มหาสมุทรแปซิฟิกเหนือเขตร้อนตะวันออก (ETNP) เป็นเขตออกซิเจนขั้นต่ำ (OMZ) ขนาดใหญ่ ต่อเนื่อง และกำลังทวีความรุนแรงขึ้น ครอบคลุมพื้นที่เกือบครึ่งหนึ่งของ OMZ ทั่วโลก ภายในแกนกลางของ OMZ (ความลึกประมาณ 350–700 เมตร) ปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำโดยทั่วไปจะใกล้หรือต่ำกว่าขีดจำกัดการตรวจจับเชิงวิเคราะห์ของเซ็นเซอร์สมัยใหม่ (ประมาณ 10 นาโนโมลาร์) ความชันของออกซิเจนที่สูงชันเหนือและใต้แกนกลางของ OMZ นำไปสู่โครงสร้างแนวตั้งของชุมชนจุลินทรีย์ ซึ่งยังแตกต่างกันไประหว่างเศษส่วนขนาดที่เกี่ยวข้องกับอนุภาค (PA) และขนาดที่อาศัยอยู่อย่างอิสระ (FL) ในที่นี้ เราใช้การจัดลำดับแอมพลิคอน 16S (iTags) เพื่อวิเคราะห์ความหลากหลายและการกระจายตัวของประชากรโพรคาริโอตระหว่างเศษส่วนขนาด FL และ PA และระหว่างสภาวะรีดอกซ์โดยรอบต่างๆ สภาพอุทกศาสตร์ในพื้นที่ศึกษาของเราแตกต่างจากที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้ใน ETNP และ OMZ อื่นๆ เช่น ETSP พบความเข้มข้นของออกซิเจนปริมาณเล็กน้อย (ประมาณ 0.35 ไมโครโมลาร์) ทั่วแกน OMZ ณ สถานที่เก็บตัวอย่างของเรา ส่งผลให้การสะสมไนไตรต์ที่รายงานโดยทั่วไปสำหรับแกน OMZ หายไป เช่นเดียวกับลำดับเบสของแบคทีเรียอะนัมม็อกซ์ (สกุล Brocadiales)แคนดิดาตัสScalindua) ซึ่งมักพบในขอบเขตออกซิก-อะนอกซิกในระบบอื่นๆ อย่างไรก็ตาม การกระจายตัวของแบคทีเรียออกซิไดซ์แอมโมเนีย (AOB) และอาร์เคีย (AOA) และอัตราการดูดซับคาร์บอนออโตโทรฟิกสูงสุด (1.4 ไมโครโมลาร์ C d)–1) ตรงกับช่วงที่มีความเข้มข้นของแอมโมเนียมสูงสุดที่เด่นชัดใกล้ส่วนบนสุดของแกน OMZ นอกจากนี้ สมาชิกของสกุลไนโตรสปินาพบกลุ่มแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์ไนไตรต์ (NOB) เด่น ซึ่งบ่งชี้ว่าการเกิดออกซิเดชันของแอมโมเนียและไนไตรต์เกิดขึ้นที่ความเข้มข้นของออกซิเจนเพียงเล็กน้อย การวิเคราะห์การทดสอบความคล้ายคลึง (ANOSIM) และการวัดแบบ Non-metric Dimensional Scaling (nMDS) พบว่าการแสดงวิวัฒนาการของแบคทีเรียและอาร์เคียมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเศษส่วนขนาด จากโปรไฟล์ ANOSIM และ iTag พบว่าองค์ประกอบของกลุ่ม PA ได้รับอิทธิพลจากระบบชีวเคมีที่ขึ้นอยู่กับความลึกน้อยกว่าเศษส่วน FL จากการปรากฏตัวของ AOA, NOB และออกซิเจนเพียงเล็กน้อยในแกน OMZ เราชี้ให้เห็นว่าไนตริฟิเคชันเป็นกระบวนการที่ดำเนินอยู่ในวัฏจักรไนโตรเจนของบริเวณนี้ของ ETNP OMZ
การแนะนำ
เพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและกิจกรรมของมนุษย์ในพื้นที่ ความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายน้ำได้ลดลงในมหาสมุทรเปิดและในระบบทะเลชายฝั่ง (ไบรท์เบิร์กและคณะ, 2018) การสูญเสียออกซิเจนโดยประมาณจากมหาสมุทรเปิดในช่วง 60 ปีที่ผ่านมาเกิน 2% (ชมิดท์โกและคณะ, 2017) ทำให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับผลที่ตามมาของการขยายตัวของโซนที่ขาดออกซิเจน (พอลเมียร์และรุยซ์-ปิโน, 2009) OMZ ในมหาสมุทรเปิดเกิดขึ้นเมื่อการผลิตปฐมภูมิบนพื้นผิวในปริมาณสูงกระตุ้นความต้องการออกซิเจนทางชีวภาพในน้ำใต้ดินที่สูงกว่าอัตราการระบายอากาศทางกายภาพที่ระดับความลึก ความเข้มข้นของออกซิเจนในคอลัมน์น้ำ OMZ อาจมีความชันสูง (ออกซีไคลน์) เหนือและใต้แกนกลางที่ขาดออกซิเจน ทำให้เกิดชั้นออกซิเจนต่ำ (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 2 ถึงประมาณ 90 ไมโครโมลาร์) ออกซิเจนต่ำ (<2 ไมโครโมลาร์) และออกซิเจนต่ำ (ต่ำกว่าขีดจำกัดการตรวจจับ (ประมาณ 10 นาโนโมลาร์) ที่มีขนาดแตกต่างกัน (เบอร์ตาญอลลีและสจ๊วต, 2018) การไล่ระดับออกซิเจนทำให้เกิดโครงสร้างแนวตั้งของชุมชนเมตาโซอันและจุลินทรีย์และกระบวนการทางชีวเคมีตามแนวออกซีไคลน์ที่กว้างขวางเหล่านี้ (เบลมาร์และคณะ, 2011).
