Pasifik Utara Tropis Timur (ETNP) adalah zona minimum oksigen (OMZ) yang besar, persisten, dan terus meningkat, yang mencakup hampir setengah dari total luas OMZ global. Di dalam inti OMZ (kedalaman ∼350–700 m), oksigen terlarut biasanya mendekati atau di bawah batas deteksi analitik sensor modern (∼10 nM). Gradien oksigen yang curam di atas dan di bawah inti OMZ menyebabkan penataan vertikal komunitas mikroba yang juga bervariasi antara fraksi ukuran yang terkait dengan partikel (PA) dan yang hidup bebas (FL). Di sini, kami menggunakan pengurutan amplikon 16S (iTags) untuk menganalisis keanekaragaman dan distribusi populasi prokariotik antara fraksi ukuran FL dan PA dan di antara berbagai kondisi redoks ambien. Kondisi hidrografi di area penelitian kami berbeda dari yang dilaporkan sebelumnya di ETNP dan OMZ lainnya, seperti ETSP. Konsentrasi oksigen yang sangat rendah (∼0,35 μM) terdapat di seluruh inti OMZ di lokasi pengambilan sampel kami. Akibatnya, akumulasi nitrit yang biasanya dilaporkan untuk inti OMZ tidak ditemukan, begitu pula sekuens untuk bakteri anammox (genus Brocadiales).CandidatusScalindua), yang umumnya ditemukan di sepanjang batas oksik-anoksik pada sistem lain. Namun, distribusi bakteri pengoksidasi amonia (AOB) dan arkea pengoksidasi amonia (AOA) serta laju asimilasi karbon autotrof maksimal (1,4 μM C d–1) bertepatan dengan konsentrasi amonium maksimum yang jelas di dekat bagian atas inti OMZ. Selain itu, anggota genusNitrospinaKeberadaan klade bakteri pengoksidasi nitrit (NOB) yang dominan menunjukkan bahwa oksidasi amonia dan nitrit terjadi pada konsentrasi oksigen yang sangat rendah. Analisis uji kesamaan (ANOSIM) dan Skala Dimensi Non-metrik (nMDS) mengungkapkan bahwa representasi filogenetik bakteri dan arkea berbeda secara signifikan antar fraksi ukuran. Berdasarkan profil ANOSIM dan iTag, komposisi kumpulan PA kurang dipengaruhi oleh rezim biogeokimia yang bergantung pada kedalaman dibandingkan dengan fraksi FL. Berdasarkan keberadaan AOA, NOB, dan oksigen dalam jumlah kecil di inti OMZ, kami menyarankan bahwa nitrifikasi adalah proses aktif dalam siklus nitrogen di wilayah OMZ ETNP ini.
Perkenalan
Sebagai respons terhadap perubahan iklim yang sedang berlangsung dan aktivitas manusia lokal, konsentrasi oksigen terlarut telah menurun di laut lepas dan di sistem laut pesisir (Breitburg dkk., 2018). Perkiraan kehilangan oksigen dari laut lepas selama 60 tahun terakhir melebihi 2% (Schmidtko dkk., 2017), sehingga menimbulkan kekhawatiran tentang konsekuensi perluasan zona kekurangan oksigen (Paulmier dan Ruiz-Pino, 2009Zona minimum oksigen (OMZ) di laut lepas terbentuk ketika produksi primer permukaan yang tinggi memicu kebutuhan oksigen biologis di perairan bawah permukaan yang melebihi laju ventilasi fisik di kedalaman. Konsentrasi oksigen dalam kolom air OMZ dapat memiliki gradien curam (oksiklin) di atas dan di bawah inti yang kekurangan oksigen, menciptakan lapisan hipoksik (biasanya antara 2 dan ~90 μM), suboksik (<2 μM), dan anoksik (di bawah batas deteksi (~10 nM)) dengan dimensi yang bervariasi.Bertagnolli dan Stewart, 2018Gradien oksigen menyebabkan penataan vertikal komunitas metazoa dan mikroba serta proses biogeokimia di sepanjang oksiklin yang luas ini (Belmar dkk., 2011).
Beberapa tingkat kehilangan nitrogen tertinggi telah tercatat di zona minimum oksigen (OMZ) di Pasifik Utara Tropis Timur (ETNP) dan Pasifik Selatan (ETSP).Callbeck dkk., 2017;Penn dkk., 2019), cekungan Cariaco yang terstratifikasi secara permanen (Montes dkk., 2013), Laut Arab (Ward dkk., 2009), dan OMZ dari sistem upwelling Benguela (Kuypers dkk., 2005Dalam sistem ini, proses mikroba denitrifikasi kanonik (reduksi heterotrofik nitrat menjadi zat perantara nitrogen dan seringkali menjadi gas dinitrogen) dan anammox (oksidasi amonium anaerobik) menyebabkan kehilangan nitrogen yang berpotensi membatasi produksi primer (Ward dkk., 2007Selain itu, emisi dinitrogen oksida (gas rumah kaca yang kuat) dari denitrifikasi mikroba yang terjadi di zona minimum oksigen (OMZ) diperkirakan menyumbang setidaknya sepertiga dari emisi dinitrogen oksida alami global.Naqvi dkk., 2010).
