F nisbati - F-ratio

Boshqa maqsadlar uchun qarang F nisbati (ajralish).
Harorat va aniq birlamchi mahsuldorlikning f-nisbatiga empirik ravishda olingan ta'siri va ba'zi yirik okean mintaqalari uchun taxminiy qiymatlari.[iqtibos kerak ]

Yilda okeanik biogeokimyo, f-nisbat jami qism birlamchi ishlab chiqarish yonilg'i bilan ta'minlangan nitrat (boshqalari tomonidan yoqilganidan farqli o'laroq azot birikmalar kabi ammoniy ). Bu nisbat dastlab Richard Eppley va Bryus Peterson tomonidan birinchilardan birida aniqlangan hujjatlar global okean ishlab chiqarishni baholash.[1] Ushbu fraktsiya dastlab muhim deb hisoblangan, chunki u to'g'ridan-to'g'ri bog'liq bo'lgan cho'kish (eksport) oqimi ning organik dengiz qorlari dan yer usti okeani tomonidan biologik nasos. Biroq, bu izohlash parallel jarayonni chuqur chuqur bo'linish haqidagi taxminlarga asoslandi, nitrifikatsiya, yaqinda o'tkazilgan o'lchovlar shubha ostiga qo'ydi.[2]

Umumiy nuqtai

Gravitatsion cho'kish organizmlar (yoki organizmlarning qoldiqlari) o'tkazmalari uglerod okeanning yer usti suvlaridan unga chuqur ichki makon. Ushbu jarayon biologik nasos sifatida tanilgan va uning miqdoriy ko'rsatkichi olimlar uchun qiziqish uyg'otadi, chunki bu muhim jihatdir Yer "s uglerod aylanishi. Aslida, buning sababi shundaki, chuqur okeanga etkazilgan uglerod atmosferadan ajralib, okean uglerod ombori vazifasini bajarishiga imkon beradi. Ushbu biologik mexanizmga fizik-kimyoviy mexanizm hamroh bo'ladi eruvchanlik pompasi u ham uglerodni okeanning chuqur ichki qismiga o'tkazishga ta'sir qiladi.

Cho'kayotgan material oqimini (dengiz qorlari deb ataladigan) o'lchash odatda joylashtirish orqali amalga oshiriladi cho'kindi tuzoqlari cho'kib ketganda materialni ushlab turadigan va saqlaydigan suv ustuni. Biroq, bu nisbatan qiyin jarayon, chunki tuzoqlarni joylashtirish yoki tiklash uchun noqulay bo'lishi mumkin va ularni qoldirish kerak joyida cho'kayotgan oqimni birlashtirish uchun uzoq vaqt davomida. Bundan tashqari, ular suv oqimlari tufayli g'ayritabiiy va vertikal oqimlarni birlashtirganligi ma'lum.[3][4] Shu sababli olimlarni osonroq o'lchash mumkin bo'lgan va a funktsiyasini bajaradigan okean xususiyatlari qiziqtiradi ishonchli vakil cho'kayotgan oqim uchun. F-nisbati ana shunday proksi-serverlardan biridir.

"Yangi" va "qayta tiklangan" ishlab chiqarish

Diagrammasi yangi va qayta tiklangan ishlab chiqarish

Biologik mavjud bo'lgan azot okeanda bir nechta shakllarda, shu jumladan nitrat (NO) kabi oddiy ionli shakllarda uchraydi3−), nitrit (YO'Q2−) va ammoniy (NH)4+kabi murakkab organik shakllar karbamid ((NH.)2)2CO). Ushbu shakllar tomonidan ishlatiladi avtotrofik fitoplankton kabi organik molekulalarni sintez qilish aminokislotalar (qurilish bloklari oqsillar ). Yaylov fitoplankton tomonidan zooplankton va undan katta organizmlar bu organik azotni yuqoriga ko'taradi Oziq ovqat zanjiri va dengiz bo'ylab oziq-ovqat tarmog'i.

Azotli organik molekulalar oxir-oqibat bo'lganda metabolizmga uchragan organizmlar tomonidan ular suv ustuniga ammoniy (yoki undan keyin ammoniyga metabolizm qilingan yanada murakkab molekulalar) sifatida qaytariladi. Bu sifatida tanilgan yangilanish, chunki ammoniy fitoplankton tomonidan ishlatilishi mumkin va yana oziq-ovqat tarmog'iga kiradi. Shunday qilib ammiak bilan ta'minlanadigan birlamchi ishlab chiqarish shunday ataladi qayta tiklangan ishlab chiqarish.[5]

Shu bilan birga, ammoniy ham bo'lishi mumkin oksidlangan nitratlash (nitrit orqali), nitrifikatsiya jarayonida. Bu boshqacha tomonidan amalga oshiriladi bakteriyalar ikki bosqichda:

