С 1960-х годов уровень растворенного кислорода резко снизился в прибрежных районах из-за антропогенной нагрузки питательных веществ и органического вещества и, как следствие, эвтрофикации. По имеющимся данным, более 400 водных систем страдают от острой эвтрофикации, вызванной тяжелой аноксией и так называемыми "мертвыми зонами ".
Кислородное истощение оказывает многократное пагубное воздействие на морские экосистемы и относится к числу основных глобальных экологических проблем. Кислородное истощение приводит к потере макрофауны беспозвоночных и нарушает приток пищи и энергии из бентических микробных биотопов на более высокие трофические уровни.
Состав сообществ осадочных бактерий заметно меняется вдоль кислородных или окислительно-восстановительных клиньев. Изменения сообществ микроорганизмов, вызванные кислородной недостаточностью, имеют прямые и косвенные последствия для биогеохимических циклов. Например, в отсутствие кислорода, нитрат, железо (Fe) или сульфат будут использоваться бактериями в качестве альтернативных акцепторов электронов.
Диссимилирующее восстановление нитратов или Fe микробами приводит к выбросу аммония и фосфата из отложений в толщу воды, где они могут ускорить эвтрофикацию.
Кроме того, микробиологическое восстановление сульфата до сероводорода (H2S) увеличивает выбросы фосфора, поскольку железо связано с сульфидом железа.
Изменения сообществ микроорганизмов, вызванные истощением, могут также нанести вред беспозвоночной макрофауне в дополнение к непосредственному вредному воздействию дефицита кислорода на сообщества макробентов.
В мелководных эвтрофированных прибрежных районах зона восстановления сульфатов отложений расположена близко к границе раздела осадочных пород и воды.
Сульфатосодержащие бактерии в первую очередь вызывают сжатие среды обитания и, в конечном счете, уничтожение фауны за счет образования токсичного H2S3.
Нарушение бентического биоразнообразия и, следовательно, утрата биотурбирующей фауны еще больше снижает перенос кислорода в отложения. Это, в свою очередь, увеличивает высвобождение чувствительных к окислению питательных веществ, таких как фосфор, из осадка в толщу воды.
Потеря биотурбирующей фауны сокращает количество микробных сред обитания, включая стенки норы, поверхность тела, мягкие клеточные ткани и кишечник, что приводит к уменьшению микробного разнообразия отложений.
Считается, что разнообразие микробных сообществ, т.е. богатство и равномерность, повышает стабильность сообществ во время беспорядков. Различные сообщества в большей степени защищены от беспорядков, чем менее разнообразные сообщества, поскольку они, вероятно, состоят из таксонов с дополнительными биологическими характеристиками.
Экологические микробные сообщества в целом неравномерны из-за большого числа редких видов, которые, как предполагается, могут служить семенным банком в изменяющихся условиях окружающей среды.
Резистентность сообществ является центральной концепцией в микробной экологии и широко изучается, влияние дифференцированно обильных фракций микробных сообществ на общую стабильность сообществ и функционирование экосистем остается неизученным.
Лишь недавно, в связи с достижениями в области высокопроизводительных методов секвенирования, начали появляться исследования, определяющие устойчивость дифференцированно обильных микробных фракций к экологическим нарушениям, таким как температура и соленость.
Остается неизвестным, как быстро и в какой степени состав сообществ бактериальных осадков изменяется во время дефицита кислорода в отложениях.
Проведя полевой эксперимент, ученые смогли получить данные для всесторонней проверки на предмет изменений сообществ бактерий на месте во время кратковременной и долгосрочной деоксигенации.
Всеобъемлющее понимание того, как дефицит кислорода влияет на бентические микробные сообщества и их взаимодействие с окружающей экосистемой, имеет важное значение для оценки чувствительности прибрежных экосистем к кислородной недостаточности, вызванной эвтрофикацией.
Это также важно для прогнозирования экологических последствий
