U Pacificu Nordu Tropicale Orientale (ETNP) hè una zona minima d'ossigenu (OMZ) grande, persistente è in intensità chì rapprisenta guasi a metà di a superficia tutale di l'OMZ mundiali. In u core OMZ (∼350-700 m di prufundità), l'ossigenu dissoltu hè tipicamente vicinu o sottu à u limite di rilevazione analitica di i sensori muderni (∼10 nM). I gradienti d'ossigenu ripidi sopra è sottu à u core OMZ portanu à a strutturazione verticale di e cumunità microbiche chì varianu ancu trà e frazioni di dimensione assuciate à e particelle (PA) è quelle di vita libera (FL). Quì, usemu u sequenziamentu di ampliconi 16S (iTags) per analizà a diversità è a distribuzione di e pupulazioni procariote trà e frazioni di dimensione FL è PA è trà a gamma di cundizioni redox ambientali. E cundizioni idrografiche in a nostra zona di studiu eranu distinte da quelle riportate prima in l'ETNP è in altre OMZ, cum'è l'ETSP. E concentrazioni di traccia d'ossigenu (∼0,35 μM) eranu presenti in tuttu u core OMZ in a nostra locu di campionamentu. Di cunsiguenza, l'accumulazioni di nitriti tipicamente signalate per i nuclei OMZ eranu assenti, cum'è e sequenze per i batteri anammox (genere Brocadiales).CandidatuScalindua), chì si trovanu cumunemente à traversu i limiti ossichi-anossichi in altri sistemi. Tuttavia, e distribuzioni di batteri ossidanti l'ammonia (AOB) è archaea (AOA) è i tassi massimi di assimilazione di u carbone autotrofu (1,4 μM C d–1) cuincidia cù un massimu di cuncentrazione d'ammoniu pronunciatu vicinu à a cima di u core OMZ. Inoltre, i membri di u genaruNitrospina, un clade battericu dominante chì ossida i nitriti (NOB) era presente, ciò chì suggerisce chì sia l'ossidazione di l'ammoniaca sia di i nitriti si verificanu à concentrazioni di tracce d'ossigenu. L'analisi di u test di similarità (ANOSIM) è u Scaling Dimensionale Non Metricu (nMDS) anu rivelatu chì e rappresentazioni filogenetiche batteriche è archeali eranu significativamente diverse trà e frazioni di dimensione. Basatu annantu à i profili ANOSIM è iTag, a cumpusizione di l'assemblaggi PA era menu influenzata da u regime biogeochimicu prevalente dipendente da a prufundità chè a frazione FL. Basatu annantu à a presenza di AOA, NOB è tracce d'ossigenu in u core OMZ, suggeriscemu chì a nitrificazione hè un prucessu attivu in u ciclu di l'azotu di sta regione di l'ETNP OMZ.
Introduzione
In risposta à u cambiamentu climaticu cuntinuu è à l'attività umane lucalizzate, e concentrazioni d'ossigenu dissoltu sò diminuite in l'oceanu apertu è in i sistemi marini custieri (Breitburg et al., 2018). A perdita stimata d'ossigenu da l'oceanu apertu durante l'ultimi 60 anni supera u 2% (Schmidtko et al., 2017), creendu preoccupazioni nantu à e cunsequenze di l'espansione di a zona impoverita d'ossigenu (Paulmier è Ruiz-Pino, 2009). L'OMZ in mare apertu si formanu quandu una alta pruduzzione primaria in superficia alimenta a dumanda biologica d'ossigenu in l'acque sotterranee chì supera i tassi di ventilazione fisica in prufundità. E concentrazioni d'ossigenu in e colonne d'acqua di l'OMZ ponu avè gradienti ripidi (ossiclina) sopra è sottu à u core impoveritu d'ossigenu, creendu strati ipossichi (tipicamente trà 2 è ~90 μM), subossichi (<2 μM) è anossichi (sottu à u limite di rilevazione (~10 nM) di diverse dimensioni.Bertagnolli è Stewart, 2018). I gradienti d'ossigenu portanu à a strutturazione verticale di e cumunità metazoane è microbiche è à i prucessi biogeochimichi longu à queste estese ossicline (Belmar et al., 2011).
Alcuni di i tassi più alti di perdita di azotu sò stati registrati in OMZ di u Pacificu Nordu Tropicale Orientale (ETNP) è di u Pacificu Sud (ETSP) (Callbeck et al., 2017;Penn et al., 2019), u bacinu di Cariaco stratificatu permanentemente (Montes et al., 2013), u Mari Arabicu (Ward et al., 2009), è l'OMZ di u sistema di upwelling di Benguela (Kuypers et al., 2005In questi sistemi, i prucessi microbiani di denitrificazione canonica (riduzione eterotrofica di nitrati in intermedi d'azotu è spessu in gas di azotu) è anammox (ossidazione anaerobica di l'ammoniu) portanu à perdite d'azotu chì ponu potenzialmente limità a pruduzzione primaria (Ward et al., 2007Inoltre, si stima chì l'emissioni di ossidu nitroso oceanicu (un putente gasu à effettu serra) da a denitrificazione microbiana chì si verifica in l'OMZ rapprisentanu almenu un terzu di l'emissioni mundiali di ossidu nitroso naturale (Naqvi et al., 2010).
