אזור הצפון הטרופי המזרחי של האוקיינוס השקט (ETNP) הוא אזור מינימום חמצן (OMZ) גדול, מתמשך ומתעצם, המהווה כמעט מחצית משטחן הכולל של אזורי החמצן הגלובליים. בתוך ליבת ה-OMZ (עומק של כ-350-700 מ'), חמצן מומס נמצא בדרך כלל קרוב או מתחת לגבול הגילוי האנליטי של חיישנים מודרניים (כ-10 ננומטר). גרדיאנטים תלולים של חמצן מעל ומתחת לליבת ה-OMZ מובילים למבנה אנכי של קהילות מיקרוביאליות, המשתנות גם בין שברים בגודל של חלקיקים הקשורים לחלקיקים (PA) לבין שברים בגודל של חיים חופשיים (FL). כאן, אנו משתמשים בריצוף אמפליקונים 16S (iTags) כדי לנתח את המגוון וההתפלגות של אוכלוסיות פרוקריוטיות בין שברים בגודל FL ו-PA ובין טווח תנאי החמצון-חיזור הסביבתיים. התנאים ההידרוגרפיים באזור המחקר שלנו היו שונים מאלה שדווחו בעבר ב-ETNP ובאזורי OMZ אחרים, כגון ה-ETSP. ריכוזי חמצן זעירים (כ-0.35 מיקרומטר) היו קיימים בכל ליבת ה-OMZ במיקום הדגימה שלנו. כתוצאה מכך, הצטברויות ניטריט שדווחו בדרך כלל עבור ליבות OMZ נעדרו, וכך גם רצפים של חיידקי אנאמוקס (סוג Brocadiales).קנדידטוסScalindua), אשר נמצאים בדרך כלל על פני גבולות חמצניים-אנוקסיים במערכות אחרות. עם זאת, התפלגות חיידקים מחמצני אמוניה (AOB) וארכאונים (AOA) ושיעורי הטמעת פחמן אוטוטרופיים מקסימליים (1.4 מיקרומולר C d–1) התרחש במקביל לריכוז אמוניום מקסימלי בולט ליד ראש ליבת OMZ. בנוסף, חברי הסוגניטרוספינה, נכחה קבוצת חיידקים דומיננטית המחמצנת ניטריט (NOB), דבר המצביע על כך שחמצון אמוניה וניטריט מתרחשים גם בריכוזי חמצן עקבות. ניתוח מבחן הדמיון (ANOSIM) וקנה מידה לא-מטרי (nMDS) גילה כי ייצוגים פילוגנטיים של חיידקים וארכאלים היו שונים משמעותית בין שברי הגודל. בהתבסס על פרופילי ANOSIM ו-iTag, הרכב מכלולי ה-PA הושפע פחות מהמשטר הביוגיאוכימי התלוי בעומק מאשר שבר ה-FL. בהתבסס על נוכחות AOA, NOB ועקבות חמצן בליבת ה-OMZ, אנו מציעים כי ניטריפיקציה היא תהליך פעיל במחזור החנקן של אזור זה של ה-ETNP OMZ.
מָבוֹא
בתגובה לשינויי האקלים המתמשכים ולפעילויות אנושיות מקומיות, ריכוזי החמצן המומס ירדו באוקיינוס הפתוח ובמערכות ימיות חופיות (ברייטבורג ואחרים, 2018). אובדן החמצן המשוער מהאוקיינוס הפתוח במהלך 60 השנים האחרונות עולה על 2% (שמידטקו ואחרים, 2017), יוצר חששות לגבי השלכות התפשטות האזור המחוספס בחמצן (פולמייר ורואיז-פינו, 2009אזורי חמצן פתוחים באוקיינוס הפתוח נוצרים כאשר ייצור ראשוני גבוה על פני השטח מזינה את צריכת החמצן הביולוגית במים תת-קרקעיים, שעולה על קצב האוורור הפיזי בעומק. ריכוזי החמצן בעמודות המים של אזורי חמצן פתוחים יכולים להיות בעלי שיפועים תלולים (אוקסיקליין) מעל ומתחת לליבה מדוללת החמצן, היוצרים שכבות היפוקסיות (בדרך כלל בין 2 ל-∼90 מיקרומטר), סובוקסיות (<2 מיקרומטר) ואנוקסיות (מתחת לגבול הגילוי (∼10 ננומטר) במידות שונות (ברטנולי וסטיוארט, 2018גרדיאנטים של חמצן מובילים למבנה אנכי של קהילות מטזואניות ומיקרוביאליות ולתהליכים ביוגיאוכימיים לאורך קווי אוקסיקלין נרחבים אלה (בלמר ואחרים, 2011).
חלק משיעורי אובדן החנקן הגבוהים ביותר נרשמו באזורי OMZ של מזרח האוקיינוס הטרופי צפון האוקיינוס השקט (ETNP) ודרום האוקיינוס השקט (ETSP) (קאלבק ואחרים, 2017;פן ואחרים, 2019), אגן קריאקו המרובד לצמיתות (מונטס ואחרים, 2013), הים הערבי (וורד ואחרים, 2009), ואזור ה-OMZ של מערכת העלייה של בנגואלה (קויפרס ואחרים, 2005במערכות אלו, התהליכים המיקרוביאליים של דניטריפיקציה קנונית (חיזור הטרוטרופי של ניטרט לחומרי ביניים חנקניים ולעתים קרובות לגז די-חנקן) ואנאמוקס (חמצון אמוניום אנאירובי) מובילים לאובדן חנקן שעלול להגביל את הייצור הראשוני (וורד ואחרים, 2007יתר על כן, פליטות תחמוצת החנקן האוקיינית (גז חממה רב עוצמה) כתוצאה מדניטריפיקציה מיקרוביאלית המתרחשת באזורי OMZ מוערכות כאחראיות לפחות לשליש מפליטות תחמוצת החנקן הטבעיות העולמיות (נקווי ואחרים, 2010).
