Il Pacifico Nord Tropicale Orientale (ETNP) è una zona minima di ossigeno (OMZ) ampia, persistente e in fase di intensificazione, che rappresenta quasi la metà dell'area totale delle OMZ globali. All'interno del nucleo dell'OMZ (profondità di circa 350-700 m), l'ossigeno disciolto è tipicamente vicino o al di sotto del limite di rilevabilità analitica dei sensori moderni (circa 10 nM). I forti gradienti di ossigeno al di sopra e al di sotto del nucleo dell'OMZ portano alla strutturazione verticale delle comunità microbiche che variano anche tra le frazioni dimensionali associate alle particelle (PA) e quelle libere (FL). Qui, utilizziamo il sequenziamento dell'amplicone 16S (iTags) per analizzare la diversità e la distribuzione delle popolazioni procariotiche tra le frazioni dimensionali FL e PA e nell'intervallo di condizioni redox ambientali. Le condizioni idrografiche nella nostra area di studio erano diverse da quelle precedentemente riportate nell'ETNP e in altre OMZ, come l'ETSP. Concentrazioni di ossigeno in tracce (circa 0,35 μM) erano presenti in tutto il nucleo dell'OMZ nel nostro sito di campionamento. Di conseguenza, gli accumuli di nitriti tipicamente riportati per i nuclei OMZ erano assenti così come le sequenze per i batteri anammox (genere BrocadialesCandidatoScalindua), che si trovano comunemente oltre i confini ossico-anossico in altri sistemi. Tuttavia, la distribuzione dei batteri ossidanti l'ammoniaca (AOB) e degli archaea (AOA) e i tassi massimi di assimilazione del carbonio autotrofi (1,4 μM C d–1) coincideva con un pronunciato massimo di concentrazione di ammonio vicino alla sommità del nucleo dell'OMZ. Inoltre, i membri del genereNitrospina, era presente un clade batterico dominante che ossida i nitriti (NOB), suggerendo che sia l'ossidazione dell'ammoniaca che quella dei nitriti avvengono a concentrazioni di ossigeno in tracce. L'analisi del test di similarità (ANOSIM) e del Non-metric Dimensional Scaling (nMDS) ha rivelato che le rappresentazioni filogenetiche batteriche e archeali erano significativamente diverse tra le frazioni dimensionali. Sulla base dei profili ANOSIM e iTag, la composizione degli assemblaggi di PA era meno influenzata dal regime biogeochimico prevalente dipendente dalla profondità rispetto alla frazione FL. Sulla base della presenza di AOA, NOB e ossigeno in tracce nel nucleo dell'OMZ, suggeriamo che la nitrificazione sia un processo attivo nel ciclo dell'azoto di questa regione dell'OMZ dell'ETNP.
Introduzione
In risposta al cambiamento climatico in corso e alle attività umane localizzate, le concentrazioni di ossigeno disciolto sono diminuite nell'oceano aperto e nei sistemi marini costieri (Breitburg e altri, 2018). La perdita stimata di ossigeno dall'oceano aperto negli ultimi 60 anni supera il 2% (Schmidtko e altri, 2017), creando preoccupazioni circa le conseguenze dell'espansione della zona priva di ossigeno (Paulmier e Ruiz-Pino, 2009). Le zone oceaniche aperte (OMZ) si formano quando un'elevata produzione primaria superficiale alimenta la domanda biologica di ossigeno nelle acque sotterranee, che supera i tassi di ventilazione fisica in profondità. Le concentrazioni di ossigeno nelle colonne d'acqua delle OMZ possono presentare forti gradienti (ossiclinali) sopra e sotto il nucleo impoverito di ossigeno, creando strati ipossici (tipicamente tra 2 e ∼90 μM), suboxici (<2 μM) e anossici (al di sotto del limite di rilevabilità (∼10 nM) di dimensioni variabili (Bertagnolli e Stewart, 2018). I gradienti di ossigeno portano alla strutturazione verticale delle comunità metazoiche e microbiche e ai processi biogeochimici lungo queste estese ossiclinali (Belmar e altri, 2011).
