The Myth of Corals yang Memerlukan Jumlah Tanpa Had Cahaya
Oleh Dana Riddle
Saya berpeluang tinggal di Big Island of Hawaii selama hampir dua dekad dan mengambil kesempatan untuk mempelajari terumbu semula jadi di sana (Lihat Rajah 1.) Salah satu projek saya melibatkan penentuan cahaya yang diperlukan oleh karang fotosintetik (nota: dikehendaki berbanding diterima.)
Rajah 1. Kolam air cetek ini, hanya dalam inci, mengandungi karang Hawaii yang cantik. Eksperimen dilakukan pada haiwan yang terdapat di sini.
Pada masa itu, mendapatkan permit yang diperlukan oleh Negeri Hawaii adalah agak mudah, dan apabila ini berada di tangan, projek itu boleh diteruskan. Penentuan kadar fotosintesis memerlukan semua peralatan yang biasanya dijumpai di sebuah makmal basah, ditambah beberapa instrumen yang sangat khusus.
Yang pertama adalah meter Kuantum kualiti (atau PAR) (dibincangkan secara terperinci dalam Bahagian II siri ini.) Yang kedua adalah Fluorometer Modulasi Amplitud Pulse (PAM) (Lihat Rajah 2.)
Rajah 2. Instrumen ini, yang dipanggil fluorometer, boleh menentukan kadar fotosintesis dalam tumbuhan, alga, dan zooxanthellae.
Ringkasnya, instrumen ini memantau bagaimana cahaya digunakan atau dilupuskan semasa proses fotosintesis dan melibatkan pengukuran pendarfluor klorofil. Ia boleh menentukan sama ada cahaya digunakan dalam fotokimia, atau menumpahkan sebagai haba, atau hilang melalui kitaran perlindungan semulajadi. Ia jauh di luar skop artikel ini untuk membincangkan laluan ini.
Cukuplah untuk mengatakan bahawa, di dalam konteks di sini, kita berminat dengan berapa banyak cahaya diperlukan untuk memaksimumkan fotosintesis dalam zooxanthellae yang terdapat dalam karang air cetek.
Adalah umum di kalangan ramai yang percaya bahawa zooxanthellae yang terdapat dalam banyak karang air cetek mempunyai keupayaan tanpa had untuk menyerap cahaya dan menggunakannya dalam proses fotosintesis. Lagipun, mudah untuk mencari foto-foto karang yang sepenuhnya muncul semasa air surut dan diletupkan oleh cahaya matahari penuh. Ia membawa kita untuk mempercayai bahawa lebih banyak cahaya mestilah lebih baik!
Apabila mengkaji fotosintesis, terdapat beberapa perkara yang perlu kita ketahui. Cahaya (dalam bentuk foton) boleh diserap oleh photopigment (seperti jenis klorofil, peridinin, dan lain-lain) dan oleh itu mengalir melalui dua Photosystem dan seterusnya dalam bentuk elektron. Titik lain untuk difahami - terdapat jumlah minimum cahaya yang diperlukan (dipanggil Titik Pampasan, di mana pengeluaran oksigen memenuhi keperluan pernafasan haiwan karang dan symbionts.)
Kejayaan seterusnya ialah Titik Ketepuan di mana kadar fotosintesis maksimum dan peningkatan intensiti cahaya tidak akan menghasilkan kadar yang lebih tinggi. Titik ketiga ialah Photoinhibition Dinamik - ia adalah perlindungan kepada cahaya yang tinggi dan melibatkan Kitaran Xanthophyll. Ini adalah proses semula jadi.
Untuk tujuan artikel ini, kami sangat prihatin dengan jumlah foton (intensiti cahaya - PPFD atau PAR) yang melebihi Titik Kompensasi, memenuhi dan melebihi Titik Penepuan dan bagaimana Pewarnaan Dinamik mempengaruhi kadar fotosintesis.
Dua spesies terumbu karang telah dipilih untuk eksperimen ini. Yang pertama ialah Porites lobata (biasanya dikenali sebagai Lobe Coral) dan karang 'SPS' Pocillopora damicornis (Hasil Coral Wart.) adalah setanding, dan kita akan membincangkan hanya dalam prosedur yang melibatkan P. lobata.
Rajah 3 menunjukkan hasilnya.
Rajah 3. Fotosintesis maksimum dalam zooxanthellae dalam batu karang Porites ini dicapai pada kira-kira 200 μmol · m² · sec. Di 350 μmol · m² · sec kadar fotosintesis adalah kira-kira yang dilihat di 75 μmol · m² · sec!
Pemeriksaan rapat Rajah 3 mendedahkan kadar maksimum fotosintesis (Ketepuan) dicapai pada intensiti cahaya ~ 200 μmol · m² · sec dan Dinamik Photoinhibition dimainkan tidak lama kemudian.
Mesej pulang adalah ini: Ini Porites Batu karang yang tinggal di perairan hanya beberapa sentimeter dalam memerlukan hanya sebahagian kecil daripada intensiti cahaya yang akan mereka alami. Zooxanthellae mereka akan berada pada kadar maksimum fotosintesis pada waktu pagi, dan peranti pelindung semulajadi mereka (Xanthophyll Cycle) mula bermain pada pertengahan pagi dan melindungi mereka sehingga keamatan cahaya turun pada waktu petang (dengan asumsi ia cerah sepanjang hari .)
Eksperimen lain menunjukkan bahawa kebanyakan batu karang memerlukan intensiti cahaya yang lebih rendah untuk mencapai kadar maksimum fotosintesis.
Kali seterusnya, kita akan melihat keperluan cahaya karang yang sering dijumpai di terumbu karang - Acropora spesies.
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium/
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium-part-ii/