et al., 2017). Dahil sa kanilang ekolohikal na kahalagahan, ang biogeochemistry at microbial diversity ng iba't ibang ETNP OMZ na rehiyon ay masinsinang pinag-aralan (hal.Beman at Carolan, 2013;Duret et al., 2015;Ganesh et al., 2015;Chronopoulou et al., 2017;Pack et al., 2015;Peng et al., 2015). Ang mga nakaraang pag-aaral ay nag-ulat na ang dissolved oxygen sa OMZ core na ito (∼250–750 m depth) ay karaniwang malapit o mas mababa sa mga limitasyon ng analytical detection (∼10 nM) (Tiano et al., 2014;Garcia-Robledo et al., 2017). Gayunpaman, kasama ang hilagang margin ng ETNP's OMZ (lokasyon ng site ng pag-aaral ∼22°N) na konsentrasyon ng oxygen sa 500 m ay maaaring umabot sa taunang mga average sa pagitan ng 10 at 20 μM (Paulmier at Ruiz-Pino, 2009; Data mula sa World Ocean Atlas 2013)1. Sa panahon ng field campaign na iniulat dito, sinukat namin ang oxygen sa OMZ core sa sapat na konsentrasyon (0.35 μM) upang suportahan ang mga proseso ng aerobic microbial, tulad ng ammonium at nitrite oxidation, at bahagyang pinipigilan ang mahahalagang anaerobic microbial na proseso. Ang mga proseso ng aerobic microbial ay nakita dati sa tila suboxic o anoxic na mga layer ng ETNP OMZ (Peng et al., 2015;Garcia-Robledo et al., 2017;Penn et al., 2019). Gayunpaman, ang mga salik na kumokontrol sa pamamahagi at mga aktibidad ng mga partikular na functional na grupo ng mga microorganism sa mga OMZ ay hindi pa ganap na nauunawaan.
Ang pagkakaroon ng mga nitrifier kung saan ang oxygen ay undetectable sa isang OMZ ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng kamakailang mga pagbabago sa vertical na posisyon ng oxycline dahil sa episodic vertical oxygen ventilation, na maaaring humantong sa ephemeral trace oxygen level sa loob ng OMZ cores (Muller-Karger et al., 2001;Ulloa et al., 2012;Garcia-Robledo et al., 2017). Ang ganitong mga lumilipas na kondisyon ay maaaring samantalahin ng mga aerobic o microaerophilic na populasyon, kabilang ang mga nitrifier. Bukod dito, ang mga lumulubog na particle mula sa epipelagic (pinagsama-samang mga cell, fecal pellets, at kumplikadong mga organikong materyales) ay maaaring maglaman ng mga bakas na antas ng oxygen (Ganesh et al., 2014). Kaya, ang oxygen at aerobic microbes ay maaaring madala sa kung hindi man anoxic na tubig, pansamantalang nagpapahintulot sa aerobic metabolism na mangyari kasabay ng mga particle. Ang mga particle ay kilala bilang mga hotspot ng microbial biogeochemical cycling (Simon et al., 2002;Ganesh et al., 2014) at maaaring suportahan ang magkakaibang anaerobic o aerobic microbial na mga proseso na hindi naobserbahan sa estadong malayang nabubuhay (Alldredge at Cohen, 1987;Wright et al., 2012;Suter et al., 2018).
Sa kasalukuyang pag-aaral, sinisiyasat namin ang mga prokaryotic na komunidad na sumasakop sa hilagang margin ng OMZ ng ETNP at mga kadahilanan sa kapaligiran na malamang na nakakaimpluwensya sa kanilang mga patayong distribusyon gamit ang 16S amplicon sequencing (iTags) kasama ng mga multivariate na istatistika. Sinuri namin ang dalawang laki ng fraction; ang free-living (0.2–2.7 μm) na bahagi, at ang particle-associated na fraction (>2.7 μm, na kumukuha ng mga particle pati na rin ang mga protistan cells) sa maraming lalim sa kahabaan ng oxycline na tumutugma sa natatanging mga kondisyon ng redox.
Maaari kaming magbigay ng mga dissolved oxygen sensor na may iba't ibang mga parameter, upang ang molekular na konsentrasyon ay masusubaybayan sa real time. Maligayang pagdating sa pagkonsulta
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
Oras ng post: Hul-05-2024