Миф о кораллах, требующий неограниченного количества света
Дана Riddle
Я имел удовольствие жить на Большом острове Гавайи почти два десятилетия и воспользовался всеми возможностями для изучения природных рифов (см. Рисунок 1.) Один из моих проектов включал определение света, требуемого фотосинтетическими кораллами (примечание: обязательный против переносился.)
Рисунок 1. Этот неглубокий бассейн прилива, всего в нескольких дюймах, содержит красивые гавайские кораллы. Эксперименты проводились на животных, найденных здесь.
В то время получение разрешений, требуемых государством Гавайев, было относительно простым, и как только они были в наличии, проект мог бы продолжаться. Для определения скоростей фотосинтеза требуется все оборудование, которое обычно находится во влажной лаборатории, а также некоторые высокоспециализированные инструменты.
Первым из них является качественный измеритель Quantum (или PAR) (подробно обсужденный в части II этой серии). Второй - это флюорометр с амплитудной модуляцией (PAM) (см. Рисунок 2.)
Рисунок 2. Этот инструмент, называемый флуорометром, может определять скорости фотосинтеза в растениях, водорослях и зооксантеллах.
В двух словах этот прибор контролирует, как свет используется или удаляется во время процесса фотосинтеза, и включает измерение флуоресценции хлорофилла. Он может определить, используется ли свет в фотохимии или пролить в виде тепла или рассеивается естественными защитными циклами. Это далеко не ограничивается этой статьей, чтобы обсудить эти пути.
Достаточно сказать, что в контексте здесь нас интересует, сколько света требуется для максимизации фотосинтеза в зооксантеллах, обнаруженных в мелководных кораллах.
Общим для многих считается, что зооксантеллы, обнаруженные во многих мелководных кораллах, обладают неограниченной способностью поглощать свет и использовать его в процессе фотосинтеза. В конце концов, легко найти фотографии кораллов, полностью вытекших во время отлива и взорванных сильным солнечным светом. Это заставляет нас думать, что больше света должно быть лучше!
При изучении фотосинтеза есть несколько вещей, которые нам нужно знать. Свет (в виде фотонов) может поглощаться фотопигментами (такими как типы хлорофилла, перидинина и т. Д.) И, следовательно, течь через две фотосистемы и дальше в виде электронов. Другие моменты, которые нужно понять, - требуется минимальное количество света (называемое Точка компенсации, где производство кислорода отвечает требованиям дыхания кораллового животного и симбионтов.)
Следующим этапом является Точка насыщения где скорость фотосинтеза максимальна, и любое увеличение интенсивности света не приведет к более высокой скорости. Третий момент Динамическое фотоингибирование - это защита от света и включает цикл Ксантофилла. Это естественный процесс.
Для целей настоящей статьи нас больше всего интересует количество фотонов (интенсивность света - PPFD или PAR), которое превышает точку компенсации, соответствует и превышает точку насыщения и как динамическое фотоингибирование влияет на скорость фотосинтеза.
Для этих экспериментов были выбраны два каменистых вида кораллов. Первый был Porites lobata (обычно называемый Lobe Coral) и коралл «SPS» Pocillopora damicornis (Коралл Варта.) Результаты были сопоставимы, и мы обсудим только те, которые P. lobata.
Рисунок 3 демонстрирует результаты.
Рисунок 3. Максимальный фотосинтез в зооксантеллах в этом каменистом корале Поритов был достигнут примерно на 200 мкмоль / м2 · сек. При 350 мкмоль · м · с скорость фотосинтеза была примерно у 75 мкмоль / м2 · сек!
Тщательное исследование фиг. 3 показывает, что максимальная скорость фотосинтеза (насыщенность) была достигнута при интенсивности света ~ 200 мкмоль · м² · сек, и вскоре после этого вступила в действие динамическое фотоингибирование.
Возьмите домашнее сообщение: Porites кораллы, обитающие в водах всего в несколько сантиметров, требуют лишь той части интенсивности света, которую они испытают. Их зооксантеллы будут получать максимальную скорость фотосинтеза рано утром, а их естественные защитные устройства (цикл Ксантофилла) вступают в игру в середине утра и защищают их, пока интенсивность света не упадет в конце дня (при условии, что солнечный весь день .)
Другие эксперименты показывают, что большинство кораллов требуют более низких интенсивностей света для достижения максимальных скоростей фотосинтеза.
В следующий раз мы рассмотрим требования к свету коралла, часто встречающегося в рифовых аквариумах - Акропора видов.
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium/
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium-part-ii/