NH3 + O2 → YO‘Q2− + 3H+ + 2e−
YOQ2− + H2O → YOQ3− + 2H+ + 2e−

Muhimi, bu jarayon faqat yo'q bo'lganda yuz beradi deb ishoniladi yorug'lik (yoki boshqalar kabi) funktsiya chuqurlik). Okeanda bu nitrifikatsiyani vertikal ravishda ajratishga olib keladi birlamchi ishlab chiqarish va uni shu bilan cheklaydi afotik zona. Bu shunday holatga olib keladi: suv ustunidagi har qanday nitrat afotik zonadan bo'lishi kerak va u erga cho'kish yo'li bilan tashilgan organik moddalardan kelib chiqishi kerak. Shuning uchun nitrat bilan oziqlanadigan birlamchi ishlab chiqarish qayta tiklanadigan manbadan ko'ra "yangi" ozuqa manbasidan foydalaniladi. Nitrat bilan ishlab chiqarish shunday ataladi yangi ishlab chiqarish.[5]

Ushbu bo'limning boshidagi rasm buni ko'rsatadi. Nitrat va ammoniy birlamchi ishlab chiqaruvchilar tomonidan olinadi, oziq-ovqat tarmog'i orqali qayta ishlanadi, so'ngra ammiak sifatida qayta tiklanadi. Ushbu qaytib oqimning bir qismi dengiz okeaniga (u erda yana olish uchun mavjud), ba'zilari esa chuqurlikka qaytariladi. Chuqurlikda qaytarilgan ammoniy nitratga qadar nitrifikatsiya qilinadi va oxir-oqibat aralashgan yoki ko'tarilgan tsiklni takrorlash uchun dengiz okeaniga.

Binobarin, yangi ishlab chiqarishning ahamiyati uning cho'kayotgan material bilan bog'liqligidadir. Da muvozanat, Afotik zonaga cho'kayotgan organik moddalarning eksport oqimi nitratning yuqoriga qarab oqishi bilan muvozanatlashgan. Qayta tiklangan ammiakka nisbatan birlamchi ishlab chiqarish tomonidan qancha nitrat iste'mol qilinishini o'lchash orqali bilvosita eksport oqimini taxmin qilish kerak.

Bundan tashqari, f-nisbati mahalliy ekotizim funktsiyalarining muhim jihatlarini ham ochib berishi mumkin.[6] F-nisbati yuqori bo'lgan qiymatlar odatda katta bo'lgan hukmronlik qiladigan samarali ekotizimlar bilan bog'liq, ökaryotik fitoplankton (masalan diatomlar ) yirik zooplankton (va o'z navbatida, baliq kabi yirik organizmlar) tomonidan boqiladigan. Aksincha, past f-nisbat qiymatlari odatda past biomassa bilan bog'liq, oligotrofik kichik, prokaryotik fitoplankton (masalan Proxlorokokk ) mikrozooplankton tomonidan tekshiriladi.[7][8]

Taxminlar

Chindan ham nitrifikatsiya afotik zonada cheklanganmi?

F-nisbatni ushbu talqin qilishda asosiy taxmin asosiy ishlab chiqarish va nitrifikatsiyani fazoviy ajratishdir. Darhaqiqat, Eppley va Peterson o'zlarining asl qog'ozlarida: "Yangi ishlab chiqarishni eksport bilan bog'lash uchun evrofik zonada nitrifikatsiya ahamiyatsiz bo'lishini talab qiladi" deb ta'kidlagan.[1] Shu bilan birga, nitrifikatsiyani taqsimlash bo'yicha keyingi kuzatuv ishlari shuni aniqladiki, nitrifikatsiya sayozroq chuqurlikda va hatto fonik zonada ham bo'lishi mumkin.[2][9][10]

Qo'shni diagrammada ko'rsatilgandek, agar ammoniy haqiqatan ham okean sathidagi suvlarda nitratga aylantirilsa, u aslidaqisqa tutashuv "nitratning chuqur yo'li. Amalda, bu yangi ishlab chiqarishni ortiqcha baholashga va f-nisbatning yuqoriligiga olib keladi, chunki go'yo yangi ishlab chiqarishning ba'zilari yaqinda nitrifikatsiya qilingan nitrat bilan to'ldirilgan bo'lar edi. uning parametrlanishida nitrifikatsiya o'lchovlari, shu jumladan ekotizim modeli ning oligotrofik subtropik gir mintaqa (xususan BATS sayt) har yili yillik nitratning 40 foizga yaqini yaqinda nitrifikatsiya qilinganligini aniqladi (yoz davomida deyarli 90 foizgacha ko'tarildi).[11] Geografik jihatdan xilma-xil nitrifikatsiya o'lchovlarini sintez qilgan keyingi tadqiqotlar yuqori o'zgaruvchanlikni aniqladi, ammo chuqurlik bilan hech qanday bog'liqlik yo'q edi va buni global miqyosdagi modelda qo'llagan holda, sirt nitratining yarmigacha ko'tarilish emas, balki sirt nitrifikatsiyasi orqali ta'minlanadi.[12]

