Summary
وترد هنا طريقة/مرفق فعال من حيث التكلفة وقابل للنقل لقياس الإنتاجية الأولية للحصائر الميكروبية في ظل درجة الحرارة البيئية الفعلية في الموقع وظروف الإضاءة. يعتمد الإعداد التجريبي على المواد المتاحة على نطاق واسع ويمكن استخدامه في ظل ظروف مختلفة مع توفير مزايا النماذج القائمة على المختبر.
Abstract
يمكن أن يوضح قياس الإنتاجية الأولية في الموقع ل periphyton خلال تدرج موسم النمو التأثير الكمي للدوافع البيئية (تركيز الفوسفور وكثافة الضوء بشكل أساسي) وتكوين الأنواع على الإنتاجية الأولية. الإنتاجية الأولية مدفوعة بشكل أساسي بكثافة الضوء ودرجة الحرارة وتوافر العناصر الغذائية وتوزيع الأنواع الأيونية لنظام الكربونات في أعماق المنطقة ذات الصلة. إنه نظام معقد يصعب محاكاته في المختبر. تسمح هذه البارجة العائمة الرخيصة والقابلة للنقل وسهلة البناء بقياس الإنتاجية الأولية بدقة - مباشرة في ظل الظروف الطبيعية الفعلية. تعتمد المنهجية على قياس الإنتاجية الأولية في الوقت الفعلي باستخدام مستشعرات الأكسجين غير الباضعة المدمجة في عبوات زجاجية محكمة الغلق ، مما يتيح مراقبة تدفق الأكسجين عبر الإنترنت وتوفير رؤى جديدة حول أنشطة التمثيل الغذائي. ويمكن للقياسات الموسمية التفصيلية في الموقع للإنتاجية الأولية الإجمالية للحصائر الميكروبية (أو غيرها من الكائنات القاعية) أن تحسن المعرفة الحالية بالعمليات التي تتحكم في ديناميات الإنتاجية الأولية في المياه العدسية.
Introduction
الإنتاجية الأولية هي المدخل الوحيد للكربون الأصلي في النظم المائية التي تشكل شبكة الغذاء للنظام بأكمله1. ومن ثم ، فإن التقدير الدقيق للإنتاجية الأولية هو خطوة أساسية نحو فهم أداء النظم الإيكولوجية المائية. المناطق الساحلية هي مناطق ذات إنتاجية أولية عالية وتنوع بيولوجي. بالإضافة إلى العوالق النباتية ، يفترض أن periphyton (المشار إليها فيما يلي باسم الحصائر الميكروبية) والطحالب الكبيرة تساهم بشكل كبير في الإنتاجية الأولية في المناطق الساحلية2. نظرا لنمط حياتهم اللاطئ وعدم التجانس المكاني الكبير ، فإن القياس الكمي للإنتاجية الأولية ليس بالأمر الهين.
الإنتاجية الأولية مدفوعة بشكل أساسي بكثافة الضوء ودرجة الحرارة وتوافر العناصر الغذائية وتوزيع الأنواع الأيونية لنظام الكربونات في أعماق المناطق euphotic 3,4. يؤثر العمق بشكل ملحوظ على التوزيع المكاني للحصائر الميكروبية. يجب على المجتمعات الميكروبية التعامل مع الآثار الضارة للإشعاع العالي والتغيرات الموسمية الواضحة في درجات الحرارة في الأعماق الضحلة ومع انخفاض كثافة الضوء في أعماق أكبر. بالإضافة إلى تدرج العمق ، تولد التفاعلات الغذائية الديناميكية أنماطا مكانية متعددة ومعقدة بمقاييس مختلفة5. هذا النظام المعقد معقد للمحاكاة في المختبر. الطريقة الأكثر دقة لاستنتاج النشاط الأيضي للمنتجين الأوليين الفرديين من المناطق الساحلية هي إجراء تجارب في الموقع.
تعتمد المنهجية المقدمة في هذه الورقة على طريقة الغرفة التقليدية2،6،7 ، جنبا إلى جنب مع بارجة عائمة منخفضة التكلفة قابلة للنقل وسهلة البناء. وهذا يسمح بقياس الإنتاجية الأولية على أعماق مختلفة تحت طيف الضوء الطبيعي ودرجة الحرارة والتوزيع المختلف للأنواع الأيونية لنظام الكربونات مع العمق. تعتمد الطريقة على مبدأ الضوء مقابل أكسجين الزجاجة المظلمة ، والذي تم استخدامه لأول مرة لقياس التمثيل الضوئي للعوالق النباتية 6 ولا يزال يستخدم بشكل شائع 6,7. يقارن معدل التغير في الأكسجين في الزجاجات المحفوظة في الضوء (والذي يتضمن تأثيرات الإنتاجية الأولية والتنفس) مع تلك الموجودة في الظلام (التنفس فقط)8. تستخدم الطريقة تطور الأكسجين (التمثيل الضوئي) كبديل للإنتاجية الأولية. المتغيرات المقاسة هي صافي إنتاجية النظام الإيكولوجي (NEP ، كتغيير في تركيز O 2 بمرور الوقت في ظروف الإضاءة) وتنفس النظام البيئي (RE ، كتغيير في تركيز O2 بمرور الوقت في الظلام). الإنتاجية الإجمالية للنظام الإيكولوجي (GEP) هي حساب الفرق بين الاثنين (الجدول 1). يستخدم مصطلح «النظام البيئي» هنا للدلالة على أن الزهرة المحيطة تتكون من كائنات ذاتية التغذية وغير ذاتية التغذية. يتمثل أهم تحسين في طريقة الغرفة التقليدية هذه في استخدام مستشعرات بصرية للأكسجين غير الغازية وتحسين طريقة العوالق الأساسية هذه لقياس الإنتاجية الأولية المحيطة.
