Eastern Tropical North Pacific (ETNP) adalah zona minimum oksigen (OMZ) yang besar, persisten, dan intensif 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 analitis 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 partikel terkait (PA) dan hidup bebas (FL). Di sini, kami menggunakan sequencing amplikon 16S (iTags) untuk menganalisis keragaman dan distribusi populasi prokariotik antara fraksi ukuran FL dan PA dan di antara kisaran kondisi redoks ambien. Kondisi hidrografi di area studi kami berbeda dari yang sebelumnya dilaporkan di ETNP dan OMZ lainnya, seperti ETSP. Konsentrasi oksigen jejak (∼0,35 μM) terdapat di seluruh inti OMZ di lokasi pengambilan sampel kami. Akibatnya, akumulasi nitrit yang biasanya dilaporkan pada inti OMZ tidak ada, begitu pula urutan bakteri anammox (genus Brocadiales).KandidatScalindua), yang umumnya ditemukan melintasi batas oksik-anoksik di sistem lain. Namun, distribusi bakteri pengoksidasi amonia (AOB) dan archaea (AOA) serta laju asimilasi karbon autotrofik maksimal (1,4 μM C d–1) bertepatan dengan konsentrasi amonium maksimum yang nyata di dekat puncak inti OMZ. Selain itu, anggota genusNitrospinaklade bakteri pengoksidasi nitrit (NOB) dominan hadir, menunjukkan bahwa oksidasi amonia dan nitrit terjadi pada konsentrasi oksigen renik. Uji analisis kesamaan (ANOSIM) dan Penskalaan Dimensi Non-metrik (nMDS) mengungkapkan bahwa representasi filogenetik bakteri dan arkeal berbeda secara signifikan antar fraksi ukuran. Berdasarkan profil ANOSIM dan iTag, komposisi himpunan PA kurang dipengaruhi oleh rezim biogeokimia yang bergantung pada kedalaman dibandingkan fraksi FL. Berdasarkan keberadaan AOA, NOB, dan oksigen renik di inti OMZ, kami menyimpulkan bahwa nitrifikasi merupakan proses aktif dalam siklus nitrogen di wilayah OMZ ETNP ini.
Perkenalan
Sebagai respon terhadap perubahan iklim yang sedang berlangsung dan aktivitas manusia di tingkat lokal, konsentrasi oksigen terlarut telah menurun di lautan terbuka dan di sistem laut pesisir (Breitburg dkk., 2018). Perkiraan hilangnya oksigen dari lautan terbuka selama 60 tahun terakhir melebihi 2% (Schmidtko dkk., 2017), menimbulkan kekhawatiran mengenai konsekuensi perluasan zona kekurangan oksigen (Paulmier dan Ruiz-Pino, 2009OMZ laut terbuka terbentuk ketika produksi primer permukaan yang tinggi memicu kebutuhan oksigen biologis di perairan bawah permukaan yang melebihi tingkat ventilasi fisik di kedalaman. Konsentrasi oksigen dalam kolom air OMZ dapat memiliki gradien curam (oksiklin) di atas dan di bawah inti yang kekurangan oksigen, sehingga menciptakan lapisan hipoksia (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 OMZ di Eastern Tropical North Pacific (ETNP) dan South Pacific (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., 2005). Dalam sistem ini, proses mikroba denitrifikasi kanonik (reduksi heterotrofik nitrat menjadi zat antara nitrogen dan seringkali menjadi gas dinitrogen) dan anammox (oksidasi amonium anaerobik) menyebabkan hilangnya nitrogen yang berpotensi membatasi produksi primer (Ward dkk., 2007). Selain itu, emisi nitrogen oksida laut (gas rumah kaca yang kuat) dari denitrifikasi mikroba yang terjadi di OMZ diperkirakan menyumbang setidaknya sepertiga dari emisi nitrogen oksida alami global (Naqvi dkk., 2010).
Zona Minimum Oksigen (OMZ) ETNP merupakan zona minimum oksigen yang besar, persisten, dan meningkat yang mencakup hampir setengah dari total luas OMZ di dunia, terletak antara 0–25° Lintang Utara dan 75 dan 180° Bujur Barat (Paulmier dan Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko dkk., 2017). Karena pentingnya ekologi, biogeokimia dan keanekaragaman mikroba di berbagai wilayah ETNP OMZ telah dipelajari secara intensif (misalnya,Beman dan Carolan, 2013;Duret dkk., 2015;Ganesh dkk., 2015;Chronopoulou dkk., 2017;Pack dkk., 2015;Peng dkk., 2015). Penelitian sebelumnya melaporkan bahwa oksigen terlarut di inti OMZ ini (kedalaman ∼250–750 m) biasanya mendekati atau di bawah batas deteksi analitis (∼10 nM) (Tiano dkk., 2014;Garcia-Robledo dkk., 2017). Namun, di sepanjang batas utara OMZ ETNP (lokasi lokasi studi ∼22°N) konsentrasi oksigen pada ketinggian 500 m dapat mencapai rata-rata tahunan antara 10 dan 20 μM (Paulmier dan Ruiz-Pino, 2009; Data dari Atlas Samudra Dunia 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 telah terdeteksi sebelumnya di lapisan ETNP OMZ yang tampaknya suboksik atau anoksik (Peng dkk., 2015;Garcia-Robledo dkk., 2017;Penn dkk., 2019). Namun, faktor-faktor yang mengendalikan distribusi dan aktivitas kelompok fungsional spesifik mikroorganisme di OMZ belum sepenuhnya dipahami.
Kehadiran nitrifier di mana oksigen tidak terdeteksi di OMZ dapat dijelaskan oleh pergeseran posisi vertikal oksiklin baru-baru ini karena ventilasi oksigen vertikal episodik, yang dapat menyebabkan kadar oksigen jejak sementara dalam inti OMZ (Muller-Karger dkk., 2001;Ulloa dkk., 2012;Garcia-Robledo dkk., 2017). Kondisi sementara tersebut dapat dimanfaatkan oleh populasi aerobik atau mikroaerofilik, termasuk nitrifikasi. Selain itu, partikel yang tenggelam dari epipelagik (sel teragregasi, pelet feses, dan bahan organik kompleks) dapat mengandung sedikit oksigen (Ganesh dkk., 2014). Dengan demikian, oksigen dan mikroba aerobik dapat diangkut ke perairan yang sebelumnya anoksik, sehingga memungkinkan metabolisme aerobik untuk sementara waktu terjadi bersama partikel. Partikel diketahui 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 studi ini, kami menyelidiki komunitas prokariotik yang menempati batas utara Zona Perlindungan Lingkungan (OMZ) ETNP dan faktor-faktor lingkungan yang kemungkinan memengaruhi distribusi vertikal mereka menggunakan pengurutan amplikon 16S (iTags) yang digabungkan dengan statistik multivariat. Kami memeriksa dua fraksi ukuran; fraksi yang hidup bebas (0,2–2,7 μm), dan fraksi yang berasosiasi dengan partikel (>2,7 μm, yang menangkap partikel serta sel protistan) pada berbagai 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/detail-produk/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-Jul-2024