Name: תצוגה חזותית של אזורי פרודוקטיביות בהתבסס על מודל איזון מסת חנקן במפרץ נרגנסט, רוד איילנד (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-07-14T13:40:00.000+00:00
Duration: 5 min 4 s
Description: חקור אזורי פרודוקטיביות ביולוגית במפרץ נרגנסט באמצעות מודל איזון מסת חנקן. המחקר מזהה שלושה אזורי ייצור ראשוני שונים ומייצג אותם בתלת ממד לניהול מיטבי של חומרי מזון ומניעת אוטרופיקציה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (OIA-1655221, OCE-1655686) ומענק הים של רוד איילנד (NA22-OAR4170123, RISG22-R/2223-95-5-U). ברצוננו גם להודות לבית הספר לעיצוב של רוד איילנד על פיתוח פרויקט Vis-A-Thon והדמיה זו.

1. יישום מודל איזון המסה N
<ol><li>הורד את נתוני החנקן האנאורגני המומס (DIN) מהסוכנות להגנת הסביבה של ארה"ב (USEPA) עבור 166 תחנות במפרץ נרגנסט בין השנים 1990 ל-2015. הערה: במחקר זה, סכום ריכוזי האמוניום (NH4+), ניטריט (NO2-) וניטראט (NO3-) נחשבו כריכוז DIN.</li>
	<li>פיצול מפרץ נרגנסט לחמש-עשרה תיבות לאורך צירו, ששונו ממחקר14 הקודם, תוך שימוש ב-Adobe Illustrator כדי לחלק את המפרץ במפה (איור 1).</li>
	<li>החל את מודל איזון המסה N כדי לחשב את הריכוז הממוצע של DIN בכל תיבה. הערה: במחקר זה, מודל איזון המסה N, המורכב ממונחי קלט ופלט של DIN, שונה ממחקרים קודמים 2,15 והוחל על כל תיבה (1-15) של מפרץ נרגנסט כמשוואה 1. <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/65728/65728eq07v2.jpg" style="margin: auto;">(1) טבלה 1 מציגה את ההגדרות של כל מונח ויחידה המשמשים במודל זה של מפרץ נראגנסט. המודל מחשב את ריכוז ה-DIN הממוצע על ידי קביעת ההבדל בכל קופסה של מפרץ נרגנסט, המייצג את הסרת ה-DIN נטו על ידי ייצור ביולוגי. מידע מפורט על מודל איזון המסה N מוצג במחקרים הקודמים 2,15. הערכים המפורטים ששימשו במודל של מחקר זה נגזרו מהמחקרים הקודמים14.</li>
	<li>חשב את קצב הייצור הראשוני הפוטנציאלי (PPP) בהתבסס על תוצאות מודל איזון N-מסה על-ידי המרת הסרת DIN נטו ליחידות פחמן באמצעות יחס Redfield (C: N = 106: 16, יחס מולרי) בקובץ גיליון אלקטרוני.</li>
</ol>2. הדמיה של שלושה אזורים במפת מפרץ נרגנסט
<ol><li>התווה את שלושת האזורים המזוהים במפת מפרץ נרגנסט כתרשים מתאר באמצעות תוכנת Ocean Data View.<ol><li>שמור את נתוני קצב PPP של כל תיבה כקובץ טקסט (.txt) מקובץ הגיליון האלקטרוני. הערה: קובץ .txt כולל גם את המיקום של כל מספר תיבה כקו רוחב וקו אורך. שים את קו האורך כערך שלילי. נתוני קצב ה-PPP מסומנים כ-PPP [gC·m-2·day-1].</li>
		<li>טען את נתוני קצב ה-PPP לתוכנת Ocean Data View.<ol><li>עבור אל פתח בתפריט קובץ .</li>
