Влияние различного спектра от светодиодов на рост жестких кораллов Porites lobata

Автор: Дана Риддл

Новички рифовой аквариумистики на начальном этапе могут быть незнакомы со многими аспектами освещения. Далее все мы приходим к выводу, что идеальный вариант освещения - имитация интенсивности солнечного света; но, создается впечатление, что голубой свет активизирует окраску, и т.п. Сейчас мы уже понимаем, что чрезмерно интенсивное освещение может оказаться губительным для зооксантелл и самого коралла. Простые эксперименты, основанные на PAM флюорометрии, показывают, что зооксантеллы не обладают неограниченными адаптивными механизмами для слишком интенсивного освещения.

Рисунок 1. Жесткий коралл, предварительно идентифицированный как Porites lobata.

Эксперименты по изучению влияния спектральных характеристик на рост кораллов проводить не так просто. Чтобы понять влияние спектра, разумеется, необходимо проанализировать спектральные характеристики каждой лампы. В идеале эксперимент должен проводиться так, чтобы все изучаемые кораллы находились в одном аквариуме одновременно, чтобы гарантировать одинаковые параметры качества воды (что практически невозможно при проведении экспериментов в разное время). Интенсивность освещения должна быть стандартизирована (необходим дорогой прибор для измерения PAR, поскольку при помощи устройств любительского уровня выполнения этого условия добиться достаточно сложно). Кроме того, подобные эксперименты отнимают много времени. С учетом всего выше сказанного, далее я подробнее расскажу о процедуре эксперимента. Если подробности вам не интересны, тогда сразу переходите к разделу «Результаты и обсуждение».

Протокол эксперимента

Кораллы, предварительно идентифицированные как Porites lobata, находились в 240-галлонном аквариуме (8' x 2' x 2'), см. Рисунок 2. В САМП объемом 100 галлонов был помещен скиммер (ETS модель 800, с насосом Danner Mag 9.5), реактор с антифосом для удаления фосфора (GFO Two Little Fishies) и возвратный насос (Danner Mag 7.5.) Далее вода проходила через маленькую пластиковую корзину с водорослями Chaetomorpha, освещенную ленточными LED лампами (Build My LED). Все вместе, оборудование помогало поддерживать очень низкий уровень химически активного фосфора, а также неорганического и органического азота. В аквариум были запущены три рыбы (два желтых хирурга и хирург-шеврон (ктенохет гавайский)).

Рисунок 2. Ленточные лампы Build My LED были прикреплены к решетке, которая, в свою очередь, фиксировалась при помощи направляющих.
Подобное устройство позволяло быстро разбирать и заново собирать светильники, при этом, не меняя местоположение ламп.

240-галлонный аквариум освещался 7 ленточными LED лампами (в частности, Solar- Max, 2-6500K, 2-20,000K и 2-Custom (выполненные на заказ лампы); все лампы произведены Build My LED), расположенными на расстоянии примерно 20 дюймов друг от друга. Интенсивность освещения регулировалась при помощи реостатов (Build My LED) и поддерживалась на уровне 128 µmolm²sec на протяжении всего эксперимента. Такая интенсивность считается слабо-насыщенной и изначально измерялась при помощи регистратора данных Li-Cor LI-1400 и погружного квантового датчика. Полученные данные сравнивались с показателями датчика Apogee PAR, после чего определялись поправочные коэффициенты. Поскольку данный эксперимент подразумевал измерение освещенности на небольших участках, небольшой размер датчика Apogee был преимуществом; поэтому он использовался периодически, чтобы удостовериться в поддержании «правильной» интенсивности света. Световой период составлял 12 часов; и 12 часов без освещения.

Спектральные характеристики определялись при помощи волоконно-оптического спектрометра (USB2000, Ocean Optics) и соответствующего ПО (OceanView™.) Соединительный (распределительный) шнур спектрометра собирал свет, отраженный от стандарта диффузного отражения (99%, Spectralon.) Данные затем вносились в Microsoft Excel для последующего анализа. Примечание: Таблицы, демонстрирующие спектральные показатели с шагом в 10нм не корректировались для погашенного сигнала прибора.

Поток воды, важный аспект, влияющий на дыхание кораллов, был неизменным по всему аквариуму благодаря использованию волногенератора ('Wave Generator', Tunze Wave Box™). Несмотря на то, что в нашем распоряжении находился цифровой гидрометр (FloMate 2000, Marsh-McBirney), он оказался не способен точно измерить импульсы от волногенератора Tunze. Следовательно, поток воды (~3"/sec; вибрирующий) определялся визуально, посредством замеров перемещения плавучих гранулированных кормов для рыб.