تم وصف هذه التقنية في مثال قياس الحصائر الميكروبية في المنطقة الساحلية لبحيرات ما بعد التعدين الناشئة حديثا في جمهورية التشيك - ميلادا ، موست ، وميدار. يتم تحديد النشاط الأيضي للحصائر الميكروبية باستخدام القياس المباشر في الموقع لتدفقات O2 التي يتم إجراؤها مباشرة على أعماق محددة ، حيث تحدث المجتمعات المدروسة بشكل طبيعي. يتم قياس النشاط غير المتجانس والضوئي في زجاجات زجاجية مغلقة مزودة بأجهزة استشعار الأكسجين البصري غير الغازية. تكتشف هذه المستشعرات الضغط الجزئي للأكسجين باستخدام مضان الأصباغ الحساسة للضوء. يتم تعليق الزجاجات ذات الحصائر الميكروبية وتحضينها على جهاز عائم في الأعماق المناسبة. تم قياس تركيز الأكسجين داخل الزجاجات بشكل مستمر خلال فترة النهار من القارب الصغير.
يتم جمع عينات من الحصائر الميكروبية السليمة ووضعها في زجاجات حضانة محكمة الغلق على أعماق محددة من قبل الغواصين. تم تجهيز كل زجاجة بجهاز استشعار دقيق للأكسجين البصري غير الباضع ، والذي يراقب إنتاجية / استهلاك O2 بمرور الوقت. تتم جميع القياسات في خمسة أزواج مظلمة / فاتحة مكررة في كل عمق. يتم قياس درجة الحرارة وشدة الإشعاع النشط ضوئيا (PHAR) على أعماق كل منها طوال فترة الحضانة. بعد 6 ساعات من الحضانة في الموقع (ساعات النهار) ، يتم حصاد الحصائر الميكروبية من الزجاجات وتجفيفها. يتم تطبيع تدفقات O2 إلى الكتلة الحيوية الميكروبية. كعنصر تحكم ، يتم تصحيح التدفقات للتغيرات في تركيز O2 في زجاجات منفصلة مانعة لتسرب الغاز الفاتح والداكن (أدوات تحكم فارغة) تحتوي على مياه البحيرة بدون الكتلة الحيوية للحصيرة الميكروبية. فيما يلي إرشادات مفصلة لبناء البارجة العائمة وإجراء التجربة بأكملها خطوة بخطوة. تقدم هذه الورقة أيضا نتائج تمثيلية من قياسات الحصائر الميكروبية على عمقين (1 م و 2 م) ، مع خمس نسخ متماثلة في كل عمق. تم قياس درجة الحرارة الفعلية وشدة الضوء خلال التجربة بأكملها باستخدام أجهزة تسجيل البيانات.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
ملاحظة: قبل أخذ العينات، حدد درجة النسخ المتماثلة بناء على احتياجات المشروع الإجمالية أو التصميم الإحصائي أو الكمية المتوقعة من تباين العينة. تم اقتراح خمسة أزواج مكررة من زجاجات الحضانة الفاتحة والداكنة للتحليل الإحصائي الدقيق ولحساب فقدان العينات المحتمل أو كسرها. تم تصميم البارجة التجريبية العائمة الموصوفة لتحمل خمس نسخ مكررة بالإضافة إلى زوج واحد من عناصر التحكم الفارغة. انظر الشكل 1 للحصول على رسم فني للبارجة التجريبية.
الشكل 1: الرسومات الفنية للبارجة التجريبية والعوامة الجانبية. (أ) المنظر العلوي: يتكون إطار البارجة من أربع قطع جانبية بزاوية الألومنيوم L (أزرق) متصلة ببعضها البعض بأربعة قضبان مسطحة من الألومنيوم (رمادي). يتم تثبيت عوامات XPS (الوردي) على الإطار عند نقطتين ، كل واحدة على قطع الألومنيوم المتوازية. يتم إرفاق سلاسل زجاجات الحضانة بالإطار على كلا الجانبين باستخدام خطافات مفاجئة في ثقوب مسبقة الحفر (أسهم حمراء) مع 550 مم من الفصل بينهما. تم تزويد السلاسل بخطافات مفاجئة على مسافات 1 م و 2 م لربط زجاجة الحضانة (اختر موضع الخطافات المفاجئة وفقا للعمق التجريبي). يتم تثبيت المرساة الخرسانية على مقدمة البارجة ، حيث يسمح البروز البالغ 25 مم بفتحتين محفورتين مسبقا (رؤوس أسهم صفراء) لتكون بمثابة نقطة ربط لسلسلة المرساة وسفينة الأبحاث. يتم تجميع الإطار أو تفكيكه بسهولة عبر المفاصل المتوازية بين قطع زاوية الألومنيوم الأربعة (رؤوس الأسهم الخضراء). (ب) يظهر المنظر الجانبي السلاسل المعلقة مع زجاجات حضانة معلقة ومرساة خرسانية (مربع بني). (C) تعويم XPS الجانبي: يتم ربط قطع L ذات الزاوية المتوازية من الألومنيوم (الأزرق) بقضبان مسطحة عمودية من الألومنيوم (رمادي). أسفل قسم العارضة ، يتم تثبيت تعويم XPS (الوردي) بأحجام الفتحات اللازمة المشار إليها (4 مم). يتم إرفاق السلاسل المعلقة بخطافات مفاجئة في ثقوب 8 مم (رأس سهم أحمر). عند مقدمة البارجة ، يتم حفر ثقبين مقاس 8 مم في الألمنيوم المتدلي ، أحدهما لتأمين المرساة على البارجة (رأس السهم الأصفر) والآخر لإرساء سفينة الأبحاث على البارجة (أزرق). الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
1. بناء البارجة التجريبية
ملاحظة: تتكون البارجة العائمة من قسمين متساويين مثبتين معا ، مما يسمح بسهولة التجميع / التفكيك. يمكن شراء جميع الأجزاء المستعملة من أي سوق هواية أو متجر لبيع مواد البناء.
- أولا ، قم بتجميع إطار البارجة عن طريق ربط أربع قطع من الألومنيوم بزاوية L (40 مم × 40 مم × 3 مم ؛ طول 2000 مم) معا باستخدام أربعة قضبان مسطحة من الألومنيوم (40 مم × 3 مم × 350 مم) ، 16 برغيا (4 مم × 15 مم مع صواميل سداسية) ، و 32 غسالة (4 مم × 10 مم).
