De mythe van koralen vereist onbeperkte hoeveelheden licht
Door Dana Riddle
Ik heb het genoegen gehad bijna twee decennia op het Grote Eiland van Hawaï te wonen en heb elke gelegenheid aangegrepen om de natuurlijke riffen daar te bestuderen (zie figuur 1). Een van mijn projecten betrof de bepaling van het licht dat vereist is door fotosynthetische koralen (let op: nodig tegen getolereerd.)
Figuur 1. Dit ondiepe getijdepoel, slechts enkele centimeters diep, bevat prachtige Hawaiiaanse koralen. Experimenten werden uitgevoerd op dieren die hier werden gevonden.
Toentertijd was het verkrijgen van door de staat Hawaï vereiste vergunningen relatief eenvoudig, en zodra deze in handen waren, kon het project doorgaan. Bepaling van de fotosynthesesnelheid vereist alle apparatuur die normaal in een nat lab wordt aangetroffen, plus enkele zeer gespecialiseerde instrumenten.
De eerste hiervan is een kwantumkwantum (of PAR) meter van hoge kwaliteit (in detail besproken in deel II van deze reeks). De tweede is een pulsmodulatiemodulatie (PAM) fluorometer (zie figuur 2).
Figuur 2. Dit instrument, een fluorometer genoemd, kan fotosynthesesnelheden in planten, algen en zoöxanthellen bepalen.
In een notendop, dit instrument bewaakt hoe licht wordt gebruikt of verwijderd tijdens het proces van fotosynthese en omvat het meten van chlorofyl fluorescentie. Het kan bepalen of licht wordt gebruikt in de fotochemie, of schuurtje als warmte, of afgevoerd door natuurlijke beschermende cycli. Het is ruimschoots buiten het bestek van dit artikel om deze paden te bespreken.
Het volstaat om te zeggen dat we, binnen de context hier, geïnteresseerd zijn in hoeveel licht nodig is om de fotosynthese te maximaliseren binnen de zooxanthellae gevonden in ondiep water koralen.
Het is gebruikelijk bij velen om te geloven dat zooxanthellae die in veel ondiepwaterkoralen te vinden is, een onbeperkte mogelijkheid heeft om licht te absorberen en het te gebruiken in het fotosyntheseproces. Het is immers gemakkelijk om foto's te vinden van koralen die volledig zijn opgedoken tijdens eb en worden gestraald door zonlicht in volle sterkte. Het doet ons geloven dat meer licht beter moet zijn!
Bij het bestuderen van fotosynthese zijn er een paar dingen die we moeten weten. Licht (in de vorm van fotonen) kan worden geabsorbeerd door fotopigmenten (zoals soorten chlorofyl, peridinine, enz.) En stroomt dus door de twee Fotosystemen en verder in de vorm van elektronen. Andere punten om te begrijpen - er is een minimale hoeveelheid licht vereist (genaamd de Compensatiepunt, waar zuurstofproductie voldoet aan de ademhalingsbehoeften van het koraaldier en symbionten.)
De volgende mijlpaal is de Verzadigingspunt waar de snelheid van fotosynthese maximaal is en elke toename van de lichtintensiteit zal niet resulteren in een hogere snelheid. Het derde punt is Dynamische fotoinhibitie - het is bescherming tegen veel licht en omvat de Xanthophyll-cyclus. Het is een natuurlijk proces.
Voor de doeleinden van dit artikel houden we ons het meest bezig met het aantal fotonen (lichtintensiteit - PPFD of PAR) dat het compensatiepunt overschrijdt, voldoet aan en overtreft het verzadigingspunt en hoe dynamische fotoinhibitie de snelheid van fotosynthese beïnvloedt.
Voor deze experimenten werden twee stenige koraalsoorten gekozen. De eerste was Porites lobata (gewoonlijk het lobbenkoraal genoemd) en het koraal 'SPS' Pocillopora damicornis (The Wart Coral.) De resultaten waren vergelijkbaar en we bespreken alleen die in de procedure waarbij P. lobata.
Figuur 3 demonstreert de resultaten.
Figuur 3. Maximale fotosynthese in de zooxanthellae in dit Porites-steenkoraal werd bereikt bij ongeveer 200 μmol · m² · sec. Bij 350 μmol · m² · sec was de snelheid van fotosynthese ongeveer die van 75 μmol · m² · sec!
Een nauwkeurig onderzoek van figuur 3 toont dat de maximale snelheid van fotosynthese (verzadiging) werd bereikt bij een lichtintensiteit van ~ 200 μmol · m² · sec en Dynamic Photoinhibition kort daarna in het spel kwam.
Het bericht om mee naar huis te nemen is deze: deze Porites Koralen die slechts enkele centimeters diep in het water leven, hadden slechts een fractie van de lichtintensiteit nodig die ze zullen ervaren. Hun zooxanthellae zal 's morgens vroeg een maximale fotosynthese hebben en hun natuurlijke beschermende apparaten (de Xanthophyll Cycle) komen in het midden van de ochtend in actie en beschermen hen tot de lichtintensiteit laat in de middag daalt (ervan uitgaande dat het de hele dag zonnig is) .)
Andere experimenten suggereren dat de meeste koralen lagere lichtintensiteiten vereisen om maximale fotosynthese te bereiken.
Volgende keer zullen we kijken naar de lichtvereisten van een koraal dat vaak te vinden is in rifaquaria - Acropora species.
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium/
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium-part-ii/