O Pacífico Norte Tropical Oriental (ETNP) é unha zona mínima de osíxeno (OMZ) grande, persistente e en constante intensificación que representa case a metade da área total das OMZ globais. Dentro do núcleo da OMZ (∼350–700 m de profundidade), o osíxeno disolto adoita estar preto ou por debaixo do límite de detección analítica dos sensores modernos (∼10 nM). Os gradientes pronunciados de osíxeno por riba e por debaixo do núcleo da OMZ levan á estruturación vertical de comunidades microbianas que tamén varían entre as fraccións de tamaño asociadas a partículas (PA) e de vida libre (FL). Aquí, empregamos a secuenciación de amplicóns 16S (iTags) para analizar a diversidade e a distribución das poboacións procariotas entre as fraccións de tamaño FL e PA e entre o rango de condicións redox ambientais. As condicións hidrográficas na nosa área de estudo eran distintas das descritas anteriormente no ETNP e noutras OMZ, como o ETSP. As concentracións de trazas de osíxeno (∼0,35 μM) estaban presentes en todo o núcleo da OMZ na nosa localización de mostraxe. En consecuencia, as acumulacións de nitritos que se rexistran tipicamente para os núcleos de OMZ estaban ausentes, así como as secuencias de bacterias anammox (xénero Brocadiales).CandidatoScalindua), que se atopan habitualmente a través dos límites óxico-anóxicos noutros sistemas. Non obstante, as distribucións de bacterias oxidantes de amoníaco (AOB) e arqueas (AOA) e as taxas máximas de asimilación autótrofa de carbono (1,4 μM C d–1) coincidiu cun máximo pronunciado de concentración de amonio preto da parte superior do núcleo da OMZ. Ademais, membros do xéneroNitrospina, estaba presente un clado bacteriano oxidante de nitritos (NOB) dominante, o que suxire que tanto a oxidación do amoníaco como a dos nitritos ocorren a concentracións de osíxeno traza. A análise da proba de semellanza (ANOSIM) e a escala dimensional non métrica (nMDS) revelaron que as representacións filoxenéticas bacterianas e arqueais eran significativamente diferentes entre as fraccións de tamaño. Baseándose nos perfís de ANOSIM e iTag, a composición das ensamblaxes de PA estaba menos influenciada polo réxime bioxeoquímico predominante dependente da profundidade que a fracción FL. Baseándose na presenza de AOA, NOB e osíxeno traza no núcleo da OMZ, suxerimos que a nitrificación é un proceso activo no ciclo do nitróxeno desta rexión da OMZ do ETNP.
Introdución
En resposta ao cambio climático continuo e ás actividades humanas localizadas, as concentracións de osíxeno disolto diminuíron no océano aberto e nos sistemas mariños costeiros (Breitburg et al., 2018). A perda estimada de osíxeno do océano aberto durante os últimos 60 anos supera o 2 % (Schmidtko et al., 2017), creando preocupación polas consecuencias da expansión da zona con esgotamento de osíxeno (Paulmier e Ruiz-Pino, 2009As ZMO en mar aberto fórmanse cando a alta produción primaria superficial alimenta a demanda biolóxica de osíxeno nas augas subterráneas que supera as taxas de ventilación física en profundidade. As concentracións de osíxeno nas columnas de auga das ZMO poden ter gradientes pronunciados (oxiclina) por riba e por debaixo do núcleo esgotado de osíxeno, creando capas hipóxicas (normalmente entre 2 e ~90 μM), subóxicas (<2 μM) e anóxicas (por debaixo do límite de detección (~10 nM)) de diferentes dimensións.Bertagnolli e Stewart, 2018). Os gradientes de osíxeno conducen á estruturación vertical de comunidades de metazoos e microbios e a procesos bioxeoquímicos ao longo destas extensas oxiclinas (Belmar et al., 2011).
Algunhas das taxas máis altas de perda de nitróxeno rexistráronse nas OMZ do Pacífico Norte Tropical Oriental (ETNP) e do Pacífico Sur (ETSP) (Callbeck et al., 2017;Penn et al., 2019), a conca de Cariaco permanentemente estratificada (Montes et al., 2013), o Mar Arábigo (Ward et al., 2009) e a OMZ do sistema de afloramento de Benguela (Kuypers et al., 2005). Nestes sistemas, os procesos microbianos de desnitrificación canónica (redución heterótrofa de nitratos a intermediarios nitroxenados e, a miúdo, a gas dinitróxeno) e anammox (oxidación anaerobia do amonio) provocan perdas de nitróxeno que poden limitar potencialmente a produción primaria (Ward et al., 2007Ademais, estímase que as emisións de óxido nitroso oceánico (un potente gas de efecto invernadoiro) procedentes da desnitrificación microbiana que se produce nas zonas mariñas organizadas representan polo menos un terzo das emisións naturais de óxido nitroso a nivel mundial (Naqvi et al., 2010).