ملاحظة: تظهر مسافة وموضع القضبان المسطحة في الرسم الفني في الشكل 1 أ. يظهر المرفق التفصيلي للعوامات بالقضبان الجانبية المسطحة في الشكل 1 ب. - للانضمام إلى القسمين المتساويين من الإطار ، استخدم أربعة براغي مقاس 4 مم × 15 مم مع صواميل مجنحة وثمانية غسالات مقاس 4 مم × 10 مم لربط مقاطع L بزاوية الألومنيوم معا في النهايات (الشكل 1 أ ، الأسهم الخضراء).
- استخدم خمس قطع من مادة البوليسترين المبثوق (XPS) (500 مم × 200 مم × 150 مم) ، وعشرة براغي 10 مم × 170 مم مع صواميل سداسية ، وعشرين غسالات 10 مم × 50 مم لتحضير خمس عوامات من البوليسترين المبثوق (500 مم × 200 مم × 150 مم لكل منهما). قم بتوصيل العوامات بالإطار عند خمس نقاط موضحة في الرسم الفني (الشكل 1 أ).
- حفر ثقوب في الإطار (انظر الأسهم الحمراء في الشكل 1A التي تحدد مواقع ومسافات ثقوب السلاسل). قم بتوصيل السلاسل الفولاذية بطول 12 مترا (قطر السلك 3 مم ، وصلة داخلية 5.5 مم × 26 مم) لزجاجات الحضانة بالثقوب الموجودة في الإطار باستخدام خطافات كارابين فولاذية (50 مم × 5 مم). تزويد كل سلسلة بأزواج من الخطافات المفاجئة (50 مم × 5 مم) لتركيب زجاجات الحضانة بالعمق المطلوب وفقا للتصميم التجريبي. في هذه الحالة ، كانوا يجلسون على عمق 1 متر و 2 متر.
- بالنسبة للمرساة ، املأ دلو سعة 15 لترا بالخرسانة. أدخل مسمار العين في الخرسانة واتركها تجف دون عائق. اربط السلسلة الفولاذية بطول 5 أمتار بالخطاف. قم بتأمين المرساة في الفتحة المحفورة مسبقا على قوس البارجة (المميزة بأسهم صفراء في الشكل 1 أ ، ب).
ملاحظة: الرسومات الفنية مع وصف التجميع موضحة في الشكل 1A-C. يوضح الشكل 2 صورة البارجة التجريبية المجمعة. يوضح الشكل 3 ارتباط زجاجات الحضانة بالسلسلة.
الشكل 2: بارجة تجريبية مجمعة. صورة للبارجة التجريبية المجمعة. تظهر رؤوس الأسهم الحمراء ثقوب ربط السلاسل بزجاجات الحضانة. تشير رؤوس الأسهم الخضراء إلى المكان الذي يتم فيه ربط نصفي العوامة معا. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 3: زجاجات الحضانة. صورة لزوجين من زجاجات الحضانة الداكنة والخفيفة معلقة على عمق 1 متر. زوج واحد من الزجاجات يحتوي على عينة من الحصائر الميكروبية السليمة التي لا تزال تنمو على الحجر (رأس السهم الأحمر). والثاني هو الزجاجة الفارغة مع مياه البحيرة من العمق المعني. يشير رأس سهم أصفر إلى بقعة مستشعر الأكسجين المتصلة بالجدار الداخلي لزجاجة الحضانة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
2. التثبيت في الميدان
- يقترح استخدام قوارب الكاياك القابلة للنفخ لوضع البارجة وإجراء التجارب لأنها قابلة للنقل بسهولة.
- حدد مكانا بعمق مثالي لتثبيت العوامة. اختر العمق بحيث تكون زجاجات الحضانة السفلية على ارتفاع 2 متر على الأقل فوق القاع لتجنب إزعاج الرواسب في عمود الماء حول زجاجات الحضانة.
- نعلق البارجة المجمعة خلف مؤخرة القارب. قم بخفض المرساة بعناية على طول جانب القارب وقم بمحاذاتها بحيث تتدلى قليلا تحت سطح الماء بحيث يمكن سحب العوامة بسهولة مع المرساة إلى البقعة بالعمق المطلوب.
- قم بفك المرساة من القارب ، وقم بخفضها إلى الأسفل ، وقم بتأمين البارجة بسلسلة المرساة.
- تأمين السلاسل لربط زجاجات الحضانة إلى البارجة.
3. إعداد زجاجة الحضانة
- استخدم الزجاجات الشفافة ذات العنق العريض سعة 0.5 لتر مع موانع تسرب مانعة للغاز.
ملاحظة: من الممكن ضبط حجم الزجاجات ولكن تذكر زيادة تعويم البارجة بمزيد من ألواح البوليسترين أيضا. يمكن للبارجة الموصوفة هنا أن تحمل بشكل موثوق 24 زجاجة زجاجية سعة 0.5 لتر. - قم بتوصيل بقع مستشعر الأكسجين البصري بالجدار الداخلي لكل زجاجة.
- أضف طبقة معتمة إلى زجاجات المعالجة الداكنة عن طريق لفها بشريط كهربائي أسود.
- قطع حفرة صغيرة في بقعة مع الاستشعار البصري. لمنع دخول الضوء إلى الزجاجة ، اجعل الفتحة أصغر قليلا من قطر المستشعر.
ملاحظة: أي طبقة معتمة تمنع الضوء من دخول الزجاجة ستعمل أيضا. ميزة الشريط الكهربائي الأسود هي أنه يقاوم التآكل ولا يتقشر في الماء.
4. جمع العينات والتعامل معها
ملاحظة: يقوم الغواصون بالجمع اليدوي للعينات في المياه العميقة. في المياه الضحلة ، يمكن القيام بذلك عن طريق الغطس أو الخوض في الماء.
- ضع زجاجات الحضانة في الصندوق المحمول.
- الغوص مع المربع إلى العمق المعني. تجنب إزعاج الرواسب في المياه المحيطة.
