Водные массы формируют пико

Oct 16, 2023

Биология связи, том 6, Номер статьи: 64 (2023) Цитировать эту статью

618 Доступов

2 цитаты

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Полярные океаны относятся к наиболее продуктивной и быстро меняющейся среде, однако наше понимание этой хрупкой экосистемы остается ограниченным. Здесь мы представляем анализ уникального набора образцов метабаркодирования ДНК из западной части моря Уэдделла, взятых из всей толщи воды и из пяти водных масс с разными характеристиками и разным происхождением. Мы фокусируемся на факторах, влияющих на распространение планктонных пиконано-эукариот, и наблюдаем экологическую последовательность эукариотических сообществ по мере удаления водных масс от поверхности и по мере истощения кислорода со временем. В начале этой сукцессии в фотической зоне в сообществе доминируют водоросли, бактериофаги и хищники мелких эукариот, а по мере погружения воды развивается другое сообщество, состоящее в основном из паразитоидов (синдиний), хищников мезопланктона (радиолярий) и диплонемиды. Сильно коррелированное распределение синдиниан и диплонемид по глубине и градиентам кислорода предполагает их тесную экологическую связь и приближает нас к пониманию биологической роли последней группы в экосистеме океана.

Гетеротрофные протисты являются жизненно важным компонентом планктона океана во всей толще воды1,2,3. Даже в фототическом слое они более разнообразны и многочисленны, чем первичные эукариотические продуценты4. На их распределение в основном влияет сочетание абиотических факторов (наиболее важными из которых являются температура и концентрация кислорода) и биотических взаимодействий5. Сообщества морских протистов в настоящее время активно картируются в рамках крупных проектов метабаркодирования4,5,6,7,8,9,10,11,12, но они сосредоточены в основном на тропических и умеренных регионах, а также на освещенном солнцем океане, где находится большая часть морских протистов. имеет место продуктивность океана. Хотя полярные океаны относятся к одной из самых продуктивных и быстро меняющихся экосистем на Земле13, Южный океан по-прежнему слабо представлен в этих крупных исследованиях морских протистов. За исключением одного небольшого исследования, в котором изучались протисты в нескольких глубоководных океанских водных массах14, большинство исследований протистов в Южном океане были сосредоточены на фототическом слое15,16,17,18,19,20,21. Учитывая уникальные условия полярной зимы, можно предположить, что гетеротрофный образ жизни имеет особое значение в полярной среде. Темный океан, а именно мезопелагический (200–1000 м) и батипелагический (1000–4000 м) слои, которые образуют, безусловно, самый объемный биом на Земле, обычно редко охвачен исследованиями метабаркодирования6,7,9,11. Насколько нам известно, исследования, изучающие детальную глубинную стратификацию сообществ по всем соответствующим группам протистов, редки, и такие исследования, в которых сообщаются образцы из Южного океана, не существуют. Поэтому мы стремились восполнить этот пробел.

В море Уэдделла находится хорошо известный океанографический объект — круговорот Уэдделла. Образование/таяние морского льда и таяние шельфовых льдов создают особые условия, которые делают этот регион наиболее важным местом формирования глубинных и придонных вод для всего Южного полушария и одним из немногих таких мест на земном шаре. Это также важнейший регион океана, где происходит газообмен между океаном и атмосферой, влияющий на уровень кислорода и углекислого газа на глубине океана (ниже 200 м) гораздо дальше на север22.

Ниже мы приводим обзор водных масс моря Уэдделла, имеющих отношение к нашей работе, опираясь на информацию, опубликованную в других источниках22,23,24,25. Поверхностные воды (SuW) с глубин менее 100 м летом подвергаются влиянию таяния морского льда в районах открытой воды и поэтому имеют низкую соленость, холодную температуру ниже 0 °C и высокую концентрацию кислорода из-за газообмена. между океаном и атмосферой. На глубинах от 400 до 1600 м находится теплая глубинная вода (ТГВ), характеризующаяся температурой выше 0 °C и соленостью выше 34,6. WDW циркулирует по часовой стрелке внутри круговорота Уэдделла и берет свое начало в циркумполярных глубоких водах (CDW) Антарктического циркумполярного течения, которое входит в круговорот Уэдделла на его восточном краю. CDW имеет более высокую температуру и соленость по сравнению с WDW и, в свою очередь, зарождается в глубоководных водах Северной Атлантики (NADW). Таким образом, WDW имеет долгую историю существования в глубоком океане без контакта с атмосферой и, как следствие, имеет низкую концентрацию кислорода. Между SuW и WDW находится модифицированная теплая глубинная вода (MWDW), которая возникает в результате подъема WDW и смешивания с SuW, так что температура, соленость и концентрация кислорода в MWDW занимают промежуточное положение между WDW и SuW.