			<li>לחץ/י על התיבה 'שייך משתנים', 'קו רוחב', 'קו אורך' עם 'תחנה', 'קו רוחב' [degrees_north] ועל 'קו אורך' [degrees_east], בחלון 'שיוך משתנים מטא-נתונים ', ואחר כך לחצו על הלחצן 'אישור '.</li>
			<li>לחץ על בסדר כפתור בחלון ייבוא .</li>
		</ol></li>
		<li>צייר את תרשים קווי המתאר כדי להציג את טווחי PPP במפה של מפרץ נרגנסט.<ol><li>לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני על המפה, לחץ על שינוי גודל תצוגה, גרור את התיבה האדומה כדי להגדיל את התצוגה לאזור הנתונים של המפה ולאחר מכן לחץ על Enter.</li>
			<li>לחץ על החלון 1 SCATTER של תבניות פריסה בתפריט תצוגה .</li>
			<li>לחצו לחיצה ימנית בחלונית 'דוגמה' ובחרו 'משתנים נגזרים'.</li>
			<li>לחץ על הלחצן Add לאחר בחירה באפשרות Latitude תחת Metadata בחלונית Choices . בצע את אותו הדבר עבור קו אורך ולאחר מכן לחץ על הלחצן אישור .</li>
			<li>בחר drvd: קו אורך [degrees_East] כמשתנה X על-ידי לחיצה ימנית על חלון הפיזור.</li>
			<li>בחר drvd: Latitude [degrees_North] כמשתנה Y על-ידי לחיצה ימנית על חלון הפיזור.</li>
			<li>בחר PPP [gC·m-2·day -1] כמשתנה Z על-ידי לחיצה ימנית על חלון הפיזור.</li>
			<li>בחר מאפיינים על-ידי לחיצה ימנית על חלון הפיזור ועבור אל סגנון תצוגה אופציה.<ol><li>בחר את השדה Gridded .</li>
				<li>עבור אל האפשרות קווי מתאר ולחץ על לחצן &lt;&lt; כדי לגרום לערכים 0, 0.1 ו- 2 להישאר רק בחלוניות שכבר הוגדרו מימין.</li>
				<li>לחץ על בסדר לחצן.</li>
			</ol></li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>בהתבסס על התוויית קווי המתאר של תוכנת Ocean Data View, הגדירו את הקצה של האזורים החומים, הירוקים והכחולים במפרץ Narraganset, והציגו את האזורים באופן חזותי באמצעות Adobe Illustrator כדי להתוות שלושה אזורים במפה. הערה: לאחר המחקרהקודם 15, שיעור ה-PPP של האזור החום היה מעל 2 gC·m-2·day-1, האזור הירוק היה בין 0.1-2gC·m-2·day-1, והאזור הכחול היה פחות מ-0.1 gC·m-2·day-1, בהתאמה.</li>
</ol>3. המרת תרשים המתאר של שלושה אזורים למסגרת תלת מימדית (3D) עם תאורת LED
<ol><li>חרטו שלושה לוחות אקריליים בגודל 5.5 אינץ' x 8 אינץ' עם חותך לייזר כדי להראות את הגבול של כל אזור.</li>
	<li>ערמו שלושה לוחות אקריליים במסגרת מוארת. חפוף כל לוח אקרילי המציג את האזורים הכחול, הירוק והחום. מקם חלונית המציגה אזורים ירוקים מעל החלונית 'אזורים כחולים' ומעליה חלונית 'אזורים חומים'.</li>
	<li>עבור הדגם הפיזיקלי השני, חרטו ארבע יריעות אקריליק בגודל 5.5 אינץ' x 8 אינץ' עם חותך לייזר, כאשר ה- UV מודפס בשלושה גבולות של אזורים ופאנל אחד המייצג את מפרץ נרגנסט כולו (לפי שלבים 3.1-3.2).</li>
	<li>שנה את הצבע של כל אזור לחום, ירוק וכחול באמצעות נוריות ה- LED הממוקמות בתחתית המסגרת.</li>
</ol>