- املأ زجاجات الحضانة بالعينات بعناية. حاول إزعاج الكتلة الحيوية للعينة بأقل قدر ممكن ، على سبيل المثال ، باستخدام ملاقط طويلة. إذا نمت الحصائر الميكروبية على سطح صلب ، مثل حجر صغير ، فقم بنقل الحجر بالكامل بعناية مع الكتلة الحيوية السليمة إلى الزجاجة.
ملاحظة: تجنب جمع الأحجار الكبيرة عندما تنمو حصائر أخذ العينات على الحجارة - يمكن كسر الزجاجات أثناء مزيد من التلاعب. - املأ زوجا واحدا من الزجاجات الفاتحة / الداكنة بالماء النظيف من الأعماق المعنية لتكون بمثابة عناصر تحكم فارغة.
ملاحظة: تعمل الزجاجات التي لا تحتوي على عينة periphyton كعنصر تحكم يحدد إنتاج / استهلاك الأكسجين لكائنات المياه المحيطة. يضمن أن صافي الإنتاجية الأولية أو الإجمالية المحسوبة ل periphyton غير متحيزة. - تأكد من أن المياه في جميع زجاجات الحضانة نظيفة ولا تحتوي على رواسب مزعجة.
- أغلق الزجاجات وأحضرها إلى القارب الراسية على البارجة العائمة.
5. قياس الإنتاجية الأولية
ملاحظة: يأخذ الشخص الجالس في القارب الصندوق من الغواص وينفذ الخطوات التالية.
- قم بتوصيل أول زوجين من زجاجات الحضانة بالخطافات المفاجئة في السلسلة الأولى.
- قم بقياس تركيز الأكسجين الأولي في كل زجاجة باستخدام مقياس الأكسجين بالألياف الضوئية. قم بتوصيل الكبل البصري للعداد بمستشعر الأكسجين المثبت داخل الزجاجة وعلى الفور (في غضون ثوان قليلة) اقرأ تركيز O2 بدون تلامس (من خلال جدار الزجاجة). سجل القيمة المقاسة.
ملاحظة: وقت المناولة قصير. من أخذ الزجاجات من الغواصين إلى الإعداد الأولي إلى العمق المعني ، يستغرق الأمر بضع دقائق فقط. - بعد ذلك مباشرة ، قم بخفض السلسلة بعناية مع الزجاجات المرفقة مرة أخرى في الماء. تأكد من وضع زجاجات الحضانة على نفس عمق الكتلة الحيوية التي تم وضعها فيها.
- قم بإجراء قياس آخر من السفينة بعد 1 ساعة (انظر الملاحظة أدناه). اسحب بعناية كل سلسلة مع الزجاجات إلى القارب ، واقرأ قيمة الأكسجين عن طريق توصيل الكبل البصري بالمستشعر ، وخفض العينات في الماء مرة أخرى.
ملاحظة: اضبط الوقت بين القياسات الفردية أثناء الحضانة وفقا لشدة إنتاجية / استهلاك O2 للعينات لتجنب التشبع الزائد للزجاجات. - كرر هذا الإجراء أربع أو خمس مرات على الأقل مع جميع أزواج الزجاجات.
ملاحظة: يوضح الشكل 4 الإعداد الكامل للتجربة في الحقل.
الشكل 4: مخطط الإعداد التجريبي في الحقل. رسم توضيحي للبارجة التجريبية الراسية على سطح البحيرة. يتم تعليق زجاجات الحضانة (0.5 لتر) مع الكتلة الحيوية حصيرة الميكروبية على عمقين مختلفين (1 م و 2 م). جمع الغواصون عينات من الحصائر الميكروبية مباشرة في زجاجات الحضانة على الأعماق المناسبة. يتم قياس تركيز الأكسجين في زجاجات فردية من السفينة. يتم سحب الزجاجات من الماء. يتم قياس قيمة تركيز الأكسجين في بضع ثوان عن طريق توصيل كابل بصري بجهاز استشعار الأكسجين. ثم يتم إنزال الزجاجات بعناية مرة أخرى في الماء. يستغرق الإجراء الكامل لقياس زوجين من زجاجات الحضانة من عمقين ~ 2 دقيقة. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
6. تحليل العينات
- بعد انتهاء القياسات ، خذ العينات مباشرة من الزجاجات ، وانقل الكتلة الحيوية للحصيرة الميكروبية إلى القوارير البلاستيكية الصغيرة. إذا نمت الحصائر على ركائز صلبة (مثل الحجارة) ، افركها بفرشاة أسنان أو سكين صغير.
- في المختبر ، قم بتصفية كل نسخة متماثلة من خلال مرشحات الألياف الزجاجية الموزونة مسبقا لتحديد الوزن الجاف9.
7. تحليل البيانات
- خلال فترة الحضانة ، قم بقياس تركيز الأكسجين في الزجاجات الفاتحة والداكنة وقارنه بتركيز الأكسجين في عمود الماء عند ملء الزجاجات.
ملاحظة: التغير في الأكسجين في الزجاجة الخفيفة بمرور الوقت هو النتيجة المجمعة لإنتاجية النظام البيئي الإجمالية (GEP) والتنفس من قبل جميع الكائنات الحية في الزجاجة (autotrophs و heterotrophs من المياه المحيطة والمجتمع المحيطي). يقيس انخفاض الأكسجين في الزجاجة المظلمة الخسائر التنفسية لكل من الكائنات الذاتية التغذية وغير الذاتية التغذية. التغير في تركيز الأكسجين في عنصر التحكم (أي الزجاجات التي لا تحتوي على periphyton) هو فقط نتاج الكائنات غير الذاتية التغذية أو ذاتية التغذية في المياه المحيطة. تم تقدير إنتاجية Periphyton والتنفس عن طريق طرح إنتاجية المياه المحيطة والتنفس المقاسة في زجاجات الحضانة الفارغة. - لاحظ تركيز O2 في نسبة تشبع الأكسجين (أي معايرة مستشعرات الأكسجين إلى 0٪ و 100٪ تشبع الأكسجين). قبل تقدير الإنتاجية الأولية ، قم بتحويل البيانات الأولية (
) إلى وحدة معقولة.