อัตราการสูญเสียไนโตรเจนที่สูงที่สุดบางส่วนถูกบันทึกไว้ใน OMZ ของแปซิฟิกเหนือเขตร้อนทางตะวันออก (ETNP) และแปซิฟิกใต้ (ETSP) (คอลล์เบ็คและคณะ, 2017-เพนน์และคณะ, 2019) แอ่ง Cariaco ที่มีการแบ่งชั้นอย่างถาวร (มอนเตสและคณะ, 2013), ทะเลอาหรับ (วอร์ดและคณะ, 2009) และ OMZ ของระบบการพุ่งขึ้นของเบงเกวลา (ไคเปอร์สและคณะ, 2005) ในระบบเหล่านี้ กระบวนการทางจุลินทรีย์ของการลดไนเตรตแบบแคนนอนิคัล (การรีดิวซ์เฮเทอโรโทรฟิกของไนเตรตไปเป็นสารตัวกลางไนโตรเจนและมักจะเป็นก๊าซไดไนโตรเจน) และอะนัมม็อกซ์ (การออกซิเดชันแอมโมเนียมแบบไม่ใช้ออกซิเจน) นำไปสู่การสูญเสียไนโตรเจน ซึ่งอาจจำกัดการผลิตขั้นต้นได้ (วอร์ดและคณะ, 2007) นอกจากนี้ การปล่อยไนตรัสออกไซด์ในมหาสมุทร (ก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพ) จากการลดไนเตรตของจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นใน OMZ คาดว่าจะมีส่วนทำให้มีการปล่อยไนตรัสออกไซด์ตามธรรมชาติทั่วโลกอย่างน้อยหนึ่งในสาม (นาควีและคณะ, 2010).
ETNP OMZ เป็นโซนออกซิเจนต่ำสุดขนาดใหญ่ ต่อเนื่อง และเข้มข้นขึ้น ซึ่งคิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของพื้นที่ทั้งหมดของ OMZ ทั่วโลก ตั้งอยู่ระหว่างละติจูด 0–25°N และลองจิจูด 75 และ 180°W (พอลเมียร์และรุยซ์-ปิโน, 2009-ชมิดท์โกและคณะ, 2017) เนื่องจากความสำคัญทางนิเวศวิทยา ชีวเคมีและความหลากหลายของจุลินทรีย์ในภูมิภาค ETNP OMZ ที่แตกต่างกันจึงได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้น (เช่นเบแมนและแคโรแลน, 2013-ดูเรตและคณะ, 2015-กาเนชและคณะ, 2015-โครโนปูลูและคณะ, 2017-แพ็คและคณะ, 2015-เผิงและคณะ, 2015) การศึกษาครั้งก่อนรายงานว่าออกซิเจนที่ละลายในแกน OMZ นี้ (ความลึกประมาณ 250–750 เมตร) โดยทั่วไปจะใกล้หรือต่ำกว่าขีดจำกัดการตรวจจับเชิงวิเคราะห์ (ประมาณ 10 นาโนโมลาร์) (เทียนโนและคณะ, 2014-การ์เซีย-โรเบลโดและคณะ, 2017) อย่างไรก็ตาม ตามแนวขอบด้านเหนือของ OMZ (ตำแหน่งสถานที่ศึกษา ∼22°N) ของ ETNP ความเข้มข้นของออกซิเจนที่ 500 ม. อาจสูงถึงค่าเฉลี่ยรายปีระหว่าง 10 ถึง 20 μM (พอลเมียร์และรุยซ์-ปิโน, 2009; ข้อมูลจาก World Ocean Atlas 2013)1ในระหว่างการรณรงค์ภาคสนามที่รายงานในที่นี้ เราได้วัดปริมาณออกซิเจนในแกน OMZ ที่ความเข้มข้นที่เพียงพอ (0.35 ไมโครโมลาร์) เพื่อสนับสนุนกระบวนการจุลินทรีย์แบบใช้อากาศ เช่น การออกซิเดชันของแอมโมเนียมและไนไตรต์ และยับยั้งกระบวนการจุลินทรีย์แบบไม่ใช้อากาศที่สำคัญบางส่วน