Один экземпляр коралла был разделен на фрагменты одинакового размера путем отрезания от колонии кусочков диаметром 1" при помощи 1" пилы. На восстановление им было отведено несколько дней, а затем они были приклеены к керамическим плашкам (Boston Aqua Farms) при помощи SuperGlue. При помощи перманентного маркера Sharpie™ на каждой плашке были сделаны идентификационные отметки. Эти плашки/кораллы аккуратно размещались в крепежах решетки под ленточными светодиодами. Десять кораллов, каждый из которых находился под каждым спектром в течение 75 дней. Кораллы/плашки (плашки аккуратно очищались от любых наростов и тщательно вытирались) взвешивались примерно каждые две недели при помощи лабораторных весов (Sartorius, разрешение 0.0001 гр. – см. Рисунок 3.) Кораллы поворачивались под соответствующими лампами после каждого взвешивания, чтобы минимизировать любые, даже минимальные различия в характеристиках спектра.

Рисунок 3. Этот коралл (на керамической плашке) взвешивался на лабораторных весах с точностью до 1/10 миллиграмма.

Содержание хлорофилла также определялось в миллиграммах/кв. метр при помощи волоконно-оптического прибора для измерения хлорофилла (CCM-200, OptiScience), подробнее этот аспект будет рассмотрен в следующей статье.

LED-светильники

Четыре различные спектральные характеристики были получены от ленточных светодиодов. Они были идентифицированы следующим образом: Solar Max (теплый солнечный свет), 6500K (холодный солнечный свет), Custom (визуально похож на спектр металлогалогенидных ламп ~14000K) и 20000K (очень голубой). См. Рисунки 4-11.

Рисунок 4. Спектральный состав лампы 6500K.

Рисунок 5. Спектральный состав лампы 6500K с шагом 10нм.

Рисунок 6. Спектральный состав лампы Solar-Max.

Рисунок 7. Спектральный состав лампы Solar-Max с шагом 10 нм.

Рисунок 8. Спектральный состав лампы 'Custom'.

Рисунок 9. Спектральный состав лампы 'Custom' с шагом 10нм.

Рисунок 10. Спектральный состав лампы 20 000K.

Рисунок 11. Спектральный состав лампы 20 000K с шагом 10нм.

Суточное количество света

Суточное количество света (Daily Light Integral, DLI) – сумма количества фотонов, попадающих на заданную поверхность в течение всего светового периода. Счетчики PAR выдают данные о количестве фотонов, попадающих на заданную поверхность за одну секунду. Процесс напоминает подсчет количества капель дождя, выпадающих за одну секунду, когда нас на самом деле интересует общее количество дождя. Это то, что показывает индикатор DLI, который считается в мольфотоновсм²световой период. DLI легко рассчитывается следующим образом:

DLI = 128 µmolmsec * 60(сек/мин) * 60(мин/час)*12(часов/световой период) ÷ 1,000,000 = 5.53 моль фотонов

Для сравнения, кораллы на мелководье в гавайской заводи получают DLI примерно 22 моль фотонов в феврале в течение светового периода 11.5 часов, и примерно в два раза больше в безоблачный летний день.

Рост кораллов

Показатель выживаемости всех кораллов составил 100%; все кораллы продемонстрировали рост. См. Рисунки 12 - 15.

Рисунок 12. Кораллы восстановились, и уже через две недели был заметен рост.

Рисунок 13. Рост на 7 неделе.

Рисунок 14. Рост случайно выбранного коралла на 74 день.

На Рисунке 15 представлено среднее увеличение веса по 4 группам (n = 10 каж.)

Рисунок 15. Существенных различий показателей роста не было отмечено.

Результаты и обсуждение

После получения результатов возникло больше вопросов, чем ответов в рамках эксперимента. Поскольку кораллы продемонстрировали статистически значительные показатели роста под различными системами при схожей интенсивности освещения (Wijgerde and Laterveer, 2013), и воздействии спектральных характеристик на свето-физиологию (Wijgerde et al., 2014), почему кораллы не продемонстрировали значительных различий? Существует множество гипотез. Возможно, выбранная интенсивность освещения (128 µmolm²sec) была просто слишком низкой и едва превосходила компенсационную точку этой клады зооксантелл (предполагаемая клада - C15, встречается почти исключительно у тихоокеанских Porites. Однако, Вагнер и др. (Wagner et al., 2010) обнаружили гавайские черные кораллы на глубине до 396м (~1300 футов), где уровень освещенности слишком низкий для поддержания процесса фотосинтеза, что увеличивает вероятность того, что союз хозяина и эндосимбионта может не быть мутуалистическим). Еще одна возможность связана с течением. Возможно, скорость потока (установленная как ~3"/сек) была недостаточнойи возникало подобие ситуации голодания.

Основная идея заключается в следующем: низкая интенсивность освещения не оказывает существенного влияния на показатели роста мелководных представителей Porites в условиях данного эксперимента.

Эксперименты, способные ответить на возникшие в результате проведенного исследования вопросы, уже находятся в разработке.

Благодарность

Я хотел бы поблагодарить Ника Клейса и Build My LED (www.buildmyled.com) за предоставление ленточных LED ламп, использованных в рамках данного эксперимента. Также благодарю Dung Duong за проведение статистического анализа.

Первоисточник: advancedaquarist.com
Переведено специально для ReefCentral.ru
Если вы увидели этот материал на другом сайте - значит, он был украден.
Просим сообщать о замеченных фактах на info@reefcentral.ru