Alcuni dei tassi più elevati di perdita di azoto sono stati registrati nelle OMZ del Pacifico tropicale orientale settentrionale (ETNP) e del Pacifico meridionale (ETSP) (Callbeck e altri, 2017;Penn e altri, 2019), il bacino di Cariaco permanentemente stratificato (Montes e altri, 2013), il Mar Arabico (Ward e altri, 2009), e l'OMZ del sistema di risalita del Benguela (Kuypers e altri, 2005). In questi sistemi, i processi microbici di denitrificazione canonica (riduzione eterotrofica del nitrato in intermedi di azoto e spesso in gas di diazoto) e anammox (ossidazione anaerobica dell'ammonio) portano a perdite di azoto che possono potenzialmente limitare la produzione primaria (Ward e altri, 2007). Inoltre, si stima che le emissioni oceaniche di protossido di azoto (un potente gas serra) derivanti dalla denitrificazione microbica che si verifica nelle zone di mare aperto rappresentino almeno un terzo delle emissioni naturali globali di protossido di azoto (Naqvi e altri, 2010).
L'OMZ dell'ETNP è una zona minima di ossigeno ampia, persistente e in fase di intensificazione che rappresenta quasi la metà dell'area totale delle OMZ globali, si trova tra 0–25° di latitudine nord e 75 e 180° di longitudine ovest (Paulmier e Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko e altri, 2017). A causa della loro importanza ecologica, la biogeochimica e la diversità microbica delle diverse regioni OMZ dell'ETNP sono state studiate intensamente (ad esempio,Beman e Carolan, 2013;Duret e altri, 2015;Ganesh e altri, 2015;Chronopoulou e altri, 2017;Pack e altri, 2015;Peng e altri, 2015). Studi precedenti riportano che l'ossigeno disciolto in questo nucleo OMZ (profondità ∼250–750 m) è in genere vicino o al di sotto dei limiti di rilevamento analitico (∼10 nM) (Tiano e altri, 2014;Garcia-Robledo e altri, 2017). Tuttavia, lungo il margine settentrionale dell'OMZ dell'ETNP (posizione del sito di studio ∼22°N) le concentrazioni di ossigeno a 500 m possono raggiungere medie annuali comprese tra 10 e 20 μM (Paulmier e Ruiz-Pino, 2009; Dati tratti dall'Atlante degli oceani mondiali 2013)1Durante la campagna di ricerca qui riportata, abbiamo misurato l'ossigeno nel nucleo della OMZ a concentrazioni sufficienti (0,35 μM) per supportare i processi microbici aerobici, come l'ossidazione dell'ammonio e dei nitriti, e inibire parzialmente importanti processi microbici anaerobici. Processi microbici aerobici sono stati rilevati in precedenza in strati apparentemente subossici o anossici della OMZ dell'ETNP (Peng e altri, 2015;Garcia-Robledo e altri, 2017;Penn e altri, 2019). Tuttavia, i fattori che controllano la distribuzione e le attività di specifici gruppi funzionali di microrganismi nelle OMZ non sono ancora del tutto compresi.
La presenza di nitrificanti in cui l'ossigeno non è rilevabile in una OMZ può essere spiegata dai recenti spostamenti nella posizione verticale dell'ossiclina dovuti alla ventilazione verticale episodica dell'ossigeno, che può portare a livelli di tracce di ossigeno effimeri all'interno dei nuclei OMZ (Muller-Karger e altri, 2001;Ulloa e altri, 2012;Garcia-Robledo e altri, 2017). Tali condizioni transitorie possono essere sfruttate da popolazioni aerobiche o microaerofile, compresi i nitrificanti. Inoltre, le particelle che affondano dall'epipelagico (cellule aggregate, pellet fecali e materiali organici complessi) possono contenere tracce di ossigeno (Ganesh e altri, 2014). Pertanto, l'ossigeno e i microbi aerobici possono essere trasportati in acque altrimenti anossiche, consentendo temporaneamente il metabolismo aerobico in associazione con le particelle. È noto che le particelle sono punti caldi del ciclo biogeochimico microbico (Simon e altri, 2002;Ganesh e altri, 2014) e può supportare processi microbici anaerobici o aerobici contrastanti che non si osservano nello stato di vita libera (Alldredge e Cohen, 1987;Wright e altri, 2012;Suter e altri, 2018).
Nel presente studio, indaghiamo le comunità procariotiche che occupano il margine settentrionale della zona di omologia dell'ETNP e i fattori ambientali che probabilmente influenzano la loro distribuzione verticale utilizzando il sequenziamento di ampliconi 16S (iTags) accoppiato a statistiche multivariate. Abbiamo esaminato due frazioni dimensionali: la frazione libera (0,2–2,7 μm) e la frazione associata alle particelle (>2,7 μm, che cattura particelle e cellule protistaniche) a diverse profondità lungo l'ossiclinale che corrispondono a distinte condizioni redox.
Possiamo fornire sensori di ossigeno disciolto con diversi parametri, in modo che la concentrazione molecolare possa essere monitorata in tempo reale. Benvenuti a contattarci.
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 di pubblicazione: 05-07-2024