منطقة شمال المحيط الهادئ الاستوائي الشرقي (ETNP) هي منطقة حد أدنى للأكسجين (OMZ) كبيرة ومستمرة ومكثفة، تُمثل ما يقرب من نصف المساحة الإجمالية لمناطق الحد الأدنى للأكسجين (OMZs) العالمية. داخل قلب منطقة الحد الأدنى للأكسجين (OMZ) (على عمق يتراوح بين 350 و700 متر تقريبًا)، يكون الأكسجين المذاب عادةً قريبًا من حد الكشف التحليلي لأجهزة الاستشعار الحديثة (حوالي 10 نانومتر) أو أقل منه. تؤدي تدرجات الأكسجين الحادة فوق وتحت قلب منطقة الحد الأدنى للأكسجين (OMZ) إلى تكوين عمودي للمجتمعات الميكروبية التي تتنوع أيضًا بين كسور حجم الجسيمات المرتبطة (PA) والحرة (FL). نستخدم هنا تسلسل أمبليكون 16S (iTags) لتحليل تنوع وتوزيع مجموعات بدائيات النوى بين كسور حجم الجسيمات المرتبطة (PA) والحرة (FL) وبين مجموعة من ظروف الأكسدة والاختزال المحيطة. كانت الظروف الهيدروغرافية في منطقة دراستنا مختلفة عن تلك المذكورة سابقًا في منطقة شمال المحيط الهادئ الاستوائي الشرقي (ETNP) ومناطق الحد الأدنى للأكسجين الأخرى، مثل ETSP. وُجدت تركيزات ضئيلة من الأكسجين (حوالي 0.35 ميكرومولار) في جميع أنحاء نواة OMZ في موقع أخذ العينات لدينا. ونتيجةً لذلك، غابت تراكمات النتريت المُبلغ عنها عادةً في نوى OMZ، وكذلك تسلسلات بكتيريا الأناموكس (من جنس بروكادياليس).المرشحScalindua)، والتي توجد عادةً عبر حدود الأكسجين-اللاأكسجين في أنظمة أخرى. ومع ذلك، فإن توزيعات البكتيريا المؤكسدة للأمونيا (AOB) والعتائق (AOA) ومعدلات استيعاب الكربون الذاتية التغذية القصوى (1.4 ميكرومولار C d-1) تزامن مع ذروة تركيز الأمونيوم الواضحة بالقرب من قمة نواة OMZ. بالإضافة إلى ذلك، فإن أعضاء الجنسنيتروسبينا، كان هناك فرع بكتيري مهيمن مؤكسد للنتريت (NOB)، مما يشير إلى أن أكسدة الأمونيا والنتريت تحدث عند تركيزات ضئيلة من الأكسجين. كشف تحليل اختبار التشابه (ANOSIM) والقياس البعدي غير المتري (nMDS) عن اختلاف كبير في التمثيلات التطورية للبكتيريا والعتائق بين كسور الحجم. بناءً على ملفات تعريف ANOSIM وiTag، كان تركيب تجمعات PA أقل تأثرًا بالنظام البيوكيميائي السائد المعتمد على العمق مقارنةً بكسور FL. بناءً على وجود AOA وNOB والأكسجين النزر في قلب OMZ، نقترح أن النترتة عملية نشطة في دورة النيتروجين في هذه المنطقة من ETNP OMZ.