הדמיה משולבת של נתונים ביו-גיאוכימיים לניהול חומרים מזינים

<ol><li>Nixon, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coastal+marine+eutrophication%3A+A+definition%2C+social+causes%2C+and+future+concerns%5BTitle%5D)+AND+%22Ophelia%22%5BJournal%5D)">Coastal marine eutrophication: A definition, social causes, and future concerns.</a> Ophelia. 41, 199-219 (1995).</li>
<li>Kim, J. S., Brush, M. J., Song, B., Anderson, I. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstructing+primary+production+in+a+changing+estuary%3A+A+mass+balance+modeling+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Limnology+and+Oceanography%22%5BJournal%5D)">Reconstructing primary production in a changing estuary: A mass balance modeling approach.</a> Limnology and Oceanography. 66 (6), 2535-2546 (2021).</li>
<li>Kemp, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eutrophication+of+Chesapeake+Bay%3A+historical+trends+and+ecological+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Marine+Ecology+Progress+Series%22%5BJournal%5D)">Eutrophication of Chesapeake Bay: historical trends and ecological interactions.</a> Marine Ecology Progress Series. 303, 1-29 (2005).</li>
<li>Brush, M. J., et al. American Geophysical Union. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrush%2C+MJ+%22Coastal+Ecosystems+in+Transition%3A+A+Comparative+Analysis+of+the+Northern+Adriatic+and+Chesapeake+Bay%22">Coastal Ecosystems in Transition: A Comparative Analysis of the Northern Adriatic and Chesapeake Bay</a>. Malone, T. C., Malej, A., Faganeli, F. Chapter 5, John Wiley & Sons, Hoboken, NJ. (2021).</li>
<li>Howarth, R. W., Marino, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrogen+as+the+limiting+nutrient+for+eutrophication+in+coastal+marine+ecosystems%3A+Evolving+views+over+three+decades%5BTitle%5D)+AND+%22Limnology+and+Oceanography%22%5BJournal%5D)">Nitrogen as the limiting nutrient for eutrophication in coastal marine ecosystems: Evolving views over three decades.</a> Limnology and Oceanography. 51 (1 part 2), 364-376 (2006).</li>
<li>Paerl, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+eutrophication+along+the+freshwater-marine+continuum%3A+Dual+nutrient+%28N+and+P%29+reductions+are+essential%5BTitle%5D)+AND+%22Estuaries+and+Coasts%22%5BJournal%5D)">Controlling eutrophication along the freshwater-marine continuum: Dual nutrient (N and P) reductions are essential.</a> Estuaries and Coasts. 32, 593-601 (2009).</li>
<li>Kim, J. S., Chapman, P., Rowe, G., DiMarco, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Categorizing+zonal+productivity+on+the+continental+shelf+with+nutrient-salinity+ratios%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Marine+Systems%22%5BJournal%5D)">Categorizing zonal productivity on the continental shelf with nutrient-salinity ratios.</a> Journal of Marine Systems. 206, 103336(2020).</li>
<li>Rowe, G. T., Chapman, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continental+shelf+hypoxia%3A+Some+nagging+questions%5BTitle%5D)+AND+%22Gulf+of+Mexico+Science%22%5BJournal%5D)">Continental shelf hypoxia: Some nagging questions.</a> Gulf of Mexico Science. 20 (2), 153-160 (2002).</li>
<li>Nixon, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eutrophication+and+the+macroscope%5BTitle%5D)+AND+%22Hydrobiologia%22%5BJournal%5D)">Eutrophication and the macroscope.</a> Hydrobiologia. 629, 5-19 (2009).</li>
<li>Barbier, E. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+value+of+estuarine+and+coastal+ecosystem+services%5BTitle%5D)+AND+%22Ecological+Monographs%22%5BJournal%5D)">The value of estuarine and coastal ecosystem services.</a> Ecological Monographs. 81 (2), 169-193 (2011).</li>
<li>Cloern, J. E., Foster, S. Q., Kleckner, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phytoplankton+primary+production+in+the+world%27s+estuarinecoastal+ecosystem%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeosciences%22%5BJournal%5D)">Phytoplankton primary production in the world's estuarinecoastal ecosystem.</a> Biogeosciences. 11 (9), 2477-2501 (2014).</li>
