ઓક્સિજન ન્યૂનતમ ઝોનમાં પ્રોકેરીયોપ્લાંકટન સમુદાય માળખા પર ઓગળેલા ઓક્સિજનના ટ્રેસની છાપ

પૂર્વીય ઉષ્ણકટિબંધીય ઉત્તર પેસિફિક (ETNP) એક વિશાળ, સતત અને તીવ્ર ઓક્સિજન લઘુત્તમ ઝોન (OMZ) છે જે વૈશ્વિક OMZ ના કુલ વિસ્તારનો લગભગ અડધો ભાગ ધરાવે છે. OMZ કોર (~350–700 મીટર ઊંડાઈ) ની અંદર, ઓગળેલા ઓક્સિજન સામાન્ય રીતે આધુનિક સેન્સરની વિશ્લેષણાત્મક શોધ મર્યાદા (~10 nM) ની નજીક અથવા નીચે હોય છે. OMZ કોરની ઉપર અને નીચે સીધા ઓક્સિજન ગ્રેડિયન્ટ્સ માઇક્રોબાયલ સમુદાયોની ઊભી રચના તરફ દોરી જાય છે જે કણ-સંકળાયેલ (PA) અને મુક્ત-જીવંત (FL) કદના અપૂર્ણાંકો વચ્ચે પણ બદલાય છે. અહીં, અમે FL અને PA કદના અપૂર્ણાંકો વચ્ચે અને આસપાસના રેડોક્સ પરિસ્થિતિઓની શ્રેણીમાં પ્રોકેરીયોટિક વસ્તીની વિવિધતા અને વિતરણનું વિશ્લેષણ કરવા માટે 16S એમ્પ્લીકોન સિક્વન્સિંગ (iTags) નો ઉપયોગ કરીએ છીએ. અમારા અભ્યાસ ક્ષેત્રમાં હાઇડ્રોગ્રાફિક પરિસ્થિતિઓ ETNP અને અન્ય OMZs, જેમ કે ETSP માં અગાઉ નોંધાયેલા કરતા અલગ હતી. અમારા નમૂના સ્થાન પર સમગ્ર OMZ કોરમાં ટ્રેસ ઓક્સિજન સાંદ્રતા (~0.35 μM) હાજર હતી. પરિણામે, OMZ કોરો માટે સામાન્ય રીતે નોંધાયેલ નાઇટ્રાઇટ સંચય ગેરહાજર હતો જેમ કે એનામોક્સ બેક્ટેરિયા (બ્રોકેડિયાલ્સ જીનસ) માટેના સિક્વન્સ હતા.ઉમેદવારસ્કેલિન્ડુઆ), જે સામાન્ય રીતે અન્ય સિસ્ટમોમાં ઓક્સિક-એનોક્સિક સીમાઓમાં જોવા મળે છે. જો કે, એમોનિયા-ઓક્સિડાઇઝિંગ બેક્ટેરિયા (AOB) અને આર્ચીઆ (AOA) વિતરણ અને મહત્તમ ઓટોટ્રોફિક કાર્બન એસિમિલેશન દર (1.4 μM C d^–1) OMZ કોરની ટોચની નજીક મહત્તમ એમોનિયમ સાંદ્રતા સાથે સુસંગત છે. વધુમાં, જીનસના સભ્યોનાઇટ્રોસ્પીના, એક પ્રબળ નાઇટ્રાઇટ-ઓક્સિડાઇઝિંગ બેક્ટેરિયલ (NOB) ક્લેડ હાજર હતા જે સૂચવે છે કે એમોનિયા અને નાઇટ્રાઇટ બંને ઓક્સિડેશન ટ્રેસ ઓક્સિજન સાંદ્રતા પર થાય છે. સમાનતા પરીક્ષણ (ANOSIM) અને નોન-મેટ્રિક ડાયમેન્શનલ સ્કેલિંગ (nMDS) ના વિશ્લેષણથી જાણવા મળ્યું કે બેક્ટેરિયલ અને આર્કિયલ ફાયલોજેનેટિક રજૂઆતો કદ અપૂર્ણાંકો વચ્ચે નોંધપાત્ર રીતે અલગ હતી. ANOSIM અને iTag પ્રોફાઇલ્સના આધારે, PA એસેમ્બલેજની રચના FL અપૂર્ણાંક કરતા પ્રવર્તમાન ઊંડાઈ-આધારિત બાયોજીઓકેમિકલ શાસનથી ઓછી પ્રભાવિત હતી. OMZ કોરમાં AOA, NOB અને ટ્રેસ ઓક્સિજનની હાજરીના આધારે અમે સૂચવીએ છીએ કે ETNP OMZ ના આ પ્રદેશના નાઇટ્રોજન ચક્રમાં નાઇટ્રિફિકેશન એક સક્રિય પ્રક્રિયા છે.