A OMZ do ETNP é unha zona mínima de osíxeno grande, persistente e en constante intensificación que representa case a metade da área total das OMZ globais, e está situada entre 0 e 25° de latitude N e 75° e 180° de lonxitude O (Paulmier e Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko et al., 2017). Debido á súa importancia ecolóxica, a bioxeoquímica e a diversidade microbiana das diferentes rexións OMZ do NPTC foron estudadas intensivamente (por exemplo,Beman e Carolan, 2013;Duret et al., 2015;Ganesh et al., 2015;Chronopoulou et al., 2017;Pack et al., 2015;Peng et al., 2015). Estudos previos informan que o osíxeno disolto neste núcleo de OMZ (∼250–750 m de profundidade) adoita estar preto ou por debaixo dos límites de detección analítica (∼10 nM) (Tiano et al., 2014;García-Robledo et al., 2017). Non obstante, ao longo da marxe norte da OMZ do ETNP (localización do sitio de estudo ∼22°N), as concentracións de osíxeno a 500 m poden alcanzar medias anuais entre 10 e 20 μM (Paulmier e Ruiz-Pino, 2009; Datos do Atlas Oceánico Mundial 2013)1Durante a campaña de campo que se describe aquí, medimos o osíxeno no núcleo da OMZ en concentracións suficientes (0,35 μM) para soportar procesos microbianos aeróbicos, como a oxidación do amonio e os nitritos, e inhibir parcialmente importantes procesos microbianos anaeróbicos. Detectáronse procesos microbianos aeróbicos previamente en capas aparentemente subóxicas ou anóxicas da OMZ do ETNP (Peng et al., 2015;García-Robledo et al., 2017;Penn et al., 2019). Non obstante, os factores que controlan a distribución e as actividades de grupos funcionais específicos de microorganismos nas OMZ aínda non se coñecen completamente.
A presenza de nitrificadores onde o osíxeno é indetectable nunha OMZ pódese explicar polos cambios recentes na posición vertical da oxiclina debido á ventilación vertical de osíxeno episódica, que pode levar a niveis efémeros de osíxeno dentro dos núcleos da OMZ (Muller-Karger et al., 2001;Ulloa et al., 2012;García-Robledo et al., 2017). Estas condicións transitorias poden ser aproveitadas por poboacións aeróbicas ou microaerófilas, incluídos os nitrificadores. Ademais, as partículas que se afunden desde o epipeláxico (células agregadas, gránulos fecais e materiais orgánicos complexos) poden conter niveis residuais de osíxeno (Ganesh et al., 2014). Así, o osíxeno e os microbios aeróbicos poden ser transportados a augas que doutro xeito serían anóxicas, o que permite temporalmente que os metabolismos aeróbicos se produzan en asociación coas partículas. Sábese que as partículas son puntos quentes dos ciclos bioxeoquímicos microbianos (Simón et al., 2002;Ganesh et al., 2014) e pode soportar procesos microbianos anaeróbicos ou aeróbicos contrastantes que non se observan no estado de vida libre (Alldredge e Cohen, 1987;Wright et al., 2012;Suter et al., 2018).
No presente estudo, investigamos as comunidades procariotas que ocupan a marxe norte da OMZ do ETNP e os factores ambientais que probablemente inflúen nas súas distribucións verticais utilizando a secuenciación de amplicóns 16S (iTags) xunto con estatísticas multivariantes. Examinamos dúas fraccións de tamaño; a fracción de vida libre (0,2–2,7 μm) e a fracción asociada a partículas (>2,7 μm, que captura partículas así como células de protistas) a múltiples profundidades ao longo da oxiclina que corresponden a distintas condicións redox.
Podemos fornecer sensores de osíxeno disolto con diferentes parámetros, para que a concentración molecular poida ser monitorizada en tempo real. Benvido á consulta.
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
Data de publicación: 05-07-2024