يُعدّ شرق شمال المحيط الهادئ الاستوائي (ETNP) منطقةً واسعةً ومستمرةً ومتزايدة الكثافة ذات حد أدنى للأكسجين (OMZ)، حيث تُشكّل ما يقارب نصف المساحة الإجمالية لمناطق الحد الأدنى للأكسجين على مستوى العالم. ضمن لبّ منطقة الحد الأدنى للأكسجين (على عمق يتراوح بين 350 و700 متر تقريبًا)، يكون تركيز الأكسجين المذاب عادةً قريبًا من الحد الأدنى للكشف التحليلي لأجهزة الاستشعار الحديثة أو دونه (حوالي 10 نانومول). تؤدي التدرجات الحادة في تركيز الأكسجين أعلى وأسفل لبّ منطقة الحد الأدنى للأكسجين إلى بنية رأسية للمجتمعات الميكروبية، والتي تختلف أيضًا بين أحجام الجسيمات المرتبطة (PA) والكائنات الحية الحرة (FL). في هذه الدراسة، استخدمنا تقنية تسلسل تضخيم جين 16S (iTags) لتحليل تنوّع وتوزيع التجمعات بدائية النواة بين أحجام الجسيمات الحرة والمرتبطة، وضمن نطاق ظروف الأكسدة والاختزال المحيطة. وقد اختلفت الظروف الهيدروغرافية في منطقة دراستنا عن تلك التي سُجّلت سابقًا في شرق شمال المحيط الهادئ الاستوائي ومناطق الحد الأدنى للأكسجين الأخرى، مثل شرق المحيط الهادئ الاستوائي. وُجدت تراكيز ضئيلة من الأكسجين (حوالي 0.35 ميكرومول) في جميع أنحاء لبّ منطقة الحد الأدنى للأكسجين في موقع أخذ العينات. ونتيجة لذلك، غابت تراكمات النتريت التي تُبلغ عنها عادةً في لبّ منطقة الحد الأدنى للأكسجين، وكذلك تسلسلات بكتيريا الأناموكس (جنس بروكاداليس).كانديداتوسScalindua)، والتي توجد عادةً عبر الحدود المؤكسدة-اللاأكسدة في أنظمة أخرى. ومع ذلك، فإن توزيعات البكتيريا المؤكسدة للأمونيا (AOB) والعتائق (AOA) ومعدلات استيعاب الكربون الذاتية القصوى (1.4 ميكرومول كربون/يوم) تختلف.-1تزامن ذلك مع ذروة ملحوظة في تركيز الأمونيوم بالقرب من قمة لب منطقة الحد الأدنى للأكسجين. بالإضافة إلى ذلك، فإن أفراد الجنسنيتروسبيناوُجدت مجموعة مهيمنة من البكتيريا المؤكسدة للنتريت (NOB)، مما يشير إلى أن أكسدة كل من الأمونيا والنتريت تحدث عند تركيزات ضئيلة من الأكسجين. وكشف تحليل اختبار التشابه (ANOSIM) والتحجيم متعدد الأبعاد غير المتري (nMDS) عن اختلاف كبير في التمثيلات التطورية للبكتيريا والعتائق بين أحجام العينات. وبناءً على تحليل ANOSIM وبيانات iTag، كان تركيب تجمعات PA أقل تأثرًا بالنظام البيوجيوكيميائي السائد المعتمد على العمق مقارنةً بجزء FL. واستنادًا إلى وجود AOA وNOB وآثار الأكسجين في لب منطقة الحد الأدنى للأكسجين (OMZ)، نقترح أن النترجة عملية نشطة في دورة النيتروجين في هذه المنطقة من منطقة الحد الأدنى للأكسجين في شرق المحيط الهادئ الاستوائي.