אזור מינימום חמצן ETNP הוא אזור מינימום חמצן גדול, מתמשך ומתעצם, המהווה כמעט מחצית משטחן הכולל של אזורי מינימום חמצן גלובליים, וממוקם בין קו רוחב 0-25° צפון וקו אורך 75 ו-180° מערב.פולמייר ורואיז-פינו, 2009;שמידטקו ואחרים, 2017). בשל חשיבותם האקולוגית, הביוגיאוכימיה והמגוון המיקרוביאלי של אזורי ETNP OMZ שונים נחקרו באופן אינטנסיבי (למשל,בימן וקרולאן, 2013;דוראט ואחרים, 2015;גנש ואחרים, 2015;כרונופולו ואחרים, 2017;פאק ואחרים, 2015;פנג ואחרים, 2015מחקרים קודמים מדווחים כי חמצן מומס בליבת OMZ זו (עומק של כ-250-750 מטר) נמצא בדרך כלל קרוב או מתחת לגבולות הגילוי האנליטיים (כ-10 ננומטר) (טיאנו ואחרים, 2014;גרסיה-רובלדו ואחרים, 2017עם זאת, לאורך השוליים הצפוניים של אזור החמצן של ETNP (מיקום אתר המחקר כ-22° צפון), ריכוזי חמצן בגובה 500 מטר יכולים להגיע לממוצעים שנתיים בין 10 ל-20 מיקרומולר (פולמייר ורואיז-פינו, 2009נתונים מאטלס האוקיינוסים העולמי 2013)1במהלך קמפיין השטח המדווח כאן, מדדנו חמצן בליבת ה-OMZ בריכוזים מספיקים (0.35 מיקרומולר) כדי לתמוך בתהליכים מיקרוביאליים אירוביים, כגון חמצון אמוניום וניטריט, ולעכב חלקית תהליכים מיקרוביאליים אנאירוביים חשובים. תהליכים מיקרוביאליים אירוביים זוהו בעבר בשכבות שנראות תת-חמצניות או אנוקסיות של ה-ETNP OMZ (פנג ואחרים, 2015;גרסיה-רובלדו ואחרים, 2017;פן ואחרים, 2019עם זאת, גורמים השולטים על התפלגות ופעילות של קבוצות פונקציונליות ספציפיות של מיקרואורגניזמים ב-OMZ עדיין אינם מובנים במלואם.
נוכחותם של ניטריפיירים שבהם חמצן אינו ניתן לגילוי ב-OMZ ניתנת להסבר על ידי שינויים אחרונים במיקום האנכי של האוקסיקלין עקב אוורור חמצן אנכי אפיזודי, אשר יכול להוביל לרמות חמצן זעירות חולפות בתוך ליבות OMZ (מולר-קרגר ואחרים, 2001;אולואה ואחרים, 2012;גרסיה-רובלדו ואחרים, 2017תנאים חולפים כאלה יכולים להיות מנוצלים על ידי אוכלוסיות אירוביות או מיקרו-אארופיליות, כולל ניטריפיירס. יתר על כן, חלקיקים שוקעים מהאפיפלגיה (תאים מצטברים, כדורי צואה וחומרים אורגניים מורכבים) יכולים להכיל רמות זעירות של חמצן (גאנש ואחרים, 2014). לפיכך, חמצן ומיקרובים אירוביים יכולים לעבור למים אנוקסיים אחרת, מה שמאפשר באופן זמני חילוף חומרים אירובי בשילוב עם חלקיקים. חלקיקים ידועים כנקודות חמות של מחזוריות ביוגיאוכימית מיקרוביאלית (סיימון ואחרים, 2002;גאנש ואחרים, 2014) ויכולים לתמוך בתהליכים מיקרוביאליים אנאירוביים או אירוביים מנוגדים שאינם נצפים במצב חיים חופשי (אלדרידג' וכהן, 1987;רייט ואחרים, 2012;סוטר ואחרים, 2018).
במחקר הנוכחי, אנו חוקרים קהילות פרוקריוטיות התופסות את השוליים הצפוניים של אזור ה-OMZ של ה-ETNP וגורמים סביבתיים שסביר להניח שמשפיעים על התפלגותן האנכית באמצעות ריצוף אמפליקונים 16S (iTags) בשילוב עם סטטיסטיקה רב-משתנית. בדקנו שני מקטעי גודל; המקטע החי-חופשי (0.2-2.7 מיקרומטר), והמקטע הקשור לחלקיקים (>2.7 מיקרומטר, לוכד חלקיקים וכן תאי פרוטיסטן) בעומקים מרובים לאורך האוקסיקלין התואמים לתנאי חמצון-חיזור שונים.
אנו יכולים לספק חיישני חמצן מומס עם פרמטרים שונים, כך שניתן יהיה לנטר את הריכוז המולקולרי בזמן אמת. מוזמנים להתייעץ.
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
זמן פרסום: 05 ביולי 2024