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珊瑚使光合速率适应当前的环境条件

归档日期:05-12       文本归类:珊瑚      文章编辑:爱尚语录

  与陆地上的森林相似,热带浅水珊瑚礁最重要的能源来源是光。光合藻类,称为虫黄藻,生活在珊瑚礁珊瑚的组织内,为它们提供氧气和光合作用产物,包括葡萄糖和氨基酸。反过来,珊瑚使用这些产品作为建造碳酸钙骨架和生长更多活组织的能源。其他具有重要生态意义的珊瑚生物,如大型藻类和草皮藻类,也依赖于光的生长和繁殖,使光成为珊瑚礁生态系统增长和整体生产力的驱动力。

  因此,珊瑚礁科学家对确定初级生产力与不同光照条件之间的关系感兴趣。在上个月由两位BIOS礁石生态学家在PLoS ONE科学杂志上发表的一篇论文中,博士后研究员Yvonne Sawall和她的顾问,副科学家Eric Hochberg提出证据表明珊瑚礁可以优化其光合作用能力,适应普遍的环境条件,如光的普遍可用性,营养素,二氧化碳和温度。

  “初级生产或光合作用的发生量最终决定了珊瑚礁的生物量和生长,”Sawall说。“这意味着精确测量生产力对于了解珊瑚礁的功能至关重要。”

  过去,光合作用的测量通常在几分钟到几小时的短时间内进行。这些测量的结果称为瞬时PE曲线,绘制了初级生产率与进入系统的光量之间的关系(也称为辐照度)。在短时间内,这些图形产生了一种经典关系,其中生产率在平衡之前线性地增加到一个点(称为饱和点),这意味着珊瑚只能将其光合作用增加到一定的光照水平,之后没有观察到进一步的增加。 。

  然而,Sawall和Hochberg认为需要进行长期测量才能准确测量珊瑚礁的生产力。

  Hochberg说:“传统的PE曲线忽略了天空条件和光照可用性在一天内以及整个季节和世界各地不同地点变化的事实。”“最终,这些限制影响了我们如何描述珊瑚礁的初级生产力长期能力。”

  Hochberg指出,陆地科学家早就了解植物可以调节其光合色素水平,以最好地利用长期盛行的光场。在实践中,这意味着 - 尽管在短时间尺度和小范围内光照水平可能会发生显着变化 - 但植物已经进行了调整,平均而言,它们不会吸收比它们使用的光更多的光。鉴于珊瑚礁是由光合生物组成的,似乎可能存在类似的关系。

  为了进行调查,Sawall和Hochberg首先获得了52条瞬时PE曲线,代表了各种底栖生物(珊瑚和藻类)和群落(珊瑚占主导地位,草坪藻类占主导地位,沙子含微藻)以及环境条件。然后,为了计算代表不同云强度和日长度的每日(长期)辐照度,他们收集了百慕大LF韦德国际机场的国家气象局仪器在三年内收集的900多条可用光线曲线。

  使用计算机模型,该团队将瞬时PE曲线与每日辐照度曲线相结合,得到时间积分的PE曲线,显示整个一天内光合作用和光可用性之间的关系。所有模拟的时间积分曲线都无一例外地表明珊瑚礁底栖生物群落的光合作用未达到饱和点。也就是说,光合作用可能瞬间饱和,但每日光合作用却没有。

  “这些结果表明珊瑚生物,包括珊瑚和藻类,最有可能在一天或更长的时间内将光合作用优化到与陆生植物相同的程度,”Sawall说。

  从礁石科学家试图了解礁生态系统如何运作的角度来看,这些结果表明光合作用是一种“生态整合者”,这意味着光合速率对生物体所面临的所有压力都有反应,包括温度,光可用性,二氧化碳水平和营养供应。

  在随后的研究中,Hochberg和Sawall正在探索生物体颜色与其日常光合作用之间的关系。这两个参数由生物体的色素水平决定,陆地研究表明,光合作用可以通过测量颜料表达的颜色来预测。这意味着,诸如Hochberg的COral Reef Airborne Laboratory(CORAL)项目等遥感系统有可能直接估算生态系统初级生产,而无需进行费力的原位水化学测量。初级生产是科学家用来衡量珊瑚礁健康和生态系统功能的指标之一。准确估算初级生产对于确定世界各地的珊瑚礁如何受到全球气候变化的影响尤为重要。

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