ملاحظة: في هذه الدراسة ، يتم تحويل البيانات إلى مليمول من O2 لكل جرام من المادة العضوية (OM) من كتلة periphyton على أساس الوزن الجاف ، وفقا ل Benson و Krause10.- احسب التحويل باستخدام المعادلة (1):
(1)
حيث Cp هو تركيز O 2 في الماء (mg (O 2) L-1) عندما يكون مشبعا بالكامل بواسطة O 2 ، VBottle هو حجم الزجاجة في مل ، VStones هو الحجم الذي يشغله الحجر في مل ، هو وزن كتلة periphyton في g ، و 32 هو الوزن المولي ل O 2. - احسب Cp باستخدام المعادلة (2):
(2)
حيث Cs هو التركيز القياسي O2 ، P هو الضغط الجوي على سطح البحيرة ، Pw هو الضغط الجزئي لبخار الماء على سطح البحيرة ، و ω هي كثافة الماء. - احسب Cs و ω و P و P w من المعادلات التجريبية المحددة مسبقا (3-6) عندما يكون ارتفاع البحيرة (h بالكيلومتر) ودرجة حرارة الماء على سطح البحيرة (t في درجة مئوية) معروفين:
(3)
(4)
(5)
(6)
ملاحظة: من المعادلات (1-6) ، من الواضح أن تركيز O2 المحسوب هو الأكثر دقة للأعماق الضحلة. مع زيادة العمق ، يصبح التركيز المحسوب أكثر تحيزا من حيث التركيز المطلق. إنه مثالي عندما يكون معدل تغير تركيز الأكسجين على طول العمق معروفا لكل بحيرة بحيث يمكن تصحيح تركيز O2 المطلق إذا لزم الأمر. بمجرد حساب تركيز O 2 ، يمكن استخدام تغييره بمرور الوقت لحساب تدفقين مختلفين من O2 في حالتين مختلفتين. وفي ظل ظروف الإضاءة، تتناسب الإنتاجية الصافية للنظام الإيكولوجي (NEP) تناسبا مباشرا مع التغير في تركيز O2 بمرور الوقت (انظر أدناه). يستخدم مصطلح «النظام البيئي» هنا للدلالة على أن الزهرة المحيطة تتكون من كائنات ذاتية التغذية وغير ذاتية التغذية. في الظلام ، يتناسب التغير في تركيز O2 بمرور الوقت مع مجموع الخسائر التنفسية للكائنات ذاتية التغذية وغير ذاتية التغذية ، وبالتالي تحديد تنفس النظام البيئي (RE). يحدد الفرق بين NEP و RE إجمالي إنتاجية النظام البيئي (GEP). وإذا كانت الخسائر التنفسية للجزء غير المتجانس من المجتمع المحلي لا تذكر، يصبح GEP مساويا لإنتاجية النظام الإيكولوجي الإجمالية.
- احسب التحويل باستخدام المعادلة (1):
- أوجد معدل تغير تركيز O2 بمرور الوقت عن طريق الانحدار متعدد الحدود من الدرجة الثالثة ، كما هو موضح في المعادلة (7).
(7)
حيث A 0 هو تركيز O 2 في الوقت صفر و A 1-A2 هي معاملات الانحدار متعدد الحدود.
ملاحظة: يتم استخدام الدالة كثيرة الحدود لأنها يمكن أن تكون بمثابة تقريب لأي معادلة تفاضلية. وبالتالي ، ليس من الضروري معرفة العلاقة الوظيفية الدقيقة بين تركيز O2 والوقت. لذلك ، لا يلزم التحكم في أي افتراض مرتبط بالعلاقة الوظيفية (على سبيل المثال ، الخطية). بحكم التعريف ، يحدد المصطلح الثاني للانحدار متعدد الحدود ، A 1 معدل تغير تركيز O 2 في الوقت صفر (أي المعدل الفوري) ، وهو مستقل عن A0 ، وبالتالي ، تركيز O 2 المطلق في الوقت صفر. لهذا السبب ، لا يتأثر تقدير تدفق O 2 بالتحيز في حسابات تركيز O2 المطلقة الناتجة عن تغير الضغط عبر تدرج العمق. يحتوي A 1 على وحدات O2 (mmol g (OM) -1) لكل مرة (1 ساعة في هذه الدراسة).- احسب A1 ، محسوبا بشكل منفصل للزجاجات مع أو بدون التعرض للضوء والتي تحتوي على الكتلة الحيوية للحصيرة الميكروبية (أي V Stones > 0) ولزجاجات التحكم مع أو بدون التعرض للضوء وتحتوي على مياه مجانية (أي V Stones = 0).
ملاحظة: بتعيين رموز
معاملات الانحدار المختلفة هذه ، و ، 
و ، على التوالي ، 
يمكن كتابة المعادلة (8) لحساب GEP للإنتاجية على 
النحو التالي:
(8.1)
(8.2)
(8.3)
ويعرف المصطلح صافي إنتاجية النظام الإيكولوجي (الشكل 5 ألف؛ أي صافي إنتاجية الأكسجين)، ويمثل المصطلح
مجموع التنفس الذاتي التغذية وغير الذاتية التغذية (الشكل 5 باء؛ RE ، أي بافتراض أن كلا التنفسين متشابهان في ظل ظروف الظلام والضوء). - اطرح R من NEP للحصول على GEP (الشكل 5C).
ملاحظة: تفترض المعادلة (8) ضمنيا أن وكلاهما موجب وكلاهما سالب. إذا كانت إيجابية ، فتحقق من البيانات الأولية بعناية بحثا عن القيم المتطرفة. يمكن أن تكون سلبية نظريا لأن خسائر الجهاز التنفسي الناجمة عن النشاط غير المتجانس يمكن أن تكون أعلى من نشاط التمثيل الضوئي.
- احسب A1 ، محسوبا بشكل منفصل للزجاجات مع أو بدون التعرض للضوء والتي تحتوي على الكتلة الحيوية للحصيرة الميكروبية (أي V Stones > 0) ولزجاجات التحكم مع أو بدون التعرض للضوء وتحتوي على مياه مجانية (أي V Stones = 0).
