Ο μύθος των κοραλλιών που απαιτούν απεριόριστες ποσότητες φωτός
Της Dana Riddle
Είχα τη χαρά να ζήσω στο Μεγάλο Νησί της Χαβάης για σχεδόν δύο δεκαετίες και βρήκα κάθε ευκαιρία για να μελετήσω τους φυσικούς υφάλους εκεί (Βλ. Εικόνα 1.) Ένα από τα έργα μου αφορούσε τον προσδιορισμό του φωτός που απαιτείται από τα φωτοσυνθετικά κοράλλια (σημείωση: απαιτείται έναντι ανεκτή.)
Εικόνα 1. Αυτή η ρηχή πισίνα παλίρροιας, μόλις ίντσες βαθιά, περιέχει όμορφα κοράλλια της Χαβάης. Πειράματα έγιναν σε ζώα που βρέθηκαν εδώ.
Εκείνη την εποχή, η λήψη αδειών που απαιτούνταν από την Πολιτεία της Χαβάης ήταν σχετικά εύκολη και μόλις αυτές ήταν διαθέσιμες, το έργο μπορούσε να προχωρήσει. Ο προσδιορισμός των ρυθμών φωτοσύνθεσης απαιτεί όλο τον εξοπλισμό που βρίσκεται συνήθως σε ένα υγρό εργαστήριο, καθώς και ορισμένα εξαιρετικά εξειδικευμένα όργανα.
Ο πρώτος από αυτούς είναι ένας ποιοτικός Κβαντικός (ή PAR) μετρητής (που συζητείται με κάποιες λεπτομέρειες στο Μέρος II αυτής της σειράς.) Το δεύτερο είναι ένα Φθορόμετρο Διαμόρφωσης Εύρους Παλμού (PAM) (Βλ. Εικόνα 2.)
Εικόνα 2. Αυτό το όργανο, που ονομάζεται φθορόμετρο, μπορεί να καθορίσει τους ρυθμούς φωτοσύνθεσης στα φυτά, τα φύκια και τις ζωοξανθέλες.
Με λίγα λόγια, αυτό το όργανο παρακολουθεί τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιείται ή απορρίπτεται το φως κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και περιλαμβάνει τη μέτρηση του φθορισμού της χλωροφύλλης. Μπορεί να καθορίσει εάν το φως χρησιμοποιείται στη φωτοχημεία, ή αν αποβάλλεται ως θερμότητα ή διαχέεται μέσω φυσικών προστατευτικών κύκλων. Είναι πολύ πέρα από το πεδίο αυτού του άρθρου να συζητήσουμε αυτές τις οδούς.
Αρκεί να πούμε ότι, στο πλαίσιο εδώ, μας ενδιαφέρει πόσο φως απαιτείται για να μεγιστοποιηθεί η φωτοσύνθεση μέσα στις ζωοξανθέλες που βρίσκονται στα κοράλλια ρηχών νερών.
Είναι σύνηθες μεταξύ πολλών να πιστεύουν ότι οι ζωοξανθέλες που βρίσκονται σε πολλά κοράλλια ρηχών νερών έχουν απεριόριστη ικανότητα να απορροφούν το φως και να το χρησιμοποιούν στη φωτοσυνθετική διαδικασία. Σε τελική ανάλυση, είναι εύκολο να βρείτε φωτογραφίες κοραλλιών που αναδύθηκαν πλήρως κατά τη διάρκεια της άμπωτης και έχουν εκτοξευθεί από το πλήρες ηλιακό φως. Μας κάνει να πιστεύουμε ότι περισσότερο φως πρέπει να είναι καλύτερο!