<li>Codiga, D. L., Stoffel, H. E., Oviatt, C. A., Schmidt, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Managed+nitrogen+load+decrease+reduces+chlorophyll+and+hypoxia+in+warming+temperate+urban+estuary%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Marine+Science%22%5BJournal%5D)">Managed nitrogen load decrease reduces chlorophyll and hypoxia in warming temperate urban estuary.</a> Frontiers in Marine Science. 9, 930347(2022).</li>
<li>Sigman, D. M., Hain, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+biological+productivity+of+the+ocean%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Education+Knowledge%22%5BJournal%5D)">The biological productivity of the ocean.</a> Nature Education Knowledge. 3 (10), 21(2012).</li>
<li>Kremer, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulating+property+exchange+in+estuarine+ecosystem+models+at+ecologically+appropriate+scales%5BTitle%5D)+AND+%22Ecological+Modelling%22%5BJournal%5D)">Simulating property exchange in estuarine ecosystem models at ecologically appropriate scales.</a> Ecological Modelling. 221 (7), 1080-1088 (2010).</li>
<li>Kim, J. S., Chapman, P., Rowe, G., DiMarco, S. F., Thornton, D. C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implications+of+different+nitrogen+input+sources+for+potential+production+and+carbon+flux+estimates+in+the+coastal+Gulf+of+Mexico+%28GOM%29+and+Korean+Peninsula+coastal+waters%5BTitle%5D)+AND+%22Ocean+Science%22%5BJournal%5D)">Implications of different nitrogen input sources for potential production and carbon flux estimates in the coastal Gulf of Mexico (GOM) and Korean Peninsula coastal waters.</a> Ocean Science. 16, 45-63 (2020).</li>
<li>Lake, S. J., Brush, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+contribution+of+microphytobenthos+to+total+productivity+in+upper+Narragansett+Bay%2C+Rhode+Island%5BTitle%5D)+AND+%22Estuarine%2C+Coastal+and+Shelf+Science%22%5BJournal%5D)">The contribution of microphytobenthos to total productivity in upper Narragansett Bay, Rhode Island.</a> Estuarine, Coastal and Shelf Science. 95 (2-3), 289-297 (2011).</li>
<li>Brush, M. J., Nixon, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+the+role+of+macroalgae+in+a+shallow+sub-estuary+of+Narragansett+Bay%2C+RI+%28USA%29%5BTitle%5D)+AND+%22Ecological+Modelling%22%5BJournal%5D)">Modeling the role of macroalgae in a shallow sub-estuary of Narragansett Bay, RI (USA).</a> Ecological Modelling. 221 (7), 1065-1079 (2010).</li>
<li>Deacutis, C. F., Murray, D., Prell, W., Saarman, E., Korhun, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypoxia+in+the+upper+half+of+Narragansett+Bay%2C+RI%2C+during+August+2001+and+2002%5BTitle%5D)+AND+%22Northeastern+Naturalist%22%5BJournal%5D)">Hypoxia in the upper half of Narragansett Bay, RI, during August 2001 and 2002.</a> Northeastern Naturalist. 13 (Special Issue 4), 173-198 (2006).</li>
<li>Oviatt, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Managed+nutrient+reduction+impacts+on+nutrient+concentrations%2C+water+clarity%2C+primary+production%2C+and+hypoxia+in+a+north+temperate+estuary%5BTitle%5D)+AND+%22Estuarine%2C+Coastal+and+Shelf+Science%22%5BJournal%5D)">Managed nutrient reduction impacts on nutrient concentrations, water clarity, primary production, and hypoxia in a north temperate estuary.</a> Estuarine, Coastal and Shelf Science. 199, 25-34 (2017).</li>
<li>Boesch, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Barriers+and+bridges+in+abating+coastal+eutrophication%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Marine+Science%22%5BJournal%5D)">Barriers and bridges in abating coastal eutrophication.</a> Frontiers in Marine Science. 6, 123(2019).</li>
<li>Oviatt, C. A., Keller, A. A., Reed, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Annual+primary+production+in+Narragansett+Bay+with+no+bay-wide+winter-spring+phytoplankton+bloom%5BTitle%5D)+AND+%22Estuarine%2C+Coastal+and+Shelf+Science%22%5BJournal%5D)">Annual primary production in Narragansett Bay with no bay-wide winter-spring phytoplankton bloom.</a> Estuarine, Coastal and Shelf Science. 54, 1013-1026 (2002).</li>
</ol>

למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר.

מחקר זה העריך את מידת ההשפעות התזונתיות מתשומות נהרות במפרץ נרגנסט (NB) בהתבסס על מודל איזון המסה N על ידי הגדרת שלושת האזורים התיאורטיים. מבחינה היסטורית, אזורים היפוקסיים הופיעו ליד נהר פרובידנס, הצד המערבי של מפרץ גריניץ', ומפרץ מאונט הופ בתקופת הקיץ18, שהוגדרו כאזורים חומים במחקר זה. יתר על כן, ייעוד של NB דומה לתוצאות של מחקר קודם19, אשר בחן ריכוז תזונתי וייצור ראשוני של NB. שניהם מדגישים את החשיבות של מאמצי הפחתת חומרים מזינים. בנוסף, הגבולות של כל אזור במחקר זה היו ד...

פרודוקטיביות ראשונית, ייצור תרכובות אורגניות על ידי פיטופלנקטון, מזינה את מארג המזון של המערכת האקולוגית, והיא חשובה להבנת תפקוד המערכת בתגובה לשינויים סביבתיים 1,2. התפוקה הראשונית של אסטוארין קשורה קשר הדוק גם לאטרופיקציה המוגדרת כעודף חומרים מזינים במערכת האקולוגית1, מה שגורם למספר השלכות מזיקות באזורי החוף, כגון צמיחת יתר של פיטופלנקטון המובילה לפריחת אצות גדולות והיפוקסיה 3,4 לאחר מכן. חשוב לציין, התפוקה הראשונית בשפכי נהרות תלויה מאוד בהעמסת חומרי המזון בנהר, במיוחד בריכוזי החנקן, שהם החומרים המזינים המגבילים האופייניים ברוב המערכות האקולוגיות הממוזגותבאוקיינוס 5,6. עם זאת, אומדן היקף השפעות החנקן בנהרות באזורי החוף נותר מאתגר.
כדי להעריך את התפוקה הראשונית של האסטוארין, מודל איזון מסת חנקן (N) הוא כלי שימושי לחישוב שטפי חנקן2. מודל איזון המסה N מספק גם הבנה של מנגנונים ביולוגיים מעבר לתצפיות נתונים, וחושף מידע בקצוות של אזורי פריון ראשוניים שונים7. שלושה אזורים שונים8, המוגדרים כאזורים חומים, ירוקים וכחולים, שימושיים במיוחד לחיזוי ההשפעה של העמסת חומרי מזון באזורים היפוקסיים. האזור החום, המוגדר כאזור הקרוב ביותר לשפך נהר, מייצג תהליך פיזיקלי גבוה, האזור הירוק הוא בעל תפוקה ביולוגית גבוהה, והאזור הכחול מייצג תהליך ביולוגי נמוך. הגבול של כל אזור תלוי בזרימת הנהר, ריכוזי החומרים המזינים וקצב הערבוב8.
מפרץ נרגנסט (באנגלית: Narragansett Bay) הוא שפך חוף ממוזג ברוד איילנד, ארצות הברית, התומך בשירותים וסחורות כלכליות ואקולוגיות 9,10,11, שבו היפוקסיה מתרחשת באופן עקבי. אירועים היפוקסיים אלה, המוגדרים כתקופה של חמצן מומס נמוך (כלומר, פחות מ 2-3 מ"ג חמצן לליטר), שכיחים במיוחד בחודשים יולי ואוגוסט ומושפעים מאוד מעומס חנקן נהרות בחודשים אלה12. עם עלייה בייצור הראשוני והיפוקסיה עקב פליטות אנתרופוגניות של חומרים מזינים13, הבנת תשומות החנקן לתוך NB היא קריטית לניהול וטיפול בבעיות חוף כגון אטרופיקציה והיפוקסיה. לפיכך, במחקר זה, קצב הייצור הראשוני ב- NB מחושב ממודל איזון המסה N באמצעות נתוני מזון שנצפו בעבר, במיוחד חנקן אנאורגני מומס (DIN). בהתבסס על תוצאות מודל איזון המסה N על ידי המרה ליחידות פחמן באמצעות יחס רדפילד, זוהו שלושה אזורי פריון ראשוניים שונים כדי להמחיש את מידת השפעת החנקן מהנהר ב- NB. לאחר מכן המודל נוצר מחדש לייצוג תלת-ממדי כדי להמחיש טוב יותר את האזורים השונים. המוצרים המיוצרים ממחקר זה יכולים ליידע טוב יותר את ניהול החומרים המזינים ב- NB בתגובה להיפוקסיה ואטרופיקציה. יתר על כן, תוצאות מחקר זה ישימות לאזורי חוף אחרים כדי לדמיין את ההשפעות של הובלת נהרות על חומרים מזינים ופרודוקטיביות ראשונית.