) إلى وحدة معقولة.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
معاملات الانحدار المختلفة هذه ، و ، 
و ، على التوالي ، 
يمكن كتابة المعادلة (8) لحساب GEP للإنتاجية على 
النحو التالي:
(8.1)
(8.2)
(8.3)
مجموع التنفس الذاتي التغذية وغير الذاتية التغذية (الشكل 5 باء؛ RE ، أي بافتراض أن كلا التنفسين متشابهان في ظل ظروف الظلام والضوء).Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
الشكل 5: الإنتاجية الصافية والإجمالية للنظام الإيكولوجي للحصائر الميكروبية أثناء النهار. (أ) إنتاجية النظام الإيكولوجي لشبكة الزجاجات الخفيفة: بيانات الدورة الزمنية لصافي إنتاجية الأكسجين للحصائر الميكروبية من الزجاجات الخفيفة. تم قياس تغير تركيز الأكسجين في زجاجات الحضانة بعد 1 ساعة خلال النهار. الدوائر الرمادية: زجاجات مع عينات من الحصير الميكروبية. الدوائر البيضاء: زجاجات فارغة مع مياه البحيرة فقط. ب: التنفس بالزجاجة الداكنة: مجموع التنفس الذاتي التغذية وغير الذاتية التغذية من الزجاجات الداكنة. تم قياس التغير في تركيز الأكسجين في زجاجات الحضانة بعد 1 ساعة خلال فترة النهار. الدوائر الرمادية: زجاجات مع عينات من الحصير الميكروبية. الدوائر البيضاء: زجاجات فارغة مع مياه البحيرة فقط. (ج) مقارنة صافي إنتاجية النظام الإيكولوجي والتنفس والإنتاجية الإجمالية للنظام الإيكولوجي: يؤدي طرح معدلات التنفس من صافي معدلات إنتاجية النظام الإيكولوجي إلى إجمالي إنتاجية النظام الإيكولوجي للكتلة الحيوية للحصائر الميكروبية. الاختصارات: NEP = صافي إنتاجية النظام الإيكولوجي ؛ RE = التنفس. GEP = إجمالي إنتاجية النظام الإيكولوجي. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
يظهر رسم تخطيطي لإعداد البارجة العائمة التجريبية وزجاجات الحضانة في الشكل 1 والشكل 2 والشكل 3. يوضح الشكل 4 كيف يمكن إعداد التجربة في الميدان. ويبين الشكل 5 مجموعة البيانات التمثيلية المستخدمة لحساب صافي الإنتاجية النهائية والإجمالية للنظم الإيكولوجية. في الشكل 5 أ ، يظهر التغير في تركيز O 2 (أي إعادة حسابه إلى مليمول (O2) g (OM) -1) بمرور الوقت للزجاجات التي تحتوي على (يشار إليها باسم "عينة") أو بدون (يشار إليها باسم "التحكم") الحصائر الميكروبية التي تعرضت للضوء. الزيادة في تركيز O2 واضحة في المجموعة الضابطة وكذلك في العينة. ومع ذلك ، فإن منحدر الزيادة أعلى بكثير في الزجاجات ذات الحصائر الميكروبية. يظهر أن إشارة نشاط الحصيرة الميكروبية يمكن اكتشافها في الخلفية.
الأمر نفسه ينطبق على البيانات من الزجاجات المحفوظة في الظلام ، والتي تظهر في الشكل 5 ب. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، لا يختلف ميل تركيز O2 بمرور الوقت في عنصر التحكم اختلافا كبيرا عن الصفر. يوضح الشكل 5C منتجات البيانات الموضحة في الشكل 5A ، B ، صافي إنتاجية النظام البيئي (NEP) والتنفس (RE) ، على التوالي. بحكم التعريف ، يجب أن يكون الأول إيجابيا والأخير سلبيا. البيانات تتوافق مع التعريف بشكل جيد. ومن ثم فإن مجموع NPP و RE هو إجمالي إنتاجية النظام الإيكولوجي (GEP). لاحظ أن خطأ GEP يزداد لأنه الجذر التربيعي للمجاميع التربيعية للأخطاء المحسوبة ل NEP و RE. ينتج كل حدث قياس سلسلة من تركيزات O2 خلال النهار لكل زجاجة من زجاجات الحضانة المراقبة ، والتي تعد الأساس لتقدير الإنتاجية الصافية والإجمالية للنظام البيئي. يوضح الشكل 5 أ بيانات الدورة الزمنية لصافي إنتاجية الأكسجين (التمثيل الضوئي والتنفس) للحصائر الميكروبية من زجاجات الضوء. يوضح الشكل 5B بيانات الدورة الزمنية لتنفس الحصائر الميكروبية من الزجاجات الداكنة. وبطرح معدلات التنفس من صافي إنتاجية النظام الإيكولوجي ينتج عنه معدلات الإنتاجية الإجمالية للنظم الإيكولوجية (الشكل 5 جيم). يوضح الشكل 6 النتائج التي تم الحصول عليها من التطبيق العملي للطريقة في هذا المجال. تم قياس الإنتاجية الإجمالية للنظام الإيكولوجي للمجتمع المحيط بالنباتات في ثلاث بحيرات ما بعد التعدين في الجمهورية التشيكية خلال موسم الغطاء النباتي.