L'OMZ ETNP hè una zona minima d'ossigenu larga, persistente è in intensità chì rapprisenta guasi a mità di a superficia tutale di l'OMZ mundiali, hè situata trà 0-25°N di latitudine è 75° è 180°O di longitudine.Paulmier è Ruiz-Pino, 2009;Schmidtko et al., 2017). Per via di a so impurtanza ecologica, a biogeochimica è a diversità microbiana di e diverse regioni ETNP OMZ sò state studiate intensamente (per esempiu,Beman è Carolan, 2013;Duret et al., 2015;Ganesh et al., 2015;Chronopoulou et al., 2017;Pack et al., 2015;Peng et al., 2015). Studi precedenti indicanu chì l'ossigenu dissoltu in questu core OMZ (∼250-750 m di prufundità) hè tipicamente vicinu o sottu à i limiti di rilevazione analitica (∼10 nM) (Tiano et al., 2014;Garcia-Robledo et al., 2017). Tuttavia, longu u margine sittintriunali di l'OMZ di l'ETNP (situazione di u situ di studiu ~22°N) e concentrazioni d'ossigenu à 500 m ponu ghjunghje à medie annuali trà 10 è 20 μM (Paulmier è Ruiz-Pino, 2009; Dati di l'Atlas Oceanicu Mundiale 2013)1Durante a campagna di campu ripurtata quì, avemu misuratu l'ossigenu in u core di l'OMZ à cuncentrazioni sufficienti (0,35 μM) per sustene i prucessi microbici aerobici, cum'è l'ossidazione di l'ammoniu è di i nitriti, è inibisce parzialmente impurtanti prucessi microbici anaerobici. I prucessi microbici aerobici sò stati rilevati prima in strati apparentemente subossici o anossichi di l'OMZ ETNP (Peng et al., 2015;Garcia-Robledo et al., 2017;Penn et al., 2019Tuttavia, i fattori chì cuntrolanu a distribuzione è l'attività di gruppi funziunali specifici di microorganismi in l'OMZ ùn sò ancu cumpletamente capiti.
A presenza di nitrificatori induve l'ossigenu hè indetectabile in una OMZ pò esse spiegata da i recenti cambiamenti in a pusizione verticale di l'ossiclina per via di a ventilazione verticale episodica di l'ossigenu, chì pò purtà à livelli effimeri di traccia d'ossigenu in i nuclei di OMZ (Muller-Karger et al., 2001;Ulloa et al., 2012;Garcia-Robledo et al., 2017). Tali cundizioni transitorie ponu esse sfruttate da pupulazioni aerobiche o microaerofile, cumpresi i nitrificatori. Inoltre, e particelle chì affundanu da l'epipelagicu (cellule aggregate, pellet fecali è materiali organici cumplessi) ponu cuntene tracce di ossigenu (Ganesh et al., 2014). Cusì, l'ossigenu è i microbi aerobichi ponu esse trasportati in acque altrimenti anossiche, permettendu temporaneamente à i metabolismi aerobichi di accade in associazione cù e particelle. E particelle sò cunnisciute per esse punti caldi di u ciclu biogeochimicu microbicu (Simone et al., 2002;Ganesh et al., 2014) è pò sustene prucessi microbiani anaerobici o aerobici cuntrastanti chì ùn sò micca osservati in u statu di vita libera (Alldredge è Cohen, 1987;Wright et al., 2012;Suter et al., 2018).
In u presente studiu, investighemu e cumunità procariote chì occupanu u margine sittintriunali di l'OMZ di l'ETNP è i fattori ambientali chì probabilmente influenzanu e so distribuzioni verticali utilizendu u sequenziamentu di ampliconi 16S (iTags) accumpagnatu da statistiche multivariate. Avemu esaminatu duie frazioni di dimensione; a frazione di vita libera (0,2-2,7 μm), è a frazione assuciata à e particelle (> 2,7 μm, chì cattura particelle è ancu cellule protiste) à parechje prufundità longu l'ossiclina chì currispondenu à diverse cundizioni redox.
Pudemu furnisce sensori d'ossigenu dissoltu cù diversi parametri, affinchì a cuncentrazione moleculare possi esse monitorata in tempu reale. Benvenuti à cunsultà.
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Data di publicazione: 05 lugliu 2024