مقدمة
استجابة لتغير المناخ المستمر والأنشطة البشرية المحلية، انخفضت تركيزات الأكسجين المذاب في المحيط المفتوح وفي الأنظمة البحرية الساحلية (بريتبورغ وآخرون، 2018). يقدر فقدان الأكسجين من المحيط المفتوح خلال السنوات الستين الماضية بأكثر من 2% (شميدتكو وآخرون، 2017)، مما يثير المخاوف بشأن عواقب توسع المنطقة المستنفدة للأكسجين (بولمير ورويز بينو، 2009تتشكل مناطق الأكسجين السطحية المفتوحة عندما يُغذي الإنتاج الأولي السطحي العالي الطلب البيولوجي على الأكسجين في المياه الجوفية بما يتجاوز معدلات التهوية الفيزيائية في العمق. يمكن أن تكون لتركيزات الأكسجين في أعمدة مياه مناطق الأكسجين السطحية تدرجات حادة (أوكسيكلين) فوق وتحت النواة المستنفدة للأكسجين، مما يُؤدي إلى طبقات تعاني من نقص الأكسجين (عادةً ما بين 2 و90 ميكرومولار تقريبًا)، وطبقات ناقصة الأكسجين (أقل من 2 ميكرومولار)، وطبقات خالية من الأكسجين (أقل من حد الكشف (حوالي 10 نانومولار)) بأبعاد متفاوتة (بيرتاغنولي وستيوارت، 2018). تؤدي تدرجات الأكسجين إلى تشكيل هيكل عمودي للمجتمعات الميكروبية والحيوية والعمليات البيوكيميائية على طول خطوط الأكسجين الواسعة هذه (بلمار وآخرون، 2011).
تم تسجيل بعض أعلى معدلات فقدان النيتروجين في مناطق OMZ في شرق المحيط الهادئ الاستوائي الشمالي (ETNP) وجنوب المحيط الهادئ (ETSP) (كالبيك وآخرون، 2017؛بن وآخرون، 2019)، حوض كارياكو الطبقي الدائم (مونتيس وآخرون، 2013), البحر العربي (وارد وآخرون، 2009)، ومنطقة الحد الأدنى لمستوى سطح البحر لنظام التصاعد في بنغيلا (كويبرز وآخرون، 2005في هذه الأنظمة، تؤدي العمليات الميكروبية المتمثلة في نزع النتروجين التقليدي (الاختزال غير المتجانس للنترات إلى وسيطات النيتروجين وغالبًا إلى غاز ثنائي النيتروجين) والأناموكس (أكسدة الأمونيوم اللاهوائية) إلى خسائر في النيتروجين يمكن أن تحد من الإنتاج الأولي (وارد وآخرون، 2007وعلاوة على ذلك، تشير التقديرات إلى أن انبعاثات أكسيد النيتروز المحيطية (غاز دفيئة قوي) من عملية نزع النتروجين الميكروبية التي تحدث في مناطق الأكسجين المحيطية تمثل ثلث انبعاثات أكسيد النيتروز الطبيعية العالمية على الأقل (نقفي وآخرون، 2010).
منطقة الحد الأدنى للأكسجين في ETNP هي منطقة حد أدنى للأكسجين كبيرة ومستمرة ومكثفة تمثل ما يقرب من نصف المساحة الإجمالية لمناطق الحد الأدنى للأكسجين في العالم، وتقع بين خط عرض 0-25 درجة شمالاً وخط طول 75 و180 درجة غربًا (بولمير ورويز بينو، 2009؛شميدتكو وآخرون، 2017). نظرًا لأهميتها البيئية، تمت دراسة الكيمياء الحيوية والتنوع الميكروبي لمناطق OMZ المختلفة في ETNP بشكل مكثف (على سبيل المثال،بيمان وكارولان، 2013؛دوريت وآخرون، 2015؛غانيش وآخرون، 2015؛كرونوبولو وآخرون، 2017؛باك وآخرون، 2015؛بينغ وآخرون، 2015). تشير الدراسات السابقة إلى أن الأكسجين المذاب في قلب OMZ (عمق يتراوح بين 250 و750 مترًا) يكون عادةً قريبًا من حدود الكشف التحليلي أو أقل منها (حوالي 10 نانومتر) (تيانو وآخرون، 2014؛جارسيا روبليدو وآخرون، 2017). ومع ذلك، على طول الهامش الشمالي لمنطقة الحد الأدنى للأكسجين في ETNP (موقع الدراسة عند ∼22°N)، يمكن أن تصل تركيزات الأكسجين على ارتفاع 500 متر إلى متوسطات سنوية تتراوح بين 10 و20 ميكرومتر (بولمير ورويز بينو، 2009(بيانات من أطلس المحيط العالمي 2013)1خلال الحملة الميدانية المذكورة هنا، قمنا بقياس الأكسجين في قلب منطقة OMZ بتركيزات كافية (0.35 ميكرومولار) لدعم العمليات الميكروبية الهوائية، مثل أكسدة الأمونيوم والنتريت، وتثبيط العمليات الميكروبية اللاهوائية المهمة جزئيًا. وقد رُصدت عمليات ميكروبية هوائية سابقًا في طبقات ETNP OMZ التي تبدو خالية من الأكسجين أو شبه خالية منه (بينغ وآخرون، 2015؛جارسيا روبليدو وآخرون، 2017؛بن وآخرون، 2019ومع ذلك، فإن العوامل التي تتحكم في توزيع وأنشطة مجموعات وظيفية محددة من الكائنات الحية الدقيقة في المناطق المعزولة من النخاع العظمي لم يتم فهمها بالكامل بعد.
