Eine kostengünstige Methode zur Messung der In-situ-Primärproduktivität von Periphytongemeinschaften linsenförmiger Wässer

Eine detaillierte In-situ-Messung der Bruttoproduktivität von Periphyton oder einem beliebigen Wassermikroorganismus an einem geeigneten Standort kann das aktuelle Wissen über die Prozesse verbessern, die die Dynamik der Primärproduktivität in lentischen Gewässern steuern. Die wichtigsten Verbesserungen der vorgeschlagenen Methoden sind Nicht-Invasivität, Kosteneffizienz und die Möglichkeit gleichzeitiger Messungen an verschiedenen Orten. Es ermöglicht auch die Sammlung großer Datenbestände ohne zusätzliche Kosten.

Ersetzen Sie den Lastkahn bei der Durchführung der Experimente und verwenden Sie ein aufblasbares Kajak, da es leicht zu transportieren ist. Wählen Sie einen Ort mit einer idealen Tiefe, um den Schwimmer zu verankern. Als nächstes befestigen Sie den zusammengebauten Lastkahn hinter dem Heck des Bootes und senken Sie den Anker vorsichtig entlang der Seite des Bootes.

Richten Sie den Anker aus, indem Sie ihn leicht unter die Wasseroberfläche hängen, so dass der Schwimmer leicht mit dem Anker an die Stelle mit der erforderlichen Tiefe gezogen werden kann. Nachdem Sie die Stelle erreicht haben, lösen Sie den Anker vom Boot und senken Sie ihn auf den Boden, dann befestigen Sie den Lastkahn an der Ankerkette und die Ketten zum Befestigen der Inkubationsflaschen am Lastkahn. Um die Inkubationsflaschen vorzubereiten, befestigen Sie sauerstoffoptische Sensorspots an der Innenwand von transparenten, weithalsigen 0,5-Liter-Flaschen mit gasdichten Verschlüssen und machen Sie dann eine undurchsichtige Schicht für die dunklen Behandlungsflaschen, indem Sie sie mit schwarzem Klebeband umwickeln.

Schneiden Sie ein winziges Loch in die Stelle des platzierten optischen Sensors und stellen Sie sicher, dass das geschnittene Loch etwas kleiner als der Durchmesser des Sensors ist, um zu verhindern, dass Licht in die Flasche eindringt. Legen Sie die Inkubationsflaschen in die tragbare Box und tauchen Sie mit der Box in die jeweilige Tiefe, ohne das Sediment im umgebenden Wasser zu stören. Als nächstes füllen Sie die Proben mit einer langen Pinzette vorsichtig in die Inkubationsflaschen und achten Sie darauf, die Biomasse der Probe nicht zu sehr zu stören.

Wenn die mikrobiellen Matten auf einer festen Oberfläche wie einem kleinen Stein wachsen, geben Sie den ganzen Stein mit intakter Biomasse vorsichtig in die Flasche. Füllen Sie ein Paar helle und dunkle Flaschen mit sauberem Wasser aus der jeweiligen Tiefe ohne Sedimente, um als Blankokontrollen zu dienen. Nachdem Sie sichergestellt haben, dass das Wasser in allen Inkubationsflaschen sauber ist und keine störenden Sedimente enthält, bringen Sie die verschlossenen Flaschen zum Boot, das am schwimmenden Lastkahn verankert ist.

Befestigen Sie die ersten beiden Paar Inkubationsflaschen an den Karabinerhaken an der ersten Kette und messen Sie dann die anfängliche Sauerstoffkonzentration in jeder Flasche mit dem faseroptischen Sauerstoffmessgerät. Befestigen Sie das optische Kabel des Messgeräts an dem in der Flasche montierten Sauerstoffsensor und lesen Sie innerhalb weniger Sekunden die Sauerstoffkonzentration im Messgerät ab und zeichnen Sie den Messwert auf. Unmittelbar nach der Messung die Kette mit den angebrachten Flaschen vorsichtig wieder ins Wasser senken und sicherstellen, dass die Inkubationsflaschen in der gleichen Tiefe platziert werden, aus der die darin platzierte Biomasse entnommen wurde.

Messen Sie nach einer Stunde erneut die Sauerstoffkonzentration, indem Sie jede Kette mit den Flaschen vorsichtig in das Boot ziehen. Zuvor wurde das Ablesen des Sauerstoffwertes demonstriert und die Proben wieder ins Wasser abgesenkt. Nachdem Sie alle Messungen abgeschlossen haben, nehmen Sie die Proben aus den Inkubationsflaschen und schrubben Sie die mikrobielle Matte, die auf der Oberfläche einer harten Substanz wie Stein gewachsen ist, mit einer Zahnbürste oder einem kleinen Messer, dann geben Sie den Inhalt in Plastikflaschen.

Ein Anstieg der Sauerstoffkonzentration im Laufe der Zeit zeigt sich sowohl in den Kontroll- als auch in den Probenflaschen, die Licht ausgesetzt sind, was auf die Nettoproduktivität des Ökosystems hinweist. Dennoch ist die Steigung bei Flaschen mit mikrobiellen Mattenproben deutlich höher. Die zeitliche Veränderung der Sauerstoffkonzentration in den dunklen Flaschen ist die Summe aus autotropher und heterotropher Atmung.

In diesem Fall unterscheidet sich die Steigung der Sauerstoffkonzentration in der Kontrollflasche nicht signifikant von Null. Die Subtraktion der Atmungsraten von der Netto-Ökosystemproduktivität ergibt die Rate der Brutto-Ökosystemproduktivität, und die Daten entsprechen gut der Definition. Eine praktische Anwendung dieser Methode wurde in den Feldern von drei Bergbaufolgeseen erreicht, die die grobe Ökosystemproduktivität der periphytischen Gemeinschaft während der Vegetationssaison zeigen.

Während des Biomasse-Probenahmeprozesses unter Wasser ist es wichtig sicherzustellen, dass keine Luftblasen in den Inkubationsflaschen eingeschlossen bleiben, sobald sie nach dem Hinzufügen der Proben geschlossen werden. Mit diesem Verfahren ist es möglich, den Sauerstoffaustausch zwischen dem Gewässer und jedem Organismus oder einer Gemeinschaft von Organismen einer geeigneten Größe zu quantifizieren. Diese Methode ermöglicht es, die ganzjährige Primärproduktivität ausgewählter Organismen in situ zu untersuchen, indem der natürliche Zustand so weit wie möglich gestaltet wird, wodurch eine bessere Vorstellung von seiner relativen Bedeutung für den gesamten Kohlenstoffstoffwechsel gegeben wird.