<table><tbody><tr><td>אדובי אילוסטרייטור &nbsp;</td><td>Adobe</td><td>גרסה 27.6.1</td><td>https://www.adobe.com/products/illustrator.html</td></tr><tr><td>אמפרסנד Gessobord Ungratled 1/8 אינץ' פרופיל 8 אינץ' x 8 אינץ'</td> <td>Risdstore</td><td>70731053088</td><td></td></tr><tr><td>https://www.risdstore.com/ampersand-gessobord-8x8-flat-1-8-profile.html Ocean Data View תוכנה</td><td></td><td></td> לתצוגת נתונים גמישה <td>מסדרת W https://odv.awi.de/en/software/download/</td></tr> - <tr><td>Ultra בהיר (18 נוריות/רגל)</td><td>אספקט LED</td><td>SKU AL-SL-W-U</td> https://www.aspectled.com/products/w-wide-5050-ultra-bright?gclid=CjwKCAjwm4ukBhAuEiwA0z<<td>br/> QxkyqisRPqBcHvXEW8KcJE-bK0d2cvGtqlOxXWJI_ E2rd6DzttPR0FLRoCgfkQAvD_BwE</td></tr></tbody></table>

תצוגה חזותית של אזורי פרודוקטיביות בהתבסס על מודל איזון מסת חנקן במפרץ נרגנסט, רוד איילנד

Visualization of Productivity Zones Based on Nitrogen Mass Balance Model in Narragansett Bay, Rhode Island

פרודוקטיביות ראשונית באזורי החוף, הקשורה לאטרופיקציה והיפוקסיה, מספקת הבנה קריטית של תפקוד המערכת האקולוגית. אף על פי שהתפוקה הראשונית תלויה במידה רבה בתשומות התזונתיות של הנהר, הערכת היקף ההשפעות התזונתיות של הנהרות באזורי החוף היא מאתגרת. מודל איזון מסת חנקן הוא כלי מעשי להערכת הפרודוקטיביות של האוקיינוס החופי כדי להבין מנגנונים ביולוגיים מעבר לתצפיות נתונים. מחקר זה מדמיין את אזורי הייצור הביולוגיים במפרץ נרגנסט, רוד איילנד, ארה"ב, שם מתרחשת היפוקסיה לעתים קרובות, על ידי יישום מודל איזון מסת חנקן. המפרץ מחולק לשלושה אזורים - חומים, ירוקים וכחולים - בהתבסס על פרודוקטיביות ראשונית, המוגדרת על ידי תוצאות מודל מאזן המסה. אזורים חומים, ירוקים וכחולים מייצגים תהליך פיזיקלי גבוה, תהליך ביולוגי גבוה ואזור תהליך ביולוגי נמוך, בהתאם לזרימת הנהר, ריכוזי החומרים המזינים וקצב הערבוב. תוצאות מחקר זה יכולות ליידע טוב יותר את ניהול החומרים המזינים באוקיינוס החופי בתגובה להיפוקסיה ואטרופיקציה.

שלושה אזורים תיאורטיים של מפרץ נראגנסט המבוססים על מודל איזון N-מסה שלושת האזורים התאורטיים במפרץ נרגנסט (NB) הוגדרו בהתבסס על תוצאות מודל איזון המסה N, שבו נתוני DIN הוחלו על חמש עשרה תיבות של NB, ולאחר מכן ה-DIN הממוצע בכל תיבה הומר לשיעורי PPP לתקופת הקיץ. כפי שניתן לראות באיור 2, בהתבסס על שיעורי ה-PPP הממוצעים בקיץ (יוני עד ספטמבר) של כל תיבה, שלושה אזורים (חום, ירוק וכחול) ב-NB זוהו כעוקבים אחר הקריטריונים של שיעורי ה-PPP של כל אזור מהמחקר הקודם15<...