مقدمة
استجابةً لتغير المناخ المستمر والأنشطة البشرية المحلية، انخفضت تركيزات الأكسجين المذاب في المحيط المفتوح وفي النظم البحرية الساحلية (بريتبرغ وآخرون، 2018). يُقدّر فقدان الأكسجين من المحيط المفتوح خلال الستين عامًا الماضية بأكثر من 2% (شميدتكو وآخرون، 2017مما يثير مخاوف بشأن عواقب توسع المنطقة المستنفدة للأكسجين (بولمير ورويز-بينو، 2009تتشكل مناطق الحد الأدنى للأكسجين في المحيط المفتوح عندما يؤدي الإنتاج الأولي السطحي المرتفع إلى زيادة الطلب البيولوجي على الأكسجين في المياه تحت السطحية، والذي يتجاوز معدلات التهوية الفيزيائية في الأعماق. يمكن أن يكون لتركيزات الأكسجين في أعمدة المياه في مناطق الحد الأدنى للأكسجين تدرجات حادة (خط الأكسجين) فوق وتحت النواة المستنفدة للأكسجين، مما يخلق طبقات ناقصة الأكسجين (عادةً ما بين 2 و90 ميكرومول تقريبًا)، وشبه ناقصة الأكسجين (أقل من 2 ميكرومول تقريبًا)، ولا هوائية (أقل من حد الكشف (10 نانومول تقريبًا)) بأبعاد متفاوتة.بيرتانيولي وستيوارت، 2018تؤدي تدرجات الأكسجين إلى تشكيل رأسي للمجتمعات الحيوانية والميكروبية والعمليات البيوجيوكيميائية على طول هذه التدرجات الأكسجينية الواسعة (بيلمار وآخرون، 2011).
سُجّلت بعض أعلى معدلات فقدان النيتروجين في مناطق الحد الأدنى للأكسجين في شرق شمال المحيط الهادئ الاستوائي (ETNP) وجنوب المحيط الهادئ (ETSP) (كولبيك وآخرون، 2017؛بين وآخرون، 2019)، حوض كارياكو ذو الطبقات الدائمة (مونتيس وآخرون، 2013) بحر العرب (وارد وآخرون، 2009)، ومنطقة الحد الأدنى للأكسجين لنظام تيارات بنغويلا الصاعدة (كويبرز وآخرون، 2005في هذه الأنظمة، تؤدي العمليات الميكروبية المتمثلة في نزع النيتروجين التقليدي (الاختزال غيري التغذية للنترات إلى وسائط نيتروجينية وغالبًا إلى غاز ثنائي النيتروجين) والأناموكس (أكسدة الأمونيوم اللاهوائية) إلى فقدان النيتروجين الذي يمكن أن يحد من الإنتاج الأولي (وارد وآخرون، 2007علاوة على ذلك، تشير التقديرات إلى أن انبعاثات أكسيد النيتروز المحيطية (وهو غاز دفيئة قوي) الناتجة عن عملية نزع النتروجين الميكروبية التي تحدث في مناطق الحد الأدنى للأكسجين تمثل ما لا يقل عن ثلث انبعاثات أكسيد النيتروز الطبيعية العالمية.نقوي وآخرون، 2010).
تُعد منطقة الحد الأدنى للأكسجين في شرق المحيط الهادئ الشمالي منطقة كبيرة ومستمرة ومتزايدة الكثافة، وتمثل ما يقرب من نصف المساحة الإجمالية لمناطق الحد الأدنى للأكسجين العالمية، وتقع بين خطي عرض 0-25 درجة شمالاً وخطي طول 75 و180 درجة غرباً.بولمير ورويز-بينو، 2009؛شميدتكو وآخرون، 2017نظراً لأهميتها البيئية، فقد خضعت الجيوكيمياء الحيوية والتنوع الميكروبي لمناطق الحد الأدنى للأكسجين في شرق المحيط الهادئ لدراسة مكثفة (على سبيل المثال،بيمان وكارولان، 2013؛دوريه وآخرون، 2015؛غانيش وآخرون، 2015؛كرونوبولو وآخرون، 2017؛باك وآخرون، 2015؛بينغ وآخرون، 2015تشير الدراسات السابقة إلى أن الأكسجين المذاب في لب منطقة الحد الأدنى للأكسجين (على عمق يتراوح بين 250 و750 مترًا تقريبًا) يكون عادةً قريبًا من حدود الكشف التحليلي أو أقل منها (حوالي 10 نانومولار).