Vùng nhiệt đới phía Đông Bắc Thái Bình Dương (ETNP) là một vùng tối thiểu oxy (OMZ) lớn, dai dẳng và đang tăng cường, chiếm gần một nửa tổng diện tích của các OMZ toàn cầu. Trong lõi OMZ (độ sâu khoảng 350–700 m), oxy hòa tan thường ở gần hoặc dưới giới hạn phát hiện phân tích của các cảm biến hiện đại (khoảng 10 nM). Các gradient oxy dốc ở trên và dưới lõi OMZ dẫn đến cấu trúc theo chiều dọc của các cộng đồng vi sinh vật cũng thay đổi giữa các phần kích thước liên kết hạt (PA) và sống tự do (FL). Tại đây, chúng tôi sử dụng giải trình tự amplicon 16S (iTag) để phân tích sự đa dạng và phân bố của quần thể sinh vật nhân sơ giữa các phần kích thước FL và PA và trong phạm vi các điều kiện oxy hóa khử xung quanh. Các điều kiện thủy văn tại khu vực nghiên cứu của chúng tôi khác với những điều kiện đã được báo cáo trước đây ở ETNP và các OMZ khác, chẳng hạn như ETSP. Nồng độ oxy vết (khoảng 0,35 μM) có mặt trên khắp lõi OMZ tại địa điểm lấy mẫu của chúng tôi. Do đó, sự tích tụ nitrit thường được báo cáo đối với lõi OMZ đã không xuất hiện cũng như trình tự đối với vi khuẩn anammox (chi BrocadialesCandidatusScalindua), thường được tìm thấy ở ranh giới oxy-khan trong các hệ thống khác. Tuy nhiên, sự phân bố của vi khuẩn oxy hóa amoniac (AOB) và vi khuẩn cổ (AOA) và tốc độ đồng hóa carbon tự dưỡng tối đa (1,4 μM C d–1) trùng với nồng độ amoni cực đại rõ rệt gần đỉnh lõi OMZ. Ngoài ra, các thành viên của chiNitrospina, một nhánh vi khuẩn oxy hóa nitrit (NOB) chiếm ưu thế hiện diện, cho thấy cả quá trình oxy hóa amoniac và nitrit đều xảy ra ở nồng độ oxy vết. Phân tích kiểm tra độ tương đồng (ANOSIM) và Phân tích chiều không theo số liệu (nMDS) cho thấy biểu diễn phát sinh loài của vi khuẩn và vi khuẩn cổ khác biệt đáng kể giữa các phân đoạn kích thước. Dựa trên hồ sơ ANOSIM và iTag, thành phần của các cụm PA ít bị ảnh hưởng bởi chế độ sinh địa hóa phụ thuộc vào độ sâu chiếm ưu thế hơn so với phân đoạn FL. Dựa trên sự hiện diện của AOA, NOB và oxy vết trong lõi OMZ, chúng tôi cho rằng quá trình nitrat hóa là một quá trình tích cực trong chu trình nitơ của vùng này thuộc OMZ của Vườn Quốc gia EtNP.
Giới thiệu
Để ứng phó với biến đổi khí hậu đang diễn ra và các hoạt động cục bộ của con người, nồng độ oxy hòa tan đã giảm ở đại dương và trong các hệ thống biển ven bờ (Breitburg và cộng sự, 2018). Ước tính lượng oxy bị mất từ đại dương trong 60 năm qua vượt quá 2% (Schmidtko và cộng sự, 2017), tạo ra mối lo ngại về hậu quả của việc mở rộng vùng thiếu oxy (Paulmier và Ruiz-Pino, 2009). Các vùng nước OMZ ngoài khơi hình thành khi sản lượng sơ cấp bề mặt cao thúc đẩy nhu cầu oxy sinh học trong nước ngầm vượt quá tốc độ thông gió vật lý ở độ sâu. Nồng độ oxy trong các cột nước OMZ có thể có độ dốc lớn (oxycline) ở trên và dưới lõi cạn kiệt oxy, tạo ra các lớp thiếu oxy (thường từ 2 đến ∼90 μM), cận oxy (<2 μM) và thiếu oxy (dưới giới hạn phát hiện (∼10 nM) với kích thước khác nhau (Bertagnolli và Stewart, 2018). Các gradient oxy dẫn đến cấu trúc theo chiều dọc của các cộng đồng động vật và vi sinh vật và các quá trình sinh địa hóa dọc theo các oxycline rộng lớn này (Belmar và cộng sự, 2011).
Một số tỷ lệ mất nitơ cao nhất đã được ghi nhận ở các vùng OMZ của Bắc Thái Bình Dương nhiệt đới phía Đông (ETNP) và Nam Thái Bình Dương (ETSP) (Callbeck và cộng sự, 2017;Penn và cộng sự, 2019), lưu vực Cariaco phân tầng vĩnh viễn (Montes và cộng sự, 2013), Biển Ả Rập (Ward và cộng sự, 2009), và OMZ của hệ thống phun trào Benguela (Kuypers và cộng sự, 2005). Trong các hệ thống này, các quá trình vi khuẩn khử nitrat điển hình (khử dị dưỡng nitrat thành các chất trung gian nitơ và thường thành khí dinitrogen) và anammox (oxy hóa amoni kỵ khí) dẫn đến mất nitơ có khả năng hạn chế sản xuất chính (Ward và cộng sự, 2007). Hơn nữa, lượng khí thải nitơ oxit đại dương (một loại khí nhà kính mạnh) từ quá trình khử nitrat của vi khuẩn xảy ra ở các vùng OMZ ước tính chiếm ít nhất một phần ba lượng khí thải nitơ oxit tự nhiên toàn cầu (Naqvi và cộng sự, 2010).