กระบวนการจุลินทรีย์แบบใช้อากาศเคยถูกตรวจพบมาก่อนในชั้นที่ดูเหมือนจะมีออกซิเจนต่ำหรือไม่มีออกซิเจนของ ETNP OMZ (เผิงและคณะ, 2015-การ์เซีย-โรเบลโดและคณะ, 2017-เพนน์และคณะ, 2019) อย่างไรก็ตาม ปัจจัยที่ควบคุมการกระจายและกิจกรรมของกลุ่มฟังก์ชันเฉพาะของจุลินทรีย์ใน OMZ ยังคงไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์
การมีอยู่ของไนตริไฟเออร์ซึ่งตรวจไม่พบออกซิเจนใน OMZ สามารถอธิบายได้ด้วยการเปลี่ยนแปลงล่าสุดในตำแหน่งแนวตั้งของออกซิไคลน์อันเนื่องมาจากการระบายอากาศด้วยออกซิเจนแนวตั้งเป็นครั้งคราว ซึ่งอาจนำไปสู่ระดับออกซิเจนร่องรอยชั่วคราวภายในแกน OMZ (มุลเลอร์-คาร์เกอร์และคณะ, 2001-อุลโลอาและคณะ, 2012-การ์เซีย-โรเบลโดและคณะ, 2017) สภาวะชั่วคราวเช่นนี้สามารถใช้ประโยชน์ได้โดยประชากรที่มีออกซิเจนหรือไมโครแอโรฟิลิก รวมถึงไนเตรต นอกจากนี้ อนุภาคที่จมลงจากเอพิเพลาจิก (เซลล์ที่รวมตัวกัน ก้อนอุจจาระ และสารอินทรีย์เชิงซ้อน) อาจมีออกซิเจนในระดับเล็กน้อย (กาเนชและคณะ, 2014) ดังนั้น ออกซิเจนและจุลินทรีย์ที่ใช้ออกซิเจนจึงสามารถเคลื่อนย้ายไปยังน้ำที่ปกติแล้วไม่มีออกซิเจน ทำให้เกิดกระบวนการเผาผลาญแบบใช้ออกซิเจนร่วมกับอนุภาคได้ชั่วคราว อนุภาคเหล่านี้เป็นจุดสำคัญของวัฏจักรชีวเคมีของจุลินทรีย์ (ไซมอนและคณะ, 2002-กาเนชและคณะ, 2014) และสามารถรองรับกระบวนการจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนหรือแบบใช้ออกซิเจนที่แตกต่างกันซึ่งไม่พบในสภาวะที่มีชีวิตอิสระ (ออลเดรดจ์และโคเฮน, 1987-ไรท์และคณะ, 2012-ซูเตอร์และคณะ, 2018).
ในการศึกษานี้ เราศึกษาชุมชนโปรคาริโอตที่ครอบครองขอบด้านเหนือของ OMZ ของ ETNP และปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่น่าจะมีอิทธิพลต่อการกระจายตัวในแนวดิ่ง โดยใช้การจัดลำดับแอมพลิคอน 16S (iTags) ร่วมกับสถิติหลายตัวแปร เราได้ตรวจสอบเศษส่วนขนาดสองส่วน ได้แก่ เศษส่วนที่อาศัยอยู่อิสระ (0.2–2.7 ไมโครเมตร) และเศษส่วนที่เกี่ยวข้องกับอนุภาค (>2.7 ไมโครเมตร ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคที่จับตัวและเซลล์โปรติสแตน) ที่ระดับความลึกหลายระดับตามแนวออกซีไคลน์ ซึ่งสอดคล้องกับสภาวะรีดอกซ์ที่แตกต่างกัน
เรามีเซ็นเซอร์ออกซิเจนละลายน้ำพร้อมพารามิเตอร์ที่หลากหลาย เพื่อให้สามารถตรวจสอบความเข้มข้นของโมเลกุลได้แบบเรียลไทม์ ยินดีให้คำปรึกษา
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
เวลาโพสต์: 5 ก.ค. 2567