Динамические мезомасштабные «стоки» и «источники» для эукариотических фитопланктонов в субтропическом гире

Отслеживая истории водных масс для генетических образцов, мы исследовали биофизические процессы, формирующие популяции эукариотических фитопланктонов в субтропическом гире с дефицитом питательных веществ, где цианобактерии имеют конкурентное преимущество. Тришнуровые образцы морской воды фильтровали примерно каждые 46 км вдоль транsectа протяжённостью 2382 км в Северной части Тихого океана, в них вводили геномные внутренние стандарты и амплифицировали набором праймеров для трёх доменов с целью получения абсолютных объемных количеств генов 16S и 18S рРНК. Истории перемещения каждой пробы моделировали путем адвекции мезомасштабных лагранжевых облаков частиц в полях скоростей, полученных спутниковой дистанционной зондированием. В соответствии с предыдущими полевыми исследованиями, эукариотические фитопланктоны обнаруживались в аномально высокой численности внутри вихрей и вдоль их краёв, где вертикальные циркуляции перераспределяют питательные вещества. За пределами вихрей мы выявили статистически значимое снижение числа эукариотов в зависимости от латеральной когерентности: воды, недавно смешавшиеся из нескольких источников, поддерживали аномалии эукариотов, схожие с таковыми внутри вихрей, тогда как популяции эукариотов были подавлены в изолированных водах, сохранявших когерентность три месяца и более. В этих когерентных водных массах вне вихрей мы оцениваем полупериоды снижение популяций эукариотов, зависящие от таксона, в диапазоне от 8 до 17 месяцев. Такие физические условия относительно редки, учитывая, что примерно 90% всего гирa во время кампании отбора образцов состояло из вихрей и недавно смешанных вод. Эти эмпирические результаты подтверждают теорию о том, что эукариотические фитопланктоны подвергаются вытеснению в субтропиках на временных масштабах порядка лет из-за конкурентного давления со стороны цианобактерий, однако поддерживаются в малых количествах регулярными возмущениями, способствующими оппортунистическому росту и распространению.