Bacterial clustering amplifies the reshaping of eutrophic plumes around marine particles: A hybrid data-driven model
Notice bibliographique
Résumé
Multifaceted interactions between marine bacteria and particulate matter exert a major control over the biogeochemical cycles in the oceans. At the microbial scale, free-living bacteria benefit from encountering and harnessing the plumes around nutrient-releasing particles, like phyto-plankton and organic aggregates. However, our understanding of the bacterial potential to reshape these eutrophic microhabitats remains poor, in part because of the traditional focus on fast-moving particles that generate ephemeral plumes with lifetime shorter than the uptake timescale. Here we develop a novel hybrid model to assess the impacts of nutrient uptake by clustered free-living bacteria on the nutrient field around slow-moving particles. We integrate a physics-based nutrient transport model with data-derived bacterial distributions at the single-particle level. We inferred the functional form of the bacterial distribution and extracted parameters from published datasets of in vitro and in silico microscale experiments. Based on available data, we find that exponential radial distribution functions properly represent bacterial microzones, but also capture the trend and variation for the exposure of bacteria to nutrients around sinking particles. Our computational analysis provides fundamental insight into the conditions under which free-living bacteria may significantly reshape plumes around marine aggregates in terms of the particle size and sinking velocity, the nutrient diffusivity, and the bacterial trophic lifestyle (oligotrophs < mesotrophs < copiotrophs). A high potential is predicted for chemotactic copiotrophs like Vibrio sp. that achieve fast uptake and strong clustering. This microscale phenomenon can be critical for the microbiome and nutrient cycling in marine ecosystems, especially during particulate blooms.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».