Myter av koraller krever ubegrensede mengder lys
Av Dana Riddle
Jeg hadde gleden av å bo på Big Island of Hawaii i nesten to tiår, og tok alle muligheter til å studere det naturlige revet der (Se figur 1.) Et av prosjektene mine innebar bestemmelse av lys som kreves av fotosyntetiske koraller (merk: påkrevd versus tolerert.)
Figur 1. Dette grunne tide bassenget, bare inches dypt, inneholder vakre Hawaii-koraller. Eksperimenter ble utført på dyr funnet her.
På den tiden var det forholdsvis enkelt å få tillatelser fra staten Hawaii, og når disse var i hånden, kunne prosjektet fortsette. Bestemmelse av fotosyntesehastigheter krever alt utstyr som normalt finnes i et vått laboratorium, samt noen høyt spesialiserte instrumenter.
Den første av disse er en kvalitet kvantum (eller PAR) meter (diskutert i detalj i del II i denne serien.) Den andre er en Pulse Amplitude Modulation (PAM) Fluorometer (Se Figur 2.)
Figur 2. Dette instrumentet, kalt et fluorometer, kan bestemme mengden fotosyntese i planter, alger og zooxanthellae.
I et nøtteskall overvåker dette instrumentet hvordan lys brukes eller avhendes under prosessen med fotosyntese og involverer måling av klorofylfluorescens. Det kan avgjøre om lys brukes i fotokjemi, eller kaste som varme, eller spredes gjennom naturlige beskyttelsescykler. Det er langt utenfor omfanget av denne artikkelen for å diskutere disse veiene.
Det er nok å si at i sammenheng her er vi interessert i hvor mye lys som kreves for å maksimere fotosyntese i zooxanthellae funnet i grunne koraller.
Det er vanlig blant mange å tro at zooxanthellae som finnes i mange grunne vannkoraler har ubegrenset evne til å absorbere lys og bruke det i fotosyntetisk prosess. Tross alt er det lett å finne bilder av koraller helt oppstått under lavvann og bli blasted av full styrke sollys. Det fører oss til å tro at mer lys må være bedre!
Når vi studerer fotosyntesen, er det noen ting vi trenger å vite. Lys (i form av fotoner) kan absorberes av fotopigmenter (for eksempel typer klorofyll, peridinin, etc.) og dermed strømme gjennom de to Photosystems og videre i form av elektroner. Andre poeng å forstå - det er et minimum av lys som kreves (kalt Kompensasjonspunkt, hvor oksygenproduksjon oppfyller respiratoriske behov for koralldyr og symbionter.)
Den neste milepælen er Metningspunkt hvor frekvensen av fotosyntese er maksimalt, og enhver økning i lysintensitet vil ikke resultere i en høyere frekvens. Det tredje punktet er Dynamisk Photoinhibition - Det er beskyttelse mot høyt lys og involverer Xantophyll Cycle. Det er en naturlig prosess.
I denne artikkelen er vi mest opptatt av antall fotoner (lysintensitet - PPFD eller PAR) som overstiger kompensasjonspunktet, oppfyller og overgår metningspunktet og hvordan dynamisk fotoinhibisjon påvirker fotosyntesen.
To stentige korallarter ble valgt for disse forsøkene. Den første var Porites lobata (vanligvis kalt Lobe Coral) og 'SPS' korall Pocillopora damicornis (Wart Coral.) Resultatene var sammenlignbare, og vi diskuterer bare de som er involvert i prosedyren P. lobata.
Figur 3 viser resultatene.
Figur 3. Maksimal fotosyntese i zooxanthellaen i denne porittens stony koral ble oppnådd ved ca. 200 μmol · m · sek. Ved 350 μmol · m² · sek var frekvensen av fotosyntese omtrent den som ble sett på 75 μmol · m² · sek!
En grundig undersøkelse av figur 3 viser at maksimalhastigheten av fotosyntese (Saturation) ble oppnådd ved en lysintensitet på ~ 200 μmol · m² · sek og Dynamic Photoinhibition kom inn i kort tid etterpå.
Ta hjem meldingen er dette: Disse Porites koraller som bor i farvann bare noen få cm dyp kreves bare en brøkdel av lysintensiteten de vil oppleve. Deres zooxanthellae vil ha en maksimal hastighet på fotosyntese tidlig om morgenen, og deres naturlige beskyttelsesanordninger (Xantophyll Cycle) kommer inn i spillet om morgenen og beskytter dem til lysintensiteten faller sent på ettermiddagen (forutsatt at det er sol hele dagen .)
Andre eksperimenter antyder at de fleste koraller krever lavere lysintensiteter for å oppnå maksimal hastighet på fotosyntese.
Neste gang vil vi se på de lette kravene til en koral som ofte finnes i reef akvarier - Acropora arter.
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium/
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium-part-ii/