પરિચય

ચાલુ આબોહવા પરિવર્તન અને સ્થાનિક માનવ પ્રવૃત્તિઓના પ્રતિભાવમાં, ખુલ્લા સમુદ્ર અને દરિયાકાંઠાના દરિયાઈ પ્રણાલીઓમાં ઓગળેલા ઓક્સિજનની સાંદ્રતા ઘટી રહી છે (બ્રેટબર્ગ અને અન્ય, 2018). છેલ્લા 60 વર્ષોમાં ખુલ્લા સમુદ્રમાંથી અંદાજિત ઓક્સિજન નુકશાન 2% થી વધુ છે (શ્મિટ્કો એટ અલ., 2017), ઓક્સિજન-ક્ષતિગ્રસ્ત ઝોન વિસ્તરણના પરિણામો વિશે ચિંતાઓ ઉભી કરે છે (પોલમિઅર અને રુઇઝ-પિનો, 2009). ખુલ્લા સમુદ્રના OMZs ત્યારે બને છે જ્યારે ઉચ્ચ સપાટી પ્રાથમિક ઉત્પાદન ભૂગર્ભ જળમાં જૈવિક ઓક્સિજન માંગને બળતણ આપે છે જે ઊંડાઈએ ભૌતિક વેન્ટિલેશનના દર કરતાં વધી જાય છે. OMZ પાણીના સ્તંભોમાં ઓક્સિજન સાંદ્રતામાં ઓક્સિજન-ક્ષતિગ્રસ્ત કોરની ઉપર અને નીચે સીધા ગ્રેડિયન્ટ્સ (ઓક્સિક્લાઇન) હોઈ શકે છે જે હાયપોક્સિક (સામાન્ય રીતે 2 અને ~90 μM વચ્ચે), સબઓક્સિક (<2 μM) અને એનોક્સિક (શોધ મર્યાદાથી નીચે (~10 nM) વિવિધ પરિમાણોના સ્તરો બનાવે છે (બર્ટાગોનોલી અને સ્ટુઅર્ટ, 2018). ઓક્સિજન ગ્રેડિયન્ટ્સ મેટાઝોઆન અને માઇક્રોબાયલ સમુદાયોની ઊભી રચના અને આ વ્યાપક ઓક્સિક્લાઇન્સ સાથે બાયોજીઓકેમિકલ પ્રક્રિયાઓ તરફ દોરી જાય છે (બેલ્મર એટ અલ., 2011).