Όταν μελετάμε τη φωτοσύνθεση, υπάρχουν μερικά πράγματα που πρέπει να γνωρίζουμε. Το φως (με τη μορφή φωτονίων) μπορεί να απορροφηθεί από φωτοχρωστικές (όπως είδη χλωροφύλλης, περιδινίνη κ.λπ.) και ως εκ τούτου να ρέει μέσω των δύο Φωτοσυστημάτων και πέρα με τη μορφή ηλεκτρονίων. Άλλα σημεία που πρέπει να καταλάβετε – απαιτείται μια ελάχιστη ποσότητα φωτός (που ονομάζεται Σημείο Αποζημίωσης, όπου η παραγωγή οξυγόνου ικανοποιεί τις αναπνευστικές ανάγκες του κοραλλιού και των συμβιόντων.)
Το επόμενο ορόσημο είναι το Σημείο κορεσμού όπου ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης είναι στο μέγιστο και οποιαδήποτε αύξηση της έντασης του φωτός δεν θα έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερο ρυθμό. Το τρίτο σημείο είναι Δυναμική Φωτοαναστολή – Είναι προστασία στο υψηλό φως και περιλαμβάνει τον κύκλο της ξανθοφύλλης. Είναι μια φυσική διαδικασία.
Για τους σκοπούς αυτού του άρθρου, μας απασχολεί περισσότερο ο αριθμός των φωτονίων (ένταση φωτός – PPFD ή PAR) που υπερβαίνει το Σημείο Αντιστάθμισης, συναντά και υπερβαίνει το Σημείο Κορεσμού και πώς η Δυναμική Φωτοαναστολή επηρεάζει τον ρυθμό της φωτοσύνθεσης.
Για αυτά τα πειράματα επιλέχθηκαν δύο πετρώδη είδη κοραλλιών. Το πρώτο ήταν Porites lobata (κοινώς αποκαλείται το Lobe Coral) και το κοράλλι «SPS». Pocillopora damicornis (το Wart Coral.) Τα αποτελέσματα ήταν συγκρίσιμα και θα συζητήσουμε μόνο αυτά στη διαδικασία που περιλαμβάνει P. lobata.
Το Σχήμα 3 δείχνει τα αποτελέσματα.
Εικόνα 3. Η μέγιστη φωτοσύνθεση στις ζωοξανθέλλες σε αυτό το πετρώδες κοράλλι Porites επιτεύχθηκε σε περίπου 200 μmol·m²·sec. Στα 350 μmol·m²·sec ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης ήταν περίπου αυτός που παρατηρήθηκε στα 75 μmol·m²·sec!
Μια προσεκτική εξέταση του Σχήματος 3 αποκαλύπτει ότι ο μέγιστος ρυθμός φωτοσύνθεσης (Κορεσμός) επιτεύχθηκε σε ένταση φωτός ~200 μmol·m²·sec και η Δυναμική Φωτοαναστολή μπήκε στο παιχνίδι λίγο αργότερα.
Το μήνυμα λήψης στο σπίτι είναι το εξής: Αυτά Πορίτες Τα κοράλλια που ζουν σε νερά βάθους μόνο λίγων εκατοστών απαιτούσαν μόνο ένα κλάσμα της έντασης φωτός που θα βιώσουν. Οι ζωοξανθέλλες τους θα έχουν μέγιστο ρυθμό φωτοσύνθεσης νωρίς το πρωί και οι φυσικές προστατευτικές τους συσκευές (ο Κύκλος Xanthophyll) μπαίνουν στο παιχνίδι κατά τα μέσα του πρωινού και τις προστατεύουν μέχρι να πέσει η ένταση του φωτός αργά το απόγευμα (υποθέτοντας ότι έχει ήλιο όλη την ημέρα .)
Άλλα πειράματα υποδηλώνουν ότι τα περισσότερα κοράλλια απαιτούν χαμηλότερες εντάσεις φωτός για να επιτύχουν μέγιστους ρυθμούς φωτοσύνθεσης.
Την επόμενη φορά, θα εξετάσουμε τις απαιτήσεις φωτός ενός κοραλλιού που βρίσκεται συχνά σε ενυδρεία υφάλων – Ακροπόρα είδη.
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium/
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium-part-ii/