География Род-Айленда, как известно, невелика, но новые измерения азотного цикла в его водных путях показывают, что даже на небольшом расстоянии различия могут быть огромными. Ученые сообщают, что процесс анаммокс превращения азота почти полностью отсутствует в заливе Наррагансетт, хотя он усиливается в проливе Род-Айленд, всего в 15 милях от побережья.
Новый и несколько неожиданный результат, задокументированный в журнале Limnology and Oceanography, поднимает интригующие вопросы о том, почему залив кажется негостеприимным для важных экологических процессов, сказал автор-корреспондент Джереми Рич, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии в Университете Брауна.«Предыдущие исследования показали, что важность анаммокса в заливе может возрасти, но не было никаких данных, подтверждающих это. Мы показываем, что его почти нет», — сказал Рич. «Что не так с азотным циклом в нижней части залива Нарагансетт?
Почему у нас нет анаммокса? Мы нарушили его до такой степени, что мы упускаем этот процесс?»
Анамокс — анаэробное окисление аммония — было открыто только недавно и до сих пор не до конца изучено. Это один из двух способов превращения азота в различных формах в донных отложениях обратно в инертную форму (N2), составляющую 80 процентов атмосферы. Другой процесс — денитрификация. Это преобразование является не только ключевым шагом в жизненно важном азотном цикле Земли, но и способствует здоровью водных путей, удаляя избыток азота, который может удобрять вредные цветения водорослей.
Для своего исследования исследователи, в том числе ведущий автор Линдси Брин, ходили к этим местам на рыболовном судне Virginia Marise каждый сезон в течение двух лет. Они провели измерения и собрали керны отложений в устье реки Провиденс, заливе Нарагансетт (в который впадает устье), проливе Род-Айленд (в которое открывается залив) и соседнем проливе Блок-Айленд.Они рассмотрели ключевые показатели содержания кислорода, нитратов, нитритов, аммония и органических веществ в отложениях и измерили условия окружающей среды, такие как соленость и температура на участках.
Они также выполнили эксперименты с кернами отложений, чтобы определить их потенциальную скорость денитрификации и анаммокса.Они обнаружили, что в звуках annamox вносит от 8 до 42 процентов производимого N2 (остальное денитрификация), в то время как annamox производит не более 4 процентов N2 в отложениях из устья или залива.Они обнаружили, что активность анаммоксов не была сезонной в любом месте, и вода была сравнительно соленой. Что действительно отличалось, так это то, что по сравнению с отложениями звуков, отложения устья и залива содержали меньше кислорода, смешанного с и, следовательно, меньше нитратов.
Эти факторы были связаны с меньшей активностью анаммокса.Итак, вопросы, которые сейчас задает Рич, сводятся к тому, почему уровни кислорода и нитратов различаются в звуковых и бухтовых отложениях.
Одно из наблюдений Рича заключалось в том, что в донных отложениях, но не в бухте, маленькие креветки роют и эффективно способствуют подмешиванию кислорода.По словам Ричарда, причиной нехватки анаммокса в заливе является нехватка креветок, но это новая гипотеза, заслуживающая рассмотрения. Между тем новое исследование предполагает, что в водах залива Род-Айленда каким-то образом не хватает надлежащих условий для активации важного процесса возврата азота из моря в воздух.
Во время работы Брин была аспирантом Брауна и Морской биологической лаборатории в Вудс-Холе, штат Массачусетс. Сейчас она работает в Исследовательском центре картофеля в Нью-Брансуике, Канада.
Соавтор Энн Гиблин — старший научный сотрудник MBL.