પૂર્વીય ઉષ્ણકટિબંધીય ઉત્તર પેસિફિક (ETNP) અને દક્ષિણ પેસિફિક (ETSP) ના OMZ માં નાઇટ્રોજન નુકશાનના કેટલાક સૌથી વધુ દર નોંધાયા છે (કોલબેક અને અન્ય, 2017;પેન એટ અલ., 2019), કાયમી સ્તરીકૃત કેરિયાકો બેસિન (મોન્ટેસ એટ અલ., 2013), અરબી સમુદ્ર (વોર્ડ એટ અલ., 2009), અને બેંગુએલા અપવેલિંગ સિસ્ટમનો OMZ (કુયપર્સ એટ અલ., 2005). આ સિસ્ટમોમાં, કેનોનિકલ ડેનાઇટ્રિફિકેશન (નાઇટ્રેટનું નાઇટ્રોજન ઇન્ટરમીડિએટ્સ અને ઘણીવાર ડાયનાઇટ્રોજન ગેસમાં વિષમ ઘટાડો) અને એનામોક્સ (એનારોબિક એમોનિયમ ઓક્સિડેશન) ની માઇક્રોબાયલ પ્રક્રિયાઓ નાઇટ્રોજન નુકસાન તરફ દોરી જાય છે જે સંભવિત રીતે પ્રાથમિક ઉત્પાદનને મર્યાદિત કરી શકે છે (વોર્ડ એટ અલ., 2007). વધુમાં, OMZs માં થતા માઇક્રોબાયલ ડિનાઇટ્રિફિકેશનમાંથી દરિયાઈ નાઇટ્રસ ઓક્સાઇડ ઉત્સર્જન (એક શક્તિશાળી ગ્રીનહાઉસ ગેસ) વૈશ્વિક કુદરતી નાઇટ્રસ ઓક્સાઇડ ઉત્સર્જનના ઓછામાં ઓછા એક તૃતીયાંશ ભાગ હોવાનો અંદાજ છે (નકવી વગેરે, 2010).

ETNP OMZ એ એક વિશાળ, સતત અને તીવ્ર ઓક્સિજન લઘુત્તમ ક્ષેત્ર છે જે વૈશ્વિક OMZ ના કુલ વિસ્તારનો લગભગ અડધો ભાગ ધરાવે છે, જે 0-25°N અક્ષાંશ અને 75 અને 180°W રેખાંશ વચ્ચે સ્થિત છે (પોલમિઅર અને રુઇઝ-પિનો, 2009;શ્મિટ્કો એટ અલ., 2017). તેમના પર્યાવરણીય મહત્વને કારણે, વિવિધ ETNP OMZ પ્રદેશોની બાયોજીઓકેમિસ્ટ્રી અને માઇક્રોબાયલ વિવિધતાનો સઘન અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે (દા.ત.,બેમન અને કેરોલન, 2013;ડ્યુરેટ એટ અલ., 2015;ગણેશ વગેરે, ૨૦૧૫;ક્રોનોપોલોઉ અને અન્ય, 2017;પેક એટ અલ., 2015;પેંગ એટ અલ., 2015). અગાઉના અભ્યાસો જણાવે છે કે આ OMZ કોર (~250–750 મીટર ઊંડાઈ) માં ઓગળેલા ઓક્સિજન સામાન્ય રીતે વિશ્લેષણાત્મક શોધ મર્યાદા (~10 nM) ની નજીક અથવા નીચે હોય છે (ટિયાનો એટ અલ., 2014;ગાર્સિયા-રોબલેડો એટ અલ., 2017). જોકે, ETNP ના OMZ (અભ્યાસ સ્થળ સ્થાન ~22°N) ના ઉત્તરીય માર્જિન સાથે 500 મીટર પર ઓક્સિજન સાંદ્રતા 10 અને 20 μM ની વચ્ચે વાર્ષિક સરેરાશ સુધી પહોંચી શકે છે (પોલમિઅર અને રુઇઝ-પિનો, 2009; વર્લ્ડ ઓશન એટલાસ 2013 માંથી ડેટા)^૧. અહીં જણાવેલ ક્ષેત્ર ઝુંબેશ દરમિયાન, અમે OMZ કોરમાં ઓક્સિજનને પૂરતી સાંદ્રતા (0.35 μM) પર માપ્યું જેથી એરોબિક માઇક્રોબાયલ પ્રક્રિયાઓ, જેમ કે એમોનિયમ અને નાઇટ્રાઇટ ઓક્સિડેશનને ટેકો મળે, અને મહત્વપૂર્ણ એનારોબિક માઇક્રોબાયલ પ્રક્રિયાઓને આંશિક રીતે અટકાવી શકાય. ETNP OMZ ના દેખીતી રીતે સબઓક્સિક અથવા એનોક્સિક સ્તરોમાં એરોબિક માઇક્રોબાયલ પ્રક્રિયાઓ અગાઉ શોધી કાઢવામાં આવી છે (પેંગ એટ અલ., 2015;ગાર્સિયા-રોબલેડો એટ અલ., 2017;પેન એટ અલ., 2019). જોકે, OMZ માં સુક્ષ્મસજીવોના ચોક્કસ કાર્યાત્મક જૂથોના વિતરણ અને પ્રવૃત્તિઓને નિયંત્રિત કરતા પરિબળો હજુ સુધી સંપૂર્ણપણે સમજી શક્યા નથી.