Zona minimum oksigen (OMZ) ETNP adalah zona minimum oksigen yang besar, persisten, dan semakin intensif yang mencakup hampir setengah dari total luas OMZ global, terletak antara garis lintang 0–25°N dan garis bujur 75 dan 180°W (Paulmier dan Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko dkk., 2017Karena pentingnya secara ekologis, biogeokimia dan keanekaragaman mikroba dari berbagai wilayah OMZ ETNP telah dipelajari secara intensif (misalnya,Beman dan Carolan, 2013;Duret dkk., 2015;Ganesh dkk., 2015;Chronopoulou dkk., 2017;Pack dkk., 2015;Peng dkk., 2015). Studi sebelumnya melaporkan bahwa oksigen terlarut dalam inti OMZ ini (kedalaman ∼250–750 m) biasanya mendekati atau di bawah batas deteksi analitis (∼10 nM) (Tiano dkk., 2014;Garcia-Robledo dkk., 2017Namun, di sepanjang batas utara OMZ ETNP (lokasi studi ∼22°N), konsentrasi oksigen pada kedalaman 500 m dapat mencapai rata-rata tahunan antara 10 dan 20 μM (Paulmier dan Ruiz-Pino, 2009(Data dari World Ocean Atlas 2013)1Selama kampanye lapangan yang dilaporkan di sini, kami mengukur oksigen di inti OMZ pada konsentrasi yang cukup (0,35 μM) untuk mendukung proses mikroba aerobik, seperti oksidasi amonium dan nitrit, dan sebagian menghambat proses mikroba anaerobik yang penting. Proses mikroba aerobik sebelumnya telah terdeteksi di lapisan OMZ ETNP yang tampaknya suboksik atau anoksik (Peng dkk., 2015;Garcia-Robledo dkk., 2017;Penn dkk., 2019Namun, faktor-faktor yang mengendalikan distribusi dan aktivitas kelompok fungsional mikroorganisme tertentu di zona minimum oksigen (OMZ) belum sepenuhnya dipahami.
Keberadaan bakteri nitrifikasi di zona minimum oksigen (OMZ) di mana oksigen tidak terdeteksi dapat dijelaskan oleh pergeseran posisi vertikal oksiklin baru-baru ini akibat ventilasi oksigen vertikal episodik, yang dapat menyebabkan tingkat oksigen jejak sementara di dalam inti OMZ.Muller-Karger dkk., 2001;Ulloa dkk., 2012;Garcia-Robledo dkk., 2017Kondisi sementara seperti itu dapat dimanfaatkan oleh populasi aerobik atau mikroaerofilik, termasuk bakteri nitrifikasi. Selain itu, partikel yang tenggelam dari epipelagik (sel yang menggumpal, pelet feses, dan bahan organik kompleks) dapat mengandung kadar oksigen yang sangat rendah (Ganesh dkk., 2014Dengan demikian, oksigen dan mikroba aerobik dapat diangkut ke perairan yang sebelumnya anoksik, sehingga memungkinkan metabolisme aerobik terjadi untuk sementara waktu yang berhubungan dengan partikel. Partikel dikenal sebagai titik panas siklus biogeokimia mikroba (Simon dkk., 2002;Ganesh dkk., 2014) dan dapat mendukung proses mikroba anaerobik atau aerobik yang kontras yang tidak diamati dalam keadaan hidup bebas (Alldredge dan Cohen, 1987;Wright dkk., 2012;Suter dkk., 2018).
Dalam penelitian ini, kami menyelidiki komunitas prokariotik yang menempati tepi utara zona minimum oksigen (OMZ) ETNP dan faktor lingkungan yang kemungkinan memengaruhi distribusi vertikalnya menggunakan sekuensing amplikon 16S (iTags) yang dikombinasikan dengan statistik multivariat. Kami memeriksa dua fraksi ukuran; fraksi yang hidup bebas (0,2–2,7 μm), dan fraksi yang terkait dengan partikel (>2,7 μm, yang menangkap partikel serta sel protista) pada beberapa kedalaman di sepanjang oksiklin yang sesuai dengan kondisi redoks yang berbeda.
Kami dapat menyediakan sensor oksigen terlarut dengan berbagai parameter, sehingga konsentrasi molekul dapat dipantau secara real-time. Silakan berkonsultasi.
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
Waktu posting: 05 Juli 2024