Ofdrock vu Spuere vu geléistem Sauerstoff op der Struktur vun der Prokaryoplanktongemeinschaft an enger Sauerstoffminimumzon

Den ëstlechen tropeschen Nordpazifik (ETNP) ass eng grouss, persistent an intensivéierend Sauerstoffminimumzon (OMZ), déi bal d'Halschent vun der Gesamtfläch vun den globale OMZen ausmécht. Am OMZ-Kär (∼350–700 m Déift) ass de geléiste Sauerstoff typescherweis no bei oder ënner der analytescher Detektiounsgrenz vu moderne Sensoren (∼10 nM). Steil Sauerstoffgradienten iwwer an ënner dem OMZ-Kär féieren zu enger vertikaler Strukturéierung vu mikrobiellen Gemeinschaften, déi och tëscht partikelassoziéierten (PA) a fräiliewegen (FL) Gréisstfraktiounen variéieren. Hei benotze mir 16S Amplikon-Sequenzéierung (iTags) fir d'Diversitéit an d'Verdeelung vu prokaryotesche Populatiounen tëscht FL- a PA-Gréisstfraktiounen an tëscht dem Spektrum vun ambienten Redox-Konditiounen ze analyséieren. Déi hydrographesch Konditiounen an eisem Studiengebitt waren anescht wéi déi, déi virdru am ETNP an aneren OMZen, wéi dem ETSP, gemellt goufen. Spuersauerstoffkonzentratiounen (∼0,35 μM) waren am ganze OMZ-Kär op eiser Proufnahmeplaz präsent. Dofir waren Nitritakkumulatiounen, déi typescherweis fir OMZ-Kären gemellt goufen, net do, sou wéi och Sequenze fir Anammox-Bakterien (Gattung Brocadiales).KandidatScalindua), déi dacks iwwer oxesch-anoxesch Grenzen an anere Systemer fonnt ginn. Wéi och ëmmer, d'Verdeelung vun Ammoniak-oxidéierende Bakterien (AOB) an Archaea (AOA) a maximal autotrophesch Kuelestoffassimilatiounsraten (1,4 μM C d^–1) huet mat engem ausgeprägte Maximum vun der Ammoniumkonzentratioun no beim ieweschten Deel vum OMZ-Kär zesummegefall. Zousätzlech hunn d'Membere vum GattungNitrospina, war eng dominant nitrit-oxidéierend bakteriell (NOB) Klad präsent, wat drop hiweist, datt souwuel Ammoniak- wéi och Nitritoxidatioun bei Spuere vu Sauerstoffkonzentratioune stattfënnt. D'Analyse vum Ähnlechkeetstest (ANOSIM) an der net-metrescher Dimensionskaléierung (nMDS) huet gewisen, datt bakteriell an archaesch phylogenetesch Representatioune tëscht de Gréisstfraktiounen signifikant ënnerschiddlech waren. Baséierend op ANOSIM- an iTag-Profiler war d'Zesummesetzung vun PA-Assemblagen manner vum herrschende déiftofhängege biogeochemesche Regime beaflosst wéi d'FL-Fraktioun. Baséierend op der Präsenz vun AOA, NOB a Spuere vu Sauerstoff am OMZ-Kär proposéiere mir, datt d'Nitrifikatioun en aktiven Prozess am Stickstoffzyklus vun dëser Regioun vun der ETNP OMZ ass.

Aféierung

Als Reaktioun op de lafende Klimawandel an déi lokal mënschlech Aktivitéiten sinn d'Konzentratioune vu geléistem Sauerstoff am oppene Mier an a Küstesystemer erofgaang (Breitburg et al., 2018De geschätzte Sauerstoffverloscht aus dem oppene Mier an de leschte 60 Joer läit bei iwwer 2% (Schmidtko et al., 2017), wat Bedenken iwwer d'Konsequenze vun der Expansioun vun der Sauerstoffarmer Zone schaaft (Paulmier a Ruiz-Pino, 2009). OMZen am oppene Mier bilden sech, wann eng héich Uewerflächenprimärproduktioun de biologesche Sauerstoffbedarf an ënnerierdesche Gewässer fërdert, deen d'Raten vun der kierperlecher Belëftung an der Déift iwwerschreit. Sauerstoffkonzentratiounen an OMZ-Waassersailen kënnen iwwer an ënner dem sauerstoffarmem Kär steil Gradienten (Oxyklin) hunn, wouduerch hypoxesch (typesch tëscht 2 an ~90 μM), suboxesch (<2 μM) an anoxesch (ënner der Detektiounsgrenz (~10 nM) Schichten vu verschiddenen Dimensiounen entstinn (Bertagnolli a Stewart, 2018Sauerstoffgradienten féieren zu enger vertikaler Strukturéierung vu Metazoan- a mikrobiellen Gemeinschaften a biogeochemesche Prozesser laanscht dës extensiv Oxyklinen (Belmar et al., 2011).