الشكل 6. الإنتاجية الإجمالية للنظام الإيكولوجي للمحيط في ثلاث بحيرات ما بعد التعدين. مثال على التباين الموسمي للإنتاجية الإجمالية للنظام الإيكولوجي (GEP) للكتلة الحيوية المحيطة بالنباتات في ثلاث بحيرات ما بعد التعدين في الجمهورية التشيكية (ميلادا ، موست ، ميدارد). الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
| تقدير | |||
| وحدة تجريبية | O2 وكيل التدفق | ميكرومول O2 جم OM-1 h-1 | حد ذاته |
| زجاجة خفيفة | صافي إنتاجية النظام الإيكولوجي (NEP) | 38.6 | 1.98 |
| زجاجة داكنة | تنفس النظام البيئي (RE) | -18.1 | 2.3 |
| الإنتاجية الإجمالية للنظام الإيكولوجي (GEP) | 53.8 | 13.6 | |
الجدول 1: جدول موجز للنتائج. نتائج الانحدار الخطي محسوبة كمتوسط وخطأ قياسي. متوسط قيم التقدير من خمس نسخ مكررة من زجاجات الحضانة الداكنة والخفيفة. SE = خطأ قياسي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
تعتمد المنهجية الموضحة في هذه الورقة على مبدأ تقنية أكسجين الزجاجة الفاتحة والداكنة بالاقتران مع التقنية غير الباضعة لقياس تركيز O2 باستخدام مستشعرات الأكسجين البصرية. يسمح هذا النظام بالقياس المتوازي لإعدادات الحضانة المختلفة حيث يمكن نقل الألياف الضوئية لقياس O2 بسرعة من زجاجة إلى زجاجة. ويمكن أن تختلف المجتمعات القاعية من أعماق مختلفة في التكوين التصنيفي والإنتاجية؛ يمكن أن يؤدي قياسها في وقت واحد بطريقة متوازية إلى توفير الوقت وجعل النتائج أكثر دقة ، مما يتيح حساب ملفات تعريف كاملة العمق حيث ينمو periphyton. تتيح مستشعرات الأكسجين غير الغازية المدمجة في قوارير الاهتزاز مراقبة تدفق الأكسجين في الوقت الفعلي.
يسمح الإعداد التجريبي المصمم بقياس الإنتاجية الأولية للمجتمعات الميكروبية في الأعماق المعنية حيث تحدث المجتمعات بشكل طبيعي ، والتي يصعب محاكاتها في المختبر (الضغط المناسب ، وتتبع التغيرات في المسار النهاري لدرجة الحرارة وشدة الضوء في الموقع ، وتوافر المغذيات المختلفة). التحسينات الرئيسية في الطريقة المقترحة هي عدم التدخل الجراحي ، والفعالية من حيث التكلفة ، وإمكانية إجراء قياسات متزامنة متعددة في موقع إحداثي واحد بالقرب من مكان جمع العينات. هذه الطريقة صديقة للبيئة حيث يمكن استخدام جميع المواد بشكل متكرر. كما أنه يتيح جمع مجموعات بيانات كبيرة دون نفقات إضافية. كما أن إدخال مجسات O 2 عالية الحساسية (أي حد الكشف 15 جزء في البليون ، دقة 0.1٪ من 0.04 مجم O2 L-1) يحول أيضا استخدام الطريقة إلى بيئات مائية أقل إنتاجية.
ومع ذلك ، فإن الطريقة المقترحة لها أيضا قيود مرتبطة بطبيعة الترتيب التجريبي. القيد الأول هو إمكانية فرط التشبع O2 للزجاجات المغلقة. يحدث هذا بشكل خاص خلال الأيام المشمسة إذا تم تحضين الكتلة الحيوية عالية الإنتاجية. يمكن أن يؤدي إلى التقليل من التمثيل الضوئي الناجم عن الذوبان غير الكامل ل O2 في الماء7. يمكن أن تؤدي التركيزات العالية من O2 أيضا إلى إلغاء تنشيط PSII11. لتجنب التشبع الفائق ، يوصى بشدة بإجراء تجارب أولية تركز على تحسين كمية الكتلة الحيوية. ثانيا ، يمكن أن يكون تبادل الغازات المنتجة محدودا بالطبقة الحدودية المنتشرة السميكة للحصيرة المحيطية. جنبا إلى جنب مع الظروف الراكدة داخل زجاجات الحضانة ، يمكن أن يؤدي إلى التقليل من الإنتاجية. ومع ذلك ، في إطار المنهجية الموصوفة ، يتم التلاعب بزجاجات الحضانة كل ساعة عند سحبها من الماء خلال وقت القياس وخفضها في ذلك الوقت. أثناء الحضانة ، يمكن أن يصبح مجتمع التغذية الذاتية محدودا أيضا بسبب الكربون غير العضوي المذاب (DIC) ، مما يتسبب في تباطؤ الإنتاج. لذلك ، فإن الزيادة في O2 ليست خطية طوال فترة الحضانة. عادة ، يتم حل المشكلة عن طريق تحديد المنطقة الخطية فقط من O2 إلى علاقة الوقت لحساب المعدل. هنا ، استخدمنا الانحدار متعدد الحدود من الدرجة الثالثة ، والذي يعمل كتقريب لأي دالة قابلة للاشتقاق تحدد معدل تغير O2 بمرور الوقت. يسمح بحساب معدل التغيير في الوقت صفر ؛ وبالتالي ، فإن المجتمع ليس مقيدا بعد ب DIC في الوقت صفر.
أظهرت الدراسات أن الحد الأدنى من التحريض لتجانس الغازات بين الحصائر المحيطة والمياه العلوية ضروري12. في البيئات العدسية ، لا تكون الديناميكا المائية للمناطق الساحلية قوية على أي حال ، لذا فإن خلط الماء داخل زجاجة الحضانة أثناء القياسات الفردية يمكن أن يكون حلا وسطا كافيا لعمليات التجانس الطبيعية. خطوة إشكالية أخرى هي سحب العينة المحيطة من السياق المادي للقاع ، مما قد يؤدي إلى تغيير التعرض للضوء واختراق الغاز للحصيرة. يمكن تعديل كمية إضاءة periphyton قليلا ، خاصة عند حواف الحصائر المجمعة. ومع ذلك ، تواجه الكائنات الحية الضوئية تقلبات شدة الضوء بشكل طبيعي ، لذلك يتم تكييفها للحفاظ على مثل هذه التغييرات13,14. لتجنب درجة أكبر من الاضطراب ، يوصى بأخذ عينات بعناية من قطعة واحدة مدمجة من حصيرة periphytic للحضانة. قد تتعرض العينات لإشعاع أكثر كثافة عندما يتم سحبها من الماء أثناء القياسات. ومع ذلك ، فإن وقت حضانة الزجاجات في الأعماق المعنية أكبر بكثير من الوقت اللازم لإجراء قراءة تركيز O2. مدة الحضانة 4 ساعات ، وتستغرق القراءة الواحدة حوالي 30 ثانية.