Vùng tối thiểu oxy của ETNP là vùng tối thiểu oxy lớn, dai dẳng và đang tăng cường, chiếm gần một nửa tổng diện tích của các vùng tối thiểu oxy toàn cầu, nằm giữa vĩ độ 0–25°B và kinh độ 75 đến 180°T (Paulmier và Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko và cộng sự, 2017). Do tầm quan trọng về mặt sinh thái, tính đa dạng sinh địa hóa và vi sinh vật của các vùng OMZ khác nhau của ETNP đã được nghiên cứu chuyên sâu (ví dụ:Beman và Carolan, 2013;Duret và cộng sự, 2015;Ganesh và cộng sự, 2015;Chronopoulou và cộng sự, 2017;Pack và cộng sự, 2015;Peng và cộng sự, 2015). Các nghiên cứu trước đây báo cáo rằng oxy hòa tan trong lõi OMZ này (độ sâu khoảng 250–750 m) thường ở gần hoặc dưới giới hạn phát hiện phân tích (khoảng 10 nM) (Tiano và cộng sự, 2014;Garcia-Robledo và cộng sự, 2017). Tuy nhiên, dọc theo rìa phía bắc của OMZ của ETNP (vị trí địa điểm nghiên cứu ∼22°B), nồng độ oxy ở độ cao 500 m có thể đạt mức trung bình hàng năm từ 10 đến 20 μM (Paulmier và Ruiz-Pino, 2009; Dữ liệu từ World Ocean Atlas 2013)1Trong chiến dịch thực địa được báo cáo ở đây, chúng tôi đã đo nồng độ oxy trong lõi OMZ ở mức đủ (0,35 μM) để hỗ trợ các quá trình vi sinh vật hiếu khí, chẳng hạn như oxy hóa amoni và nitrit, và ức chế một phần các quá trình vi sinh vật kỵ khí quan trọng. Các quá trình vi sinh vật hiếu khí đã được phát hiện trước đây trong các lớp dường như cận nhiệt hoặc thiếu oxy của OMZ ETNP (Peng và cộng sự, 2015;Garcia-Robledo và cộng sự, 2017;Penn và cộng sự, 2019). Tuy nhiên, các yếu tố kiểm soát sự phân bố và hoạt động của các nhóm vi sinh vật chức năng cụ thể trong OMZ vẫn chưa được hiểu đầy đủ.
Sự hiện diện của vi khuẩn nitrat hóa nơi không phát hiện được oxy trong OMZ có thể được giải thích bằng sự thay đổi gần đây về vị trí thẳng đứng của oxycline do thông khí oxy theo chiều dọc theo từng đợt, có thể dẫn đến mức oxy vết tạm thời trong lõi OMZ (Muller-Karger và cộng sự, 2001;Ulloa và cộng sự, 2012;Garcia-Robledo và cộng sự, 2017). Những điều kiện thoáng qua như vậy có thể được khai thác bởi các quần thể hiếu khí hoặc vi hiếu khí, bao gồm cả vi khuẩn nitrat hóa. Hơn nữa, các hạt chìm từ tầng nước mặt (tế bào kết tụ, viên phân và vật liệu hữu cơ phức tạp) có thể chứa một lượng nhỏ oxy (Ganesh và cộng sự, 2014). Do đó, oxy và vi khuẩn hiếu khí có thể được vận chuyển đến vùng nước thiếu oxy, tạm thời cho phép các quá trình trao đổi chất hiếu khí diễn ra kết hợp với các hạt. Các hạt được biết đến là điểm nóng của chu trình sinh địa hóa của vi sinh vật (Simon và cộng sự, 2002;Ganesh và cộng sự, 2014) và có thể hỗ trợ các quá trình vi khuẩn kỵ khí hoặc hiếu khí tương phản không được quan sát thấy ở trạng thái sống tự do (Alldredge và Cohen, 1987;Wright và cộng sự, 2012;Suter và cộng sự, 2018).
Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát các cộng đồng sinh vật nhân sơ chiếm giữ rìa phía bắc của vùng OMZ của ETNP và các yếu tố môi trường có thể ảnh hưởng đến sự phân bố theo chiều dọc của chúng bằng cách sử dụng giải trình tự amplicon 16S (iTag) kết hợp với thống kê đa biến. Chúng tôi đã kiểm tra hai phân số kích thước: phân số sống tự do (0,2–2,7 μm) và phân số liên kết hạt (>2,7 μm, bao gồm cả các hạt và tế bào protistan) ở nhiều độ sâu dọc theo oxycline tương ứng với các điều kiện oxy hóa khử riêng biệt.
Chúng tôi có thể cung cấp các cảm biến oxy hòa tan với các thông số khác nhau, để có thể theo dõi nồng độ phân tử theo thời gian thực. Hoan nghênh bạn đến tham khảo ý kiến
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
Thời gian đăng: 05-07-2024