Nitrifikatsiya tezligini o'lchash hali ham kamdan-kam uchraydigan bo'lsa-da, ular f-nisbati biologik nasos uchun bir vaqtlar o'ylab topilganidek ishonchli proksi emasligini ko'rsatmoqda. Shu sababli, ba'zi ishchilar f-nisbati va zarrachalar eksportining birlamchi ishlab chiqarishga nisbati o'rtasidagi farqni taklif qildilar, ular pe-nisbat.[8] Miqdor jihatidan f-nisbatdan farqli o'laroq, pe-nisbat yuqori mahsuldorlik / yuqori biomassa / yuqori eksport rejimlari va past mahsuldorlik / past biomassa / past eksport rejimlari o'rtasidagi o'xshash sifat o'zgarishini ko'rsatadi.

Bundan tashqari, "yangi" va "qayta tiklangan" ishlab chiqarishni baholash uchun f-nisbatidan foydalanishni murakkablashtiradigan keyingi jarayon dissimilyatsion nitratning ammoniyga qaytarilishi (DNRA). Kislorodli muhitda, masalan kislorod minimal zonalari va dengiz tubidagi cho'kindilar, kimyoviy organogeterotrofik mikroblar nitratni an elektron akseptor uchun nafas olish,[13] uni nitritgacha, so'ngra ammiakgacha kamaytirish. Nitrifikatsiya singari, DNRA nitrat va ammoniy mavjudligini muvozanatini o'zgartirganligi sababli, u hisoblangan f-nisbati bo'yicha noaniqlikni keltirib chiqarishi mumkin. Ammo, DNRA paydo bo'lishi anaerobik holatlar bilan cheklanganligi sababli,[14] uning ahamiyati nitrifikatsiyaga qaraganda kamroq tarqalgan, garchi u asosiy ishlab chiqaruvchilar bilan birgalikda sodir bo'lishi mumkin.[15][16]

Shuningdek qarang

  • Biologik nasos - Okeanning atmosferadan okeanning ichki qismi va dengiz tubiga uglerodning biologik qo'zg'aladigan sekvestratsiyasi
  • Nitrifikatsiya - ammiak yoki ammiakning nitritgacha biologik oksidlanishi, keyin nitritning nitratgacha oksidlanishi
  • Birlamchi ishlab chiqarish - biologik organizmlar tomonidan karbonat angidriddan organik birikmalar sintezi

