أسطورة المرجان تتطلب كميات غير محدودة من الضوء
بقلم دانا ريدل
كان من دواعي سروري أن أعيش في جزيرة هاواي الكبرى لما يقرب من عقدين من الزمن وأخذت كل فرصة لدراسة الشعاب المرجانية الطبيعية هناك (انظر الشكل 1.) تضمن أحد مشروعاتي تحديد الضوء المطلوب من الشعاب المرجانية الضوئية (ملاحظة: مطلوب مقابل السكوت عليها.)
الرقم 1. هذا المد الضحل ، عمق بوصة فقط ، يحتوي على الشعاب المرجانية في هاواي. أجريت تجارب على الحيوانات التي تم العثور عليها هنا.
في ذلك الوقت ، كان الحصول على تصاريح تتطلبها دولة هاواي أمرًا سهلاً نسبيًا ، وبمجرد أن تصبح هذه التصاريح في متناول اليد ، يمكن أن يستمر المشروع. يتطلب تحديد معدلات التركيب الضوئي جميع المعدات الموجودة عادة في مختبر رطب ، بالإضافة إلى بعض الأدوات عالية التخصص.
أولها عبارة عن عداد كمومي (أو PAR) عالي الجودة (تمت مناقشته بشيء من التفصيل في الجزء الثاني من هذه السلسلة.) والثاني هو مقياس التحوير بالسعة النبضية (PAM) (انظر الشكل 2.)
الرقم 2. هذا الصك ، يسمى مقياس التألق ، يمكن تحديد معدلات التمثيل الضوئي في النباتات والطحالب ، و zooxanthellae.
باختصار ، هذا الصك تراقب كيفية استخدام الضوء أو التخلص منها خلال عملية التمثيل الضوئي وينطوي على قياس مضان الكلوروفيل. ويمكنه تحديد ما إذا كان الضوء يستخدم في الكيمياء الضوئية ، أو التخلص منه كحرارة ، أو تبدد خلال دورات الحماية الطبيعية. إنه خارج نطاق هذه المقالة لمناقشة هذه المسارات.
يكفي أن نقول أنه ، في السياق هنا ، نحن مهتمون بكمية الضوء المطلوبة لتعظيم التمثيل الضوئي داخل zooxanthellae الموجود في المرجان المائي الضحل.
من الشائع بين الكثيرين الاعتقاد بأن zooxanthellae الموجود في العديد من الشعاب المرجانية في المياه الضحلة له قدرة غير محدودة على امتصاص الضوء واستخدامه في عملية التمثيل الضوئي. بعد كل شيء ، من السهل العثور على صور من الشعاب المرجانية التي ظهرت بالكامل خلال المد والجزر والتي يتم تفجيرها بواسطة أشعة الشمس قوة كاملة. إنه يقودنا إلى الاعتقاد بأن المزيد من الضوء يجب أن يكون أفضل!
عند دراسة التمثيل الضوئي ، هناك بعض الأشياء التي نحتاج إلى معرفتها. يمكن امتصاص الضوء (على شكل فوتونات) بواسطة ضوئيات (مثل أنواع الكلوروفيل ، البيردينين ، إلخ) ، ومن ثم يتدفق عبر نظامي التغذية وما بعدهما في صورة إلكترونات. نقاط أخرى لفهم - هناك حد أدنى من الضوء المطلوب (يسمى نقطة التعويض، حيث يلبي إنتاج الأكسجين الاحتياجات التنفسية لحيوان المرجان و symbionts.)
المرحلة الأساسية التالية هي نقطة التشبع حيث يكون معدل التمثيل الضوئي بحد أقصى وأي زيادة في شدة الضوء لن تؤدي إلى معدل أعلى. النقطة الثالثة هي ديناميكية Photoinhibition - إنها حماية للضوء العالي وتتضمن دورة Xanthophyll. إنها عملية طبيعية.
لأغراض هذه المقالة ، فإننا نشعر بالقلق الشديد بعدد الفوتونات (شدة الضوء - PPFD أو PAR) التي تتجاوز نقطة التعويض ، وتلتزم وتتجاوز نقطة التشبع وكيف يؤثر الديناميكي الضوئي على معدل التمثيل الضوئي.
تم اختيار نوعين من الشعاب المرجانية الحجرية لهذه التجارب. الأول كان بوريتس لوباتا (يطلق عليه عادة اسم الفصوص المرجانية) والمرجان "SPS" Pocillopora damicornis (The Wart Coral.) كانت النتائج قابلة للمقارنة ، وسنناقش فقط تلك في الإجراء المتضمن ب. لوباتا.
يوضح الشكل 3 النتائج.
الشكل 3. تم تحقيق الحد الأقصى من التمثيل الضوئي في zooxanthellae في هذا المرجان الصخري Porites في حوالي 200 µmol · متر مربع · ثانية. في 350 µmol · متر مربع · ثانية كان معدل التمثيل الضوئي حول الذي شوهد في 75 µmol · متر مربع · ثانية!
ويكشف الفحص الدقيق لشكل 3 عن تحقيق أقصى معدل للتمثيل الضوئي (التشبع) في شدة الضوء لـ ~ 200 µmol · m² · sec و Dynoin Photoinhibition بعد فترة وجيزة.
رسالة أخذ المنزل هو هذا: هذه Porites لم تكن الشعاب المرجانية التي تعيش في مياه سوى عمق بضع سنتيمترات تتطلب سوى جزء بسيط من شدة الضوء التي ستتعرض لها. سيكون معدل الزوومانثيلا عند الحد الأقصى من التمثيل الضوئي في وقت مبكر من الصباح ، وأجهزتها الواقية الطبيعية (دورة Xanthophyll) تدخل حيز التشغيل خلال منتصف الصباح وتحميها حتى تنخفض شدة الضوء في وقت متأخر من الظهيرة (على افتراض أنها مشمسة طوال اليوم .)
تشير التجارب الأخرى إلى أن معظم الشعاب المرجانية تتطلب شدة إضاءة أقل لتحقيق أقصى معدلات التمثيل الضوئي.
في المرة القادمة ، سنلقي نظرة على متطلبات ضوء الشعاب المرجانية التي توجد غالبًا في الشعاب المرجانية - أكروبورا الأنواع.
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium/
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium-part-ii/