Mit korali, wymagający nieograniczonej ilości światła
Dana Riddle
Miałem przyjemność mieszkać na Wielkiej Wyspie Hawajów przez prawie dwie dekady i wykorzystałem każdą okazję, by zbadać tamtejsze naturalne rafy (patrz rysunek 1). Jeden z moich projektów polegał na określeniu światła wymaganego przez korale fotosyntetyczne (uwaga: wymagany przeciwko tolerowany.)
Rysunek 1. Ten płytko płynący basen o głębokości zaledwie kilku centymetrów zawiera piękne hawajskie korale. Eksperymenty przeprowadzono na znalezionych tu zwierzętach.
W tym czasie uzyskanie zezwoleń wymaganych przez stan Hawaje było względnie łatwe, a gdy były już pod ręką, projekt mógł się rozpocząć. Określenie szybkości fotosyntezy wymaga całego wyposażenia zwykle znajdującego się w mokrym laboratorium, a także niektórych wysoce wyspecjalizowanych przyrządów.
Pierwszym z nich jest wysokiej jakości miernik Quantum (lub PAR) (omówiony szczegółowo w części II tej serii). Drugi to Fluorometr modulacji amplitudy impulsu (PAM) (patrz rysunek 2.)
Rysunek 2. Instrument ten, zwany fluorometrem, może określać tempo fotosyntezy w roślinach, glonach i zooxantelach.
W skrócie, ten instrument monitoruje, w jaki sposób światło jest używane lub usuwane podczas procesu fotosyntezy i obejmuje pomiar fluorescencji chlorofilu. Może określić, czy światło jest używane w fotochemii, czy też rozlewać jako ciepło, lub rozpraszać w naturalnych cyklach ochronnych. Wykroczenie poza te kwestie omawia ten artykuł.
Dość powiedzieć, że w tym kontekście interesuje nas, ile światła jest potrzebne, by zmaksymalizować fotosyntezę w zooxanthellae znalezionym w płytkich wodach koralowych.
Powszechnie uważa się, że zooksantelle występujące w wielu koralach płytkiej wody mają nieograniczoną zdolność pochłaniania światła i wykorzystania go w procesie fotosyntezy. W końcu łatwo jest znaleźć zdjęcia koralowców w pełni wyłonionych podczas odpływu i prześwietlonych pełnym słońcem. Prowadzi nas to do przekonania, że więcej światła musi być lepsze!
Podczas studiowania fotosyntezy musimy poznać kilka rzeczy. Światło (w postaci fotonów) może zostać zaabsorbowane przez fotopigmenty (takie jak rodzaje chlorofilu, perydyniny itp.), A zatem przepływają przez dwa systemy fotobiologiczne i poza nimi w postaci elektronów. Inne punkty do zrozumienia - wymagana minimalna ilość światła (tzw Punkt kompensacyjny, gdzie produkcja tlenu zaspokaja potrzeby oddechowe zwierząt koralowych i symbiontów.)
Kolejnym ważnym krokiem jest Punkt nasycenia gdzie szybkość fotosyntezy jest maksymalna, a wzrost natężenia światła nie spowoduje wyższej szybkości. Trzeci punkt to Dynamiczna Fotoinhibicja - jest to ochrona przed wysokim światłem i obejmuje cykl ksantofilowy. To naturalny proces.
Dla celów tego artykułu, najbardziej zależy nam na liczbie fotonów (natężenie światła - PPFD lub PAR), która przekracza punkt kompensacji, spełnia i przewyższa punkt nasycenia oraz wpływ fotobudki dynamicznej na szybkość fotosyntezy.
Do tych eksperymentów wybrano dwa kamieniste gatunki koralowców. Pierwszy był Porites lobata (potocznie zwany Lobe Coral) i koral "SPS" Pocillopora damicornis (Koralik brodawek.) Wyniki były porównywalne i omówimy tylko te w procedurze z udziałem P. lobata.
Rysunek 3 przedstawia wyniki.
Rysunek 3. Maksymalna fotosynteza w zooxanthellae w tym kamienistym koralu Porites została osiągnięta przy około 200 μmol · m² · s. Przy 350 μmol · m² · s szybkość fotosyntezy była o około 75 μmol · m² · s!
Dokładne badanie figury 3 wykazało, że maksymalna szybkość fotosyntezy (Nasycenie) została osiągnięta przy natężeniu światła ~ 200 μmol · m² · s, a dynamiczna Fotoinhibicja pojawiła się wkrótce potem.
Wiadomość "zabierz do domu" brzmi: Te Porytyty koralowce żyjące w wodach o głębokości zaledwie kilku centymetrów wymagały jedynie ułamka natężenia światła, które będą odczuwać. Ich zooxanthellae osiągną maksymalną szybkość fotosyntezy wcześnie rano, a ich naturalne urządzenia ochronne (cykl Xanthophyll) wchodzą do gry w środku rana i chronią je, dopóki natężenie światła nie spadnie późnym popołudniem (zakładając, że jest słonecznie przez cały dzień .)
Inne eksperymenty sugerują, że większość koralowców wymaga mniejszej intensywności światła, aby osiągnąć maksymalne tempo fotosyntezy.
Następnym razem przyjrzymy się wymaganiom dotyczącym światła koralowca często znajdowanego w akwariach rafowych - Acropora gatunków.
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium/
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium-part-ii/