El Pacífic Nord Tropical Oriental (ETNP) és una zona mínima d'oxigen (OMZ) gran, persistent i intensificadora que representa gairebé la meitat de la superfície total de les OMZ globals. Dins del nucli de l'OMZ (∼350–700 m de profunditat), l'oxigen dissolt sol estar a prop o per sota del límit de detecció analítica dels sensors moderns (∼10 nM). Els gradients pronunciats d'oxigen per sobre i per sota del nucli de l'OMZ condueixen a l'estructuració vertical de comunitats microbianes que també varien entre les fraccions de mida associades a partícules (PA) i de vida lliure (FL). Aquí, utilitzem la seqüenciació d'amplicons 16S (iTags) per analitzar la diversitat i la distribució de les poblacions procariotes entre les fraccions de mida FL i PA i entre el rang de condicions redox ambientals. Les condicions hidrogràfiques a la nostra àrea d'estudi eren diferents de les reportades anteriorment a l'ETNP i altres OMZ, com l'ETSP. Hi havia concentracions de traces d'oxigen (∼0,35 μM) presents a tot el nucli de l'OMZ a la nostra ubicació de mostreig. En conseqüència, les acumulacions de nitrits que es registren típicament per a nuclis d'OMZ van ser absents, així com les seqüències de bacteris anammox (gènere Brocadiales).CandidatScalindua), que es troben habitualment a través dels límits òxico-anòxics en altres sistemes. Tanmateix, les distribucions de bacteris oxidants d'amoníac (AOB) i arquees (AOA) i les taxes màximes d'assimilació autòtrofa de carboni (1,4 μM C d–1) va coincidir amb un màxim pronunciat de concentració d'amoni prop de la part superior del nucli OMZ. A més, els membres del gènereNitrospina, hi havia un clade dominant de bacteris oxidants de nitrits (NOB), cosa que suggereix que tant l'oxidació d'amoníac com de nitrits es produeixen a concentracions de traces d'oxigen. L'anàlisi de la prova de similitud (ANOSIM) i l'Escala Dimensional No Mètrica (nMDS) van revelar que les representacions filogenètiques bacterianes i arqueals eren significativament diferents entre les fraccions de mida. Basant-se en els perfils ANOSIM i iTag, la composició dels conjunts de PA estava menys influenciada pel règim biogeoquímic predominant dependent de la profunditat que la fracció FL. Basant-nos en la presència d'AOA, NOB i traces d'oxigen al nucli de la OMZ, suggerim que la nitrificació és un procés actiu en el cicle del nitrogen d'aquesta regió de la OMZ de l'ETNP.
Introducció
En resposta al canvi climàtic continu i a les activitats humanes localitzades, les concentracions d'oxigen dissolt han anat disminuint a l'oceà obert i als sistemes marins costaners (Breitburg et al., 2018). La pèrdua estimada d'oxigen des de l'oceà obert durant els darrers 60 anys supera el 2% (Schmidtko et al., 2017), creant preocupació sobre les conseqüències de l'expansió de la zona amb esgotament d'oxigen (Paulmier i Ruiz-Pino, 2009). Les zones marines organitzades a l'oceà obert es formen quan una alta producció primària superficial alimenta la demanda biològica d'oxigen a les aigües subterrànies que supera les taxes de ventilació física a profunditat. Les concentracions d'oxigen a les columnes d'aigua de les zones marines organitzades a l'oxigen poden tenir gradients pronunciats (oxiclina) per sobre i per sota del nucli esgotat d'oxigen, creant capes hipòxiques (normalment entre 2 i ∼90 μM), subòxiques (<2 μM) i anòxiques (per sota del límit de detecció (∼10 nM)) de dimensions variables.Bertagnolli i Stewart, 2018). Els gradients d'oxigen condueixen a l'estructuració vertical de comunitats de metazous i microbis i a processos biogeoquímics al llarg d'aquestes extenses oxiclines (Belmar et al., 2011).
Algunes de les taxes més altes de pèrdua de nitrogen s'han registrat a les OMZ del Pacífic Nord Tropical Oriental (ETNP) i del Pacífic Sud (ETSP) (Callbeck et al., 2017;Penn et al., 2019), la conca de Cariaco permanentment estratificada (Montes et al., 2013), el Mar d'Aràbia (Ward et al., 2009), i la OMZ del sistema d'aflorament de Benguela (Kuypers et al., 2005). En aquests sistemes, els processos microbians de desnitrificació canònica (reducció heteròtrofa del nitrat a intermediaris de nitrogen i sovint a gas dinitrogen) i anammox (oxidació anaeròbica de l'amoni) condueixen a pèrdues de nitrogen que poden limitar potencialment la producció primària (Ward et al., 2007). A més, s'estima que les emissions d'òxid nitrós oceànic (un potent gas d'efecte hivernacle) derivades de la desnitrificació microbiana que es produeix a les zones marines organitzades representen almenys un terç de les emissions globals d'òxid nitrós natural (Naqvi et al., 2010).