כאן, אנו שואפים לדמיין את הייעוד של פרודוקטיביות ביולוגית במפרץ נרגנסט, רוד איילנד, בהתבסס על מודל איזון מסת החנקן. התוצאות יסייעו לניהול חומרים מזינים באזורי החוף כדי להפחית היפוקסיה ואטרופיקציה.

Primary productivity in the coastal regions, linked to eutrophication and hypoxia, provides a critical understanding of ecosystem function. Although ...

מחקר זה מעריך את הרחבת השפעות החנקן בנהר ואת התפוקה העיקרית לניהול טוב יותר של חומרי מזון במפרץ נרגנסט, אזור החוף ברוד איילנד, ארה"ב. עם ייצור ראשוני מוגבר והיפוקסיה עקב פליטות אנתרופוגניות של חומרים מזינים, הבנת תשומות החנקן למפרץ היא קריטית לניהול וטיפול בבעיות חוף כגון אטרופיקציה והיפוקסיה. עם זאת, הערכת היקף תשומות החומרים המזינים באזורי החוף נותרה מאתגרת.במחקר זה, זוהו שלושה אזורי פריון עיקריים שונים כדי להמחיש את מידת השפעת החנקן מהנהר במפרץ באמצעות מודל איזון המסה N. מחקר זה גם הניב את התוצאות לייצוג תלת-ממדי להדמיה טובה יותר וניהול תזונתי במפרץ. כפי שמוסבר בכתב היד, שלושת האזורים התיאורטיים יכולים להשתנות עם הזמן בהתאם לריכוז החומרים המזינים של המים המתוקים, קצב הערבוב וזרימת הנהר.כתוצאה מכך, העבודה העתידית נדרשת כדי לכמת גורמים אלה המיוחסים לגמישות של אזורים אלה טוב יותר.

visualization-productivity-zones-based-on-nitrogen-mass-balance-model

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

פליטת אמוניה היא איום חמור על הסביבה על ידי eutrophication, החמצת אדמה והיווצרות חלקיקים בסדר נובעת בעיקר ממקורות חקלאיים. שיטה זו מאפשרת מדידות אובדן אמוניה ניסויי שדה משוכפל המאפשר ניתוח סטטיסטי של פליטות של יחסים בין התפתחות היבול ופליטות.

מכויל דגימה פסיבית - מדידות שדה רבה-עלילה של NH<sub&gt; 3</sub&gt; פליטות עם שילוב של שיטת Tube הדינמית דוגמים פסיביים

כאן, אנו מציגים דגירות ליבה קטנות למדידת גז משקעים-מים וחילופי מומסים. אלה יספקו מדידות אמינות של חילופי משקעים-מים המעריכים את תפקיד המשקעים בהשפעה על תהליכים ביולוגיים וביו-גיאוכימיים במערכות אקולוגיות ימיות.

Benthic Exchange של O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; וחומרים מזינים מומסים באמצעות קטנים Core incubations

עבודות קודמות מצביעות על כך שההרכב האיזוטופי של חנקן של תחמוצות חנקן אטמוספריות עשוי להבחין בהשפעה של מקורות שונים בסביבה. אנו מדווחים על שיטה אוטומטית, ניידת ומבוססת שדה ליעילות איסוף גבוהה של NOx אטמוספרי לניתוח איזוטופי N ברזולוציית זמן שעתית.

אוטומטיות, מערכת איסוף ניידת ברזולוציה גבוהה עבור ניתוח איזוטופי החנקן של NO<sub&gt; x</sub

מתודולוגיה ניסיונית מוצגת להשוות את הביצועים של קטן (100 ליטר) וגדול (1,000 ליטר) בהיקף כורה המיועד משיקום אצות בשפכי הטמנה. מאפייני מערכת, כולל שטח פן יחס נפח, זמן שמירה, צפיפות ביומסה, וריכוזים להאכיל שפכים, יכולים להיות מותאמים על פי בקשה.

