Huyền thoại của San hô đòi hỏi lượng ánh sáng không giới hạn
Dana Riddle
Tôi đã có niềm vui khi được sống trên Đảo Lớn Hawaii trong gần hai thập kỷ và nắm lấy mọi cơ hội để nghiên cứu các rạn san hô tự nhiên ở đó (Xem Hình 1.) Một trong những dự án của tôi liên quan đến việc xác định ánh sáng theo yêu cầu của san hô quang hợp (lưu ý: cần phải so với được dung thứ.)
Hình 1. Hồ thủy triều cạn này, chỉ sâu vài inch, chứa san hô Hawaii xinh đẹp. Các thí nghiệm được tiến hành trên động vật được tìm thấy ở đây.
Vào thời điểm đó, việc nhận được giấy phép theo yêu cầu của Tiểu bang Hawaii là tương đối dễ dàng, và một khi đã có trong tay, dự án có thể tiến hành. Việc xác định tỷ lệ quang hợp đòi hỏi tất cả các thiết bị thường được tìm thấy trong phòng thí nghiệm ướt, cộng với một số dụng cụ chuyên dụng cao.
Đầu tiên trong số này là đồng hồ lượng tử lượng tử (hoặc PAR) chất lượng (được thảo luận chi tiết trong phần II của loạt bài này). Thứ hai là thiết bị đo lưu lượng kế biên độ xung (PAM) (xem Hình 2.)
Hình 2. Dụng cụ này, được gọi là fluorometer, có thể xác định tỷ lệ quang hợp trong thực vật, tảo và zooxanthellae.
Tóm lại, thiết bị này theo dõi cách ánh sáng được sử dụng hoặc xử lý trong quá trình quang hợp và liên quan đến đo huỳnh quang chất diệp lục. Nó có thể xác định nếu ánh sáng được sử dụng trong quang hóa, hoặc đổ như nhiệt, hoặc tiêu tan qua các chu kỳ bảo vệ tự nhiên. Nó nằm ngoài phạm vi của bài viết này để thảo luận về những con đường này.
Đủ để nói rằng, trong bối cảnh ở đây, chúng tôi quan tâm đến lượng ánh sáng cần thiết để tối đa hóa quang hợp trong zooxanthellae được tìm thấy trong các san hô nước cạn.
Người ta thường tin rằng zooxanthellae tìm thấy trong nhiều san hô nước cạn có khả năng hấp thụ ánh sáng không giới hạn và sử dụng nó trong quá trình quang hợp. Sau khi tất cả, nó rất dễ dàng để tìm thấy hình ảnh của san hô hoàn toàn nổi lên trong thủy triều thấp và bị thổi bởi ánh sáng mặt trời đầy đủ sức mạnh. Nó dẫn chúng ta tin rằng nhiều ánh sáng phải tốt hơn!
Khi nghiên cứu quang hợp, có một vài điều chúng ta cần biết. Ánh sáng (dưới dạng photon) có thể được hấp thụ bởi các photopigments (như các loại chất diệp lục, peridinin, vv) và do đó chảy qua hai hệ thống quang và hơn thế nữa dưới dạng các electron. Các điểm khác cần hiểu - cần có lượng ánh sáng tối thiểu (được gọi là Điểm bồi thường, nơi sản xuất oxy đáp ứng nhu cầu hô hấp của động vật và các loài động vật san hô.)
Điểm mốc tiếp theo là Điểm bão hòa khi tỷ lệ quang hợp ở mức tối đa và bất kỳ sự gia tăng cường độ ánh sáng nào cũng sẽ không dẫn đến tốc độ cao hơn. Điểm thứ ba là Dynamic Photoinhibition - nó được bảo vệ với ánh sáng cao và liên quan đến Chu kỳ Xanthophyll. Đó là một quá trình tự nhiên.
Với mục đích của bài viết này, chúng tôi quan tâm nhất đến số lượng photon (cường độ ánh sáng - PPFD hoặc PAR) vượt quá Điểm bù trừ, đáp ứng và vượt quá điểm bão hòa và cách ảnh động ảnh hưởng đến tốc độ quang hợp.
Hai loài san hô đá được chọn cho các thí nghiệm này. Đầu tiên là Porites lobata (thường được gọi là Lobe Coral) và san hô 'SPS' Pocillopora damicornis (các kết quả của Wart Coral.) Các kết quả có thể so sánh được, và chúng ta sẽ chỉ thảo luận những kết quả có liên quan đến P. lobata.
Hình 3 thể hiện kết quả.
Hình 3. Sự quang hợp tối đa trong zooxanthellae trong san hô đá Porites này đạt được ở khoảng 200 µmol · m² · giây. Tại 350 µmol · m² · sec tốc độ quang hợp là khoảng nhìn thấy tại 75 µmol · m² · giây!
Một kiểm tra chặt chẽ của Hình 3 cho thấy tốc độ quang hợp tối đa (Saturation) đạt được ở cường độ ánh sáng ~ 200 µmol · m² · giây và Photoinhibition động được đưa vào chơi ngay sau đó.
Tin nhắn mang về nhà là: Porites san hô sống trong vùng biển chỉ sâu vài cm chỉ cần một phần nhỏ cường độ ánh sáng mà chúng sẽ trải nghiệm. Zooxanthellae của chúng sẽ có tốc độ quang hợp tối đa vào buổi sáng sớm và các thiết bị bảo vệ tự nhiên của chúng (Chu kỳ Xanthophyll) phát ra vào giữa buổi sáng và bảo vệ chúng cho đến khi cường độ ánh sáng giảm vào buổi chiều muộn (giả sử trời nắng cả ngày) .)
Các thí nghiệm khác cho thấy rằng hầu hết san hô đòi hỏi cường độ ánh sáng thấp hơn để đạt được tốc độ quang hợp tối đa.
Lần tới, chúng ta sẽ xem xét các yêu cầu ánh sáng của san hô thường được tìm thấy trong hồ cá rạn san hô - Acropora loài.
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium/
https://orphek.com/lighting-the-reef-aquarium-part-ii/