La OMZ de l'ETNP és una zona mínima d'oxigen gran, persistent i en augment que representa gairebé la meitat de la superfície total de les OMZ globals, i està situada entre 0 i 25° de latitud Nord i 75 i 180° de longitud Oest.Paulmier i Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko et al., 2017). A causa de la seva importància ecològica, la biogeoquímica i la diversitat microbiana de les diferents regions OMZ de l'ETNP s'han estudiat intensament (p. ex.,Beman i Carolan, 2013;Duret et al., 2015;Ganesh et al., 2015;Chronopoulou et al., 2017;Pack et al., 2015;Peng et al., 2015). Estudis anteriors indiquen que l'oxigen dissolt en aquest nucli de la OMZ (∼250–750 m de profunditat) sol estar a prop o per sota dels límits de detecció analítica (∼10 nM) (Tiano et al., 2014;Garcia-Robledo et al., 2017). Tanmateix, al llarg del marge nord de la OMZ de l'ETNP (ubicació del lloc d'estudi a ~22°N), les concentracions d'oxigen a 500 m poden assolir mitjanes anuals d'entre 10 i 20 μM (Paulmier i Ruiz-Pino, 2009; Dades de l'Atles Mundial dels Oceans 2013)1Durant la campanya de camp que es presenta aquí, vam mesurar l'oxigen al nucli de la OMZ a concentracions suficients (0,35 μM) per afavorir processos microbians aeròbics, com ara l'oxidació d'amoni i nitrits, i inhibir parcialment processos microbians anaeròbics importants. Els processos microbians aeròbics s'han detectat anteriorment en capes aparentment subòxiques o anòxiques de la OMZ de l'ETNP (Peng et al., 2015;Garcia-Robledo et al., 2017;Penn et al., 2019). Tanmateix, els factors que controlen la distribució i les activitats de grups funcionals específics de microorganismes a les OMZ encara no es coneixen completament.
La presència de nitrificadors on l'oxigen és indetectable en una OMZ es pot explicar pels canvis recents en la posició vertical de l'oxiclina a causa de la ventilació vertical d'oxigen episòdica, que pot conduir a nivells efímers d'oxigen dins dels nuclis de la OMZ (Muller-Karger et al., 2001;Ulloa et al., 2012;Garcia-Robledo et al., 2017). Aquestes condicions transitòries poden ser explotades per poblacions aeròbiques o microaeròfiles, inclosos els nitrificadors. A més, les partícules que s'enfonsen des de l'epipelàgic (cèl·lules agregades, pèl·lets fecals i materials orgànics complexos) poden contenir nivells traça d'oxigen (Ganesh et al., 2014). Així, l'oxigen i els microbis aeròbics poden ser transportats a aigües que d'altra banda serien anòxiques, permetent temporalment que els metabolismes aeròbics es produeixin en associació amb les partícules. Se sap que les partícules són punts crítics dels cicles biogeoquímics microbians (Simon et al., 2002;Ganesh et al., 2014) i pot donar suport a processos microbians anaeròbics o aeròbics contrastants que no s'observen en l'estat de vida lliure (Alldredge i Cohen, 1987;Wright et al., 2012;Suter et al., 2018).
En el present estudi, investiguem les comunitats procariotes que ocupen el marge nord de la OMZ de l'ETNP i els factors ambientals que probablement influeixen en les seves distribucions verticals mitjançant la seqüenciació d'amplicons 16S (iTags) juntament amb estadístiques multivariants. Vam examinar dues fraccions de mida; la fracció de vida lliure (0,2–2,7 μm) i la fracció associada a partícules (>2,7 μm, que captura partícules així com cèl·lules de protistan) a múltiples profunditats al llarg de l'oxiclina que corresponen a diferents condicions redox.
Podem proporcionar sensors d'oxigen dissolt amb diferents paràmetres, de manera que la concentració molecular es pugui controlar en temps real. Us convidem a consultar.
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 publicació: 05 de juliol de 2024