OMZ માં ઓક્સિજન શોધી શકાતો નથી તેવા નાઇટ્રિફાયર્સની હાજરી એપિસોડિક વર્ટિકલ ઓક્સિજન વેન્ટિલેશનને કારણે ઓક્સિક્લાઇનની ઊભી સ્થિતિમાં તાજેતરના ફેરફારો દ્વારા સમજાવી શકાય છે, જે OMZ કોરોમાં ક્ષણિક ટ્રેસ ઓક્સિજન સ્તર તરફ દોરી શકે છે (મુલર-કાર્ગર એટ અલ., 2001;ઉલોઆ એટ અલ., 2012;ગાર્સિયા-રોબલેડો એટ અલ., 2017). આવી ક્ષણિક પરિસ્થિતિઓનો ઉપયોગ એરોબિક અથવા માઇક્રોએરોફિલિક વસ્તી દ્વારા કરી શકાય છે, જેમાં નાઇટ્રિફાયરનો સમાવેશ થાય છે. વધુમાં, એપિપેલેજિક (એકત્રિત કોષો, મળના ગોળીઓ અને જટિલ કાર્બનિક પદાર્થો) માંથી ડૂબતા કણોમાં ઓક્સિજનનું સ્તર ટ્રેસ હોઈ શકે છે (ગણેશ વગેરે, ૨૦૧૪). આમ, ઓક્સિજન અને એરોબિક સૂક્ષ્મજીવાણુઓને અન્યથા એનોક્સિક પાણીમાં પરિવહન કરી શકાય છે, જે કણો સાથે જોડાણમાં એરોબિક ચયાપચયને અસ્થાયી રૂપે મંજૂરી આપે છે. કણો માઇક્રોબાયલ બાયોજીઓકેમિકલ સાયકલિંગના હોટસ્પોટ્સ તરીકે જાણીતા છે (સિમોન એટ અલ., 2002;ગણેશ વગેરે, ૨૦૧૪) અને મુક્ત-જીવંત અવસ્થામાં જોવા ન મળતી વિરોધાભાસી એનારોબિક અથવા એરોબિક માઇક્રોબાયલ પ્રક્રિયાઓને સમર્થન આપી શકે છે (ઓલડ્રેજ અને કોહેન, ૧૯૮૭;રાઈટ એટ અલ., 2012;સુટર એટ અલ., 2018).

આ અભ્યાસમાં, અમે ETNP ના OMZ ના ઉત્તરીય માર્જિન પર કબજો કરતા પ્રોકેરીયોટિક સમુદાયો અને પર્યાવરણીય પરિબળોની તપાસ કરીએ છીએ જે 16S એમ્પ્લીકોન સિક્વન્સિંગ (iTags) નો ઉપયોગ કરીને તેમના વર્ટિકલ વિતરણને પ્રભાવિત કરે છે અને બહુવિધ આંકડાઓનો ઉપયોગ કરીને. અમે બે કદના અપૂર્ણાંકોની તપાસ કરી; મુક્ત-જીવંત (0.2–2.7 μm) અપૂર્ણાંક, અને કણ-સંકળાયેલ અપૂર્ણાંક (>2.7 μm, કણો તેમજ પ્રોટીસ્ટાન કોષોને કેપ્ચર કરે છે) ઓક્સિક્લાઇન સાથે બહુવિધ ઊંડાણો પર જે અલગ રેડોક્સ પરિસ્થિતિઓને અનુરૂપ છે.

અમે વિવિધ પરિમાણો સાથે ઓગળેલા ઓક્સિજન સેન્સર પ્રદાન કરી શકીએ છીએ, જેથી વાસ્તવિક સમયમાં પરમાણુ સાંદ્રતાનું નિરીક્ષણ કરી શકાય. સલાહ માટે આપનું સ્વાગત છે

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