E puer vun den héchste Stéckstoffverloschtraten goufen an den OMZen vum ëstlechen tropeschen Nordpazifik (ETNP) a Südpazifik (ETSP) opgezeechent (Callbeck et al., 2017;Penn et al., 2019), dat permanent geschichtet Cariaco-Baseng (Montes et al., 2013), d'Arabesch Mier (Ward et al., 2009), an d'OMZ vum Benguela-Upwelling-System (Kuypers et al., 2005An dëse Systemer féieren déi mikrobiell Prozesser vun der kanonescher Denitrifikatioun (heterotrophescher Reduktioun vun Nitrat zu Stéckstoff-Zwëschenprodukter a meeschtens zu Dinitrogengas) an Anammox (anaerob Ammoniumoxidatioun) zu Stéckstoffverloschter, déi potenziell d'Primärproduktioun limitéiere kënnen (Ward et al., 2007Ausserdeem gëtt geschat, datt d'Emissioune vun ozeaneschen Lachgas (e staarkt Treibhausgas) duerch mikrobiell Denitrifikatioun, déi an ozeaneschen Zonen stattfënnt, op d'mannst en Drëttel vun de weltwäiten natierlechen Lachgasemissiounen ausmaachen (Naqvi et al., 2010).

D'ETNP OMZ ass eng grouss, persistent an intensivéierend Sauerstoffminimumzon, déi bal d'Halschent vun der Gesamtfläch vun de globale OMZen ausmécht a läit tëscht 0–25°N Breet a 75° an 180°W Längt.Paulmier a Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko et al., 2017Wéinst hirer ökologescher Bedeitung goufen d'Biogeochemie an d'mikrobiell Diversitéit vun de verschiddenen ETNP OMZ Regiounen intensiv ënnersicht (z.B.,Beman a Carolan, 2013;Duret et al., 2015;Ganesh et al., 2015;Chronopoulou et al., 2017;Pack et al., 2015;Peng et al., 2015Fréier Studien hunn gemellt, datt opgeléiste Sauerstoff an dësem OMZ-Kär (∼250–750 m Déift) typescherweis no bei oder ënner den analyteschen Detektiounsgrenzen (∼10 nM) läit (Tiano et al., 2014;Garcia-Robledo et al., 2017). Wéi och ëmmer, laanscht de nërdleche Rand vun der OMZ vum ETNP (Studienstanduert ~22°N) kënnen d'Sauerstoffkonzentratiounen op 500 m jäerlech Duerchschnëttswäerter tëscht 10 an 20 μM erreechen (Paulmier a Ruiz-Pino, 2009; Donnéeën aus dem Weltmieratlas 2013)¹Wärend der Feldkampagne, déi hei beschriwwe gëtt, hu mir Sauerstoff am OMZ-Kär a genuch Konzentratioune (0,35 μM) gemooss, fir aerob mikrobiell Prozesser, wéi Ammonium- an Nitritoxidatioun, z'ënnerstëtzen an deelweis wichteg anaerob mikrobiell Prozesser ze hemmen. Aerob mikrobiell Prozesser goufen virdru schonn a scheinbar suboxeschen oder anoxesche Schichten vun der ETNP OMZ festgestallt (Peng et al., 2015;Garcia-Robledo et al., 2017;Penn et al., 2019). Faktoren, déi d'Verdeelung an d'Aktivitéite vu spezifesche funktionelle Gruppe vu Mikroorganismen an OMZen kontrolléieren, sinn awer nach net vollstänneg verstanen.

D'Präsenz vun Nitrifikatoren, wou Sauerstoff an enger OMZ net nogewise ka ginn, kann duerch rezent Verrécklungen an der vertikaler Positioun vum Oxyklin wéinst episodescher vertikaler Sauerstoffventilatioun erkläert ginn, déi zu ephemeren Spuersauerstoffniveauen an den OMZ-Kären féiere kënnen ().Müller-Karger et al., 2001;Ulloa et al., 2012;Garcia-Robledo et al., 2017). Sou transient Konditioune kënne vun aerobe oder mikroaerophile Populatiounen ausgenotzt ginn, dorënner Nitrifikatoren. Ausserdeem kënnen ënnergoend Partikelen aus dem epipelagesche Beräich (aggregéiert Zellen, fekal Pellets a komplex organescht Material) Spuere vu Sauerstoff enthalen (Ganesh et al., 2014). Sou kënnen Sauerstoff an aerob Mikroben an soss anoxesch Gewässer transportéiert ginn, wouduerch aerob Metabolismen temporär a Verbindung mat Partikelen optriede kënnen. Partikelen si bekannt als Hotspots vum mikrobiellen biogeochemesche Kreeslaf (Simon et al., 2002;Ganesh et al., 2014) a kënnen kontrastéierend anaerob oder aerob mikrobiell Prozesser ënnerstëtzen, déi net am fräiliewenden Zoustand observéiert ginn (Alldredge a Cohen, 1987;Wright et al., 2012;Suter et al., 2018).

An der aktueller Studie ënnersiche mir prokaryotesch Gemeinschaften, déi den nërdleche Rand vun der OMZ vum ETNP besetzen, an Ëmweltfaktoren, déi wahrscheinlech hir vertikal Verdeelung beaflossen, andeems mir 16S Amplikon-Sequenzéierung (iTags) gekoppelt mat multivariater Statistik benotzen. Mir hunn zwou Gréisstfraktiounen ënnersicht; déi fräilieweg (0,2–2,7 μm) Fraktioun, an déi partikelassoziéiert Fraktioun (>2,7 μm, déi souwuel Partikelen ewéi och Protistanzellen opfänken) a verschiddenen Déiften laanscht den Oxyklin, déi verschiddene Redox-Konditioune entspriechen.

Mir kënnen Sensore fir opgeléist Sauerstoff mat verschiddene Parameteren ubidden, sou datt d'molekular Konzentratioun a Echtzäit iwwerwaacht ka ginn. Wëllkomm bei enger Berodung.

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