تيانو وآخرون، 2014؛غارسيا-روبليدو وآخرون، 2017ومع ذلك، على طول الحافة الشمالية لمنطقة الحد الأدنى للأكسجين في منتزه شرق المحيط الهادئ الوطني (موقع الدراسة عند خط عرض 22° شمالاً تقريباً)، يمكن أن تصل تركيزات الأكسجين على ارتفاع 500 متر إلى متوسطات سنوية تتراوح بين 10 و20 ميكرومولار.بولمير ورويز-بينو، 2009(البيانات من أطلس المحيط العالمي 2013)1خلال الحملة الميدانية المذكورة هنا، قمنا بقياس الأكسجين في لب منطقة الحد الأدنى للأكسجين بتركيزات كافية (0.35 ميكرومول) لدعم العمليات الميكروبية الهوائية، مثل أكسدة الأمونيوم والنتريت، وتثبيط العمليات الميكروبية اللاهوائية المهمة جزئيًا. وقد تم رصد العمليات الميكروبية الهوائية سابقًا في طبقات تبدو شبه مؤكسدة أو خالية من الأكسجين في منطقة الحد الأدنى للأكسجين في شرق المحيط الهادئ الشمالي الشرقي.بينغ وآخرون، 2015؛غارسيا-روبليدو وآخرون، 2017؛بين وآخرون، 2019ومع ذلك، فإن العوامل التي تتحكم في توزيع ونشاط مجموعات وظيفية محددة من الكائنات الحية الدقيقة في مناطق الحد الأدنى من الأكسجين لم يتم فهمها بالكامل بعد.
يمكن تفسير وجود بكتيريا النترجة في المناطق التي لا يمكن فيها الكشف عن الأكسجين في منطقة الحد الأدنى للأكسجين بالتحولات الحديثة في الموضع الرأسي لطبقة الأكسجين نتيجة للتهوية الرأسية العرضية للأكسجين، مما قد يؤدي إلى مستويات ضئيلة من الأكسجين العابرة داخل لب منطقة الحد الأدنى للأكسجين (مولر-كارجر وآخرون، 2001؛أولوا وآخرون، 2012؛غارسيا-روبليدو وآخرون، 2017يمكن استغلال هذه الظروف العابرة من قبل الكائنات الهوائية أو الكائنات المحبة للهواء القليل، بما في ذلك بكتيريا النترجة. علاوة على ذلك، يمكن أن تحتوي الجسيمات الغارقة من الطبقة السطحية (الخلايا المتجمعة، وكرات البراز، والمواد العضوية المعقدة) على آثار ضئيلة من الأكسجين.غانيش وآخرون، 2014وبالتالي، يمكن نقل الأكسجين والميكروبات الهوائية إلى المياه التي تفتقر إلى الأكسجين، مما يسمح مؤقتًا بحدوث عمليات الأيض الهوائية المرتبطة بالجسيمات. ومن المعروف أن الجسيمات تمثل بؤرًا ساخنة للدورة البيوجيوكيميائية الميكروبية.سايمون وآخرون، 2002؛غانيش وآخرون، 2014ويمكنها دعم العمليات الميكروبية اللاهوائية أو الهوائية المتناقضة التي لا تُلاحظ في حالة المعيشة الحرة (ألدريج وكوهين، 1987؛رايت وآخرون، 2012؛سوتر وآخرون، 2018).
في هذه الدراسة، قمنا بتحليل مجتمعات بدائيات النوى التي تستوطن الحافة الشمالية لمنطقة الحد الأدنى للأكسجين في منتزه شرق المحيط الهادئ الوطني، والعوامل البيئية التي يُحتمل أن تؤثر على توزيعها الرأسي، وذلك باستخدام تقنية تسلسل تضخيم الحمض النووي الريبوزي 16S (iTags) المقترنة بالإحصاءات متعددة المتغيرات. وقد فحصنا فئتين من حيث الحجم: الفئة الحرة (0.2-2.7 ميكرومتر)، والفئة المرتبطة بالجسيمات (أكبر من 2.7 ميكرومتر، والتي تشمل الجسيمات وخلايا الطلائعيات) على أعماق متعددة على طول خط التدرج الأكسجيني، والتي تتوافق مع ظروف أكسدة واختزال متباينة.
بإمكاننا توفير أجهزة استشعار الأكسجين المذاب بمعايير مختلفة، بحيث يمكن مراقبة تركيز الجزيئات في الوقت الفعلي. نرحب باستشارتكم.
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
تاريخ النشر: 5 يوليو 2024