Adabiyotlar

  1. ^ a b Eppley, RW; Peterson, BJ (1979). "Organik moddalar zarralari oqimi va chuqur okeandagi planktonik yangi ishlab chiqarish". Tabiat. 282 (5740): 677–680. Bibcode:1979 yil 28-iyun .. 677E. doi:10.1038 / 282677a0.
  2. ^ a b Dore, J.E .; Karl, D.M. (1996). "ALOHA stantsiyasida nitrit, nitrat va azot oksidi manbai sifatida eyforik zonada nitrifikatsiya". Limnol. Okeanogr. 41 (8): 1619–1628. Bibcode:1996LimOc..41.1619D. doi:10.4319 / lo.1996.41.8.1619. JSTOR  00243590.
  3. ^ Tomas, S .; Ridd, P.V. (2004). "Qisqa vaqt oralig'ida cho'kindi birikmasini o'lchash usullarini ko'rib chiqish". Dengiz geologiyasi. 207 (1–4): 95–114. Bibcode:2004MGeol.207 ... 95T. doi:10.1016 / j.margeo.2004.03.011.
  4. ^ Buesseler, K.O.; va boshq. (2007). "Yuqori okean zarralari oqimlarini hisoblash uchun cho'kindi tuzoqlardan foydalanishni baholash" (PDF). J. Mar Res. 65 (3): 345–416. doi:10.1357/002224007781567621. hdl:1912/1803. ISSN  0022-2402.
  5. ^ a b Dugdeyl, RC; Goering, J.J. (1967). "Birlamchi mahsuldorlikda azotning yangi va qayta tiklangan shakllarini o'zlashtirish" (PDF). Limnol. Okeanogr. 12 (2): 196–206. Bibcode:1967LimOc..12..196D. doi:10.4319 / lo.1967.12.2.0196. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2011-07-20.
  6. ^ Allen, A.E .; Xovard-Jons, M.H .; But, M.G .; Frischer, M.E .; Verity, P.G .; Bronk, D.A .; Sanderson, M.P. (2002). "Yoz davomida Barents dengizida ammoniy va nitratni heterotrofik bakterial assimilyatsiya qilishning ahamiyati". Dengiz tizimlari jurnali. 38 (1–2): 93–108. Bibcode:2002 yil JMS .... 38 ... 93A. doi:10.1016 / s0924-7963 (02) 00171-9.
  7. ^ Qonunlar, E.A .; Falkovski, PG.; Smit, VO.; Ducklow, H.; Makkarti, JJ (2000). "Ochiq ummonda eksport ishlab chiqarishga haroratning ta'siri". Global biogeokimyoviy tsikllar. 14 (4): 1231–1246. Bibcode:2000GBioC..14.1231L. doi:10.1029 / 1999GB001229.
  8. ^ a b Dunne, JP .; Armstrong, R.A .; Gnanadesikan, A .; Sarmiento, JL (2005). "Zarrachalar eksporti koeffitsientining empirik va mexanik modellari". Global biogeokimyoviy tsikllar. 19 (4): GB4026. Bibcode:2005GBioC..19.4026D. doi:10.1029 / 2004GB002390.
  9. ^ Raimbault, P .; Slavik, G.; Budjellal, B .; Coatanoan, C .; Konan, P .; Kost, B .; Garsiya, N .; Moutin, T .; Pujo-Pay, M. (1999). "150 ° Vtda ekvatorial Tinch okeanida uglerod va azotni qabul qilish va eksport qilish: samarali qayta tiklangan ishlab chiqarish tsikli". J. Geofiz. Res. 104 (C2): 3341-3356. Bibcode:1999JGR ... 104.3341R. doi:10.1029 / 1998JC900004.
  10. ^ Diaz, F.; Raimbault, P. (2000). "O'rta er dengizi qirg'oq zonasida (Arslon ko'rfazida) azotning qayta tiklanishi va bahorda eritilgan organik azotning chiqishi: yangi ishlab chiqarishni baholash uchun natijalar". Mar Ekol. Prog. Ser. 197: 51–65. Bibcode:2000MEPS..197 ... 51D. doi:10.3354 / meps197051.
  11. ^ Martin, A.P.; Pondaven, P. (2006). "Shimoliy Atlantika g'arbiy subtropik qismida yangi birlamchi ishlab chiqarish va nitrifikatsiya: modellashtirish ishi". Global biogeokimyoviy tsikllar. 20 (4): n / a. Bibcode:2006GBioC..20.4014M. doi:10.1029 / 2005GB002608.
  12. ^ Yool, A .; Martin, A.P.; Fernández, C .; Klark, D.R. (2007). "Okeanik yangi ishlab chiqarish uchun nitrifikatsiyaning ahamiyati". Tabiat. 447 (7147): 999–1002. Bibcode:2007 yil natur.447..999Y. doi:10.1038 / nature05885. PMID  17581584.
  13. ^ Kraft, B. Strouz, M. va Tegetmeyer, H. E. (2011). "Mikrobial nitratlarni nafas olish - Genlar, fermentlar va atrof-muhitning tarqalishi". Biotexnologiya jurnali. 155 (1): 104–117. doi:10.1016 / j.jbiotec.2010.12.025. PMID  21219945.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  14. ^ Lam, Filis va Kuypers, Marsel M. M. (2011). "Kislorodning minimal zonalarida mikrobli azotli jarayonlar". Dengizchilik fanining yillik sharhi. 3: 317–345. Bibcode:2011 ARMS .... 3..317L. doi:10.1146 / annurev-marine-120709-142814. PMID  21329208.CS1 maint: bir nechta ism: mualliflar ro'yxati (havola)
  15. ^ Kamp, Anja; Pivo, Dirk de; Nitsch, Jana L.; Lavik, Gaute; Stief, Peter (2011-04-05). "Diatomlar qorong'u va anoksik sharoitlarda omon qolish uchun nitrat bilan nafas olishadi". Milliy fanlar akademiyasi materiallari. 108 (14): 5649–5654. Bibcode:2011PNAS..108.5649K. doi:10.1073 / pnas.1015744108. ISSN  0027-8424. PMC  3078364. PMID  21402908.
  16. ^ Kamp, Anja; Stief, Peter; Knapp, Jan; Pivo, Dirk de (2013-12-02). "Hamma joyda uchraydigan Pelagik Diatomning javobi Talassiosira weissflogii zulmat va anoksiyaga ". PLOS ONE. 8 (12): e82605. Bibcode:2013PLoSO ... 882605K. doi:10.1371 / journal.pone.0082605. ISSN  1932-6203. PMC  3846789. PMID  24312664.