يمكن تفسير وجود النترتات حيث لا يمكن اكتشاف الأكسجين في منطقة OMZ من خلال التحولات الأخيرة في الوضع الرأسي لخط الأكسجين بسبب التهوية الرأسية المتقطعة للأكسجين، والتي يمكن أن تؤدي إلى مستويات أكسجين ضئيلة مؤقتة داخل نوى منطقة OMZ (مولر-كارجر وآخرون، 2001؛أولوا وآخرون، 2012؛جارسيا روبليدو وآخرون، 2017يمكن استغلال هذه الظروف العابرة من قِبل الكائنات الهوائية أو المُحبّة للهواء الدقيق، بما في ذلك المُنتِرات. علاوةً على ذلك، قد تحتوي الجسيمات الغارقة من الطبقة السطحية (الخلايا المُتجمعة، وحبيبات البراز، والمواد العضوية المُعقدة) على مستويات ضئيلة من الأكسجين.غانيش وآخرون، 2014وهكذا، يمكن نقل الأكسجين والميكروبات الهوائية إلى مياه خالية من الأكسجين، مما يسمح مؤقتًا بحدوث عمليات الأيض الهوائية بالتزامن مع الجسيمات. ومن المعروف أن الجسيمات تُمثل نقاطًا ساخنة للدورة البيوكيميائية الميكروبية (سيمون وآخرون، 2002؛غانيش وآخرون، 2014) ويمكن أن تدعم العمليات الميكروبية اللاهوائية أو الهوائية المتناقضة التي لا يتم ملاحظتها في حالة المعيشة الحرة (ألدريدج وكوهين، 1987؛رايت وآخرون، 2012؛سوتر وآخرون، 2018).
في هذه الدراسة، ندرس مجتمعات بدائية النواة التي تشغل الحافة الشمالية لمنطقة OMZ في ETNP، والعوامل البيئية التي يُحتمل أن تؤثر على توزيعاتها الرأسية، باستخدام تسلسل أمبليكون 16S (iTags) مع إحصاءات متعددة المتغيرات. فحصنا جزأين من الحجم: الجزء الحر (0.2-2.7 ميكرومتر)، والجزء المرتبط بالجسيمات (>2.7 ميكرومتر، يلتقط الجسيمات بالإضافة إلى خلايا البروتستان) على أعماق متعددة على طول خط الأكسجين، والتي تتوافق مع ظروف أكسدة واختزال مميزة.
نوفر مستشعرات أكسجين مذاب بمعلمات مختلفة، مما يتيح مراقبة التركيز الجزيئي فورًا. 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/صيانة-خالية-من-الفلورسنت-البصرية-الماء-المذاب_1600257132247.html?spm=a2747.product_manager.0.0.169671d29scvEu
وقت النشر: 05-07-2024