השוואת סולם ב כור מערכת פוטוסינתזה משיקום אצות של שפכים

עם התקדמות הטכנולוגיה ועם עליית שתסכים הציפיות, הגבירה הצורך ואת השימוש נתונים ברזולוציה הטמפורלית גבוה יותר עבור מזהמים עומס שערוך. פרוטוקול זה מתאר שיטה לניטור רציף בחיי עיר המים איכות כדי לקבל נתונים ברזולוציה הטמפורלית גבוה יותר עבור מים מושכלת החלטות ניהול משאבים.

Instream רציף ניטור של חומרים מזינים, משקעים ב פרשות מים לחקלאות

זרימה דרך התקן עבור שימוש בשיטת biodeposition לכמת התנהגות וסינון, האכלה של רכיכות של ביואלו שונתה לשימוש בחללית. טבלה דו-ממדית gimbal בנוי סביב המכשיר מבודד את המנגנון של תנועה הסירה, ובכך לאפשר כימות מדויק של סינון של ביואלו משתנים באתרי חקלאות ימית רכיכות ימיות.

עיצוב ושימוש של מנגנון לכימות תנועת השעיה של ביואלו האכלה בים

להמחיש ומדידת הבסיס לצמיחה בחיי עיר הוא מאוד מאתגר. אנו מציגים שיטה rhizobox להתאמה אישית כדי לעקוב אחר התפתחות שורש והתפשטות לאורך זמן בתגובה העשרה התזונתי. שיטה זו משמשת כדי לנתח את ההבדלים genotypic תירס שורש פלסטיות בתגובה מקור חנקן אורגני.

פרוטוקול Rhizobox ממוטבת כדי להמחיש צמיחה השורש והיענות לצרכי מזינים לשפות אחרות

סדרה של שיטות כדי לקבוע את שיעור DNRA פוטנציאלי מבוסס על 14NH4+/15NH4+ ניתוחים מסופק בפירוט. NH4+ מומר N2O באמצעות מספר שלבים וניתח באמצעות ספקטרומטריה גז quadrupole כרומטוגרפיה-מסה.

מדידה של שיעורי חנקה דיספילציה הפחתת אמוניום מבוסס על 14NH4+/15NH4+ ניתוחים באמצעות המרה רציפים N2O

עיצוב מיקרועלילה למשך 15N מחקר המחקר מתואר כדי להכיל מספר רב של העונה באירועים המפעל הקרקע. הליכי איסוף ועיבוד של הקרקע והצומח, כולל פרוטוקולים לטחינת ושקילה, עבור הניתוח של 15N מושם.

מיקרועלילה עיצוב וצמח הכנה לדגימת קרקע עבור 15ניתוח חנקן

מוצגת כאן שיטה/מתקן חסכוניים וניתנים להובלה למדידת התפוקה העיקרית של מחצלות מיקרוביאליות בתנאי טמפרטורה ותאורה בפועל באתרם . מערך הניסוי מבוסס על חומרים זמינים באופן נרחב וניתן להשתמש בו בתנאים שונים תוך שהוא מציע את היתרונות של מודלים מבוססי מעבדה.

שיטה בעלות נמוכה למדידת התפוקה הראשונית באתרה של קהילות פריפיטון במים לנטיים

כאן, אנו מציגים פרוטוקול להמרת תמונות מיקרוסקופיות של פיטופלנקטון לגרפיקה וקטורית ודפוסים חוזרים כדי לאפשר הדמיה של שינויים בטקסי פיטופלנקטון ובביומסה במשך 60 שנה. פרוטוקול זה מייצג גישה שניתן להשתמש בה עבור סדרות זמן פלנקטון אחרות ומערכי נתונים ברחבי העולם.

תצוגה חזותית של נתונים אוקיינוגרפיים כדי לתאר שינויים ארוכי טווח בפיטופלנקטון

חקור אזורי פרודוקטיביות ביולוגית במפרץ נרגנסט באמצעות מודל איזון מסת חנקן. המחקר מזהה שלושה אזורי ייצור ראשוני שונים ומייצג אותם בתלת ממד לניהול מיטבי של חומרי מזון ומניעת אוטרופיקציה.

תצוגה חזותית של אזורי פרודוקטיביות בהתבסס על מודל איזון מסת חנקן במפרץ נרגנסט, רוד איילנד

גלה סרטונים נוספים