تم اختراع الطريقة المقدمة للنظم الإيكولوجية للمياه العدسية. يمكن استخدامه أيضا في المياه الجارية ، ولكن يجب حل بعض المشكلات الفنية البسيطة. في المياه الجارية ، يمكن كسر زجاجات الحضانة بسهولة أكبر وسيكون تثبيت النظام بأكمله أمرا صعبا في التدفق. ومع ذلك ، حتى في المياه الراكدة ، يجب التعامل مع زجاجات الحضانة بعناية حتى لا تكسر بعضها البعض أثناء التلاعب. يجب إيلاء اهتمام خاص إذا كانت زجاجات الحضانة تحتوي على حصائر ميكروبية تنمو على الحجارة. من الأهمية بمكان عدم أخذ عينات من الأحجار الكبيرة لتجنب كسر الزجاجات.
وكما لوحظ في القسم 7 من البروتوكول ، فإن الطريقة الموصوفة توفر تقديرات لصافي إنتاجية النظام الإيكولوجي ، ومعدل تنفس النظام الإيكولوجي ، وإنتاجية نظامها الإيكولوجي الإجمالي للمنتج. في هذه الطريقة ، لا يمكن تمييز معدلات التنفس للأجزاء غير الذاتية وذاتية التغذية في المجتمع الميكروبي. ومن ثم، فإن الإنتاجية الإجمالية للنظام الإيكولوجي أقل من الإنتاجية الأولية الإجمالية بمعدل يساوي التنفس غير الذاتي. لذلك ، لا يمكن مقارنة هذه الطريقة بشكل مباشر بالطريقة المستخدمة بشكل متكرر لتقدير الإنتاجية الأولية بواسطة 14C وضع علامات النظائر15،16،17. تعتمد هذه الطريقة على إدخال كمية معروفة من المسمى 14C-CO2 في زجاجات الحضانة المملوءة بالماء المعروف بتركيز C غير العضويالمذاب 18. يتناسب معدل فقدان النشاط الإشعاعي بمرور الوقت بشكل مباشر مع الإنتاجية الأولية الإجمالية. في الواقع ، تكمل الطريقة المقترحة طريقة وضع العلامات الإشعاعية لأن الجمع بين كلتا الطريقتين يسمح نظريا بالتمييز بين جميع تدفقات الكربون ، بما في ذلك التنفس غير المتجانس والذاتي التغذية. ومع ذلك ، فإن طريقة وضع العلامات الإشعاعية لها أيضا العديد من القيود. على سبيل المثال ، يعتمد على افتراض الدمج السريع والمتجانس للعنصر المسمى في حصيرةperiphytic 19 ، وهو أمر غير ممكن عادة دون الاضطراب الميكانيكي لمصفوفة periphyton. للحصول على تقديرات يومية دقيقة ، يجب جمع العينات وحضنها وأخذ عينات منها عدة مرات على مدار اليوم ، ويجب تشغيل الطريقة في ظل ظروف معملية لتجنب التلوث الإشعاعي7. القياس المستمر وغير الباضع غير ممكن.
الطرق الأخرى شائعة الاستخدام لتقدير الإنتاجية الأولية في النظم الإيكولوجية المائية لها نفس التصميم التجريبي ولكنها تشمل أنواعا مختلفة من مجسات الأكسجين ، وهي أقل ملاءمة ، خاصة لتقدير الإنتاجية الأولية ل periphyton20. يمكن أن يساعد استخدام بعض أنواع مجسات الأكسجين في اكتشاف تركيز الأكسجين الفعلي داخل الحصيرة المحيطة ولكن لا يمكن تقدير معدل التغيير بمرور الوقت ما لم يتم إغلاقه في نظام مغلق. يعد ختم مسبار الأكسجين أكثر عرضة للتسرب من المستشعرات البصرية غير الباضعة. نظرا لحاجتها إلى التوصيلات السلكية ، لا تسمح طرق التمثيل الغذائي الأخرى القائمة على الزجاجة بقياس تركيزات الأكسجين على أعماق أكبر. وهذا يجعل الطريقة المقترحة ، التي لا تتطلب اتصالا سلكيا ، أكثر قدرة على توفير تقديرات دقيقة لعملية التمثيل الغذائي القاعي في المياه العميقة. نظرا لأن كل مستشعر بصري هو وحدة مستقلة ، فمن الممكن قياس التغير في تركيز الأكسجين بمرور الوقت على أعماق متعددة في موقع إحداثي واحد. نتيجة لذلك ، يمكن أن توفر الطريقة مجموعة بيانات قوية تسمح حتى بالترقية إلى الجسم المائي بأكمله إذا لزم الأمر. فتقنية الاستشعار عن بعد، على سبيل المثال، لا تنطبق بالمثل لأن هذه الطريقة لا يمكن استخدامها على أعماق متفاوتة تحت السطح.
ويمكن للقياسات الموسمية التفصيلية في الموقع للإنتاجية الإجمالية للكائنات القاعية (أو غيرها من الكائنات القاعية) أن تحسن المعرفة الحالية بالعمليات التي تتحكم في ديناميات الإنتاجية الأولية في المياه العدسية. يمكن أن يعطي تقدير الإنتاجية الأولية الإجمالية في المنطقة الساحلية لكل بحيرة فكرة أفضل عن أهميتها النسبية لاستقلاب الكربون في البحيرة بأكملها. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة غير مناسبة لقياس الإنتاجية الأولية للعوالق في المياه قليلة التغذية. بالمقارنة مع المجتمعات القاعية ، فإن الكتلة الحيوية للعوالق في المياه المفتوحة منخفضة للغاية. وبالتالي ، فإن التغييرات في تركيز O2 ستكون بطيئة للغاية بحيث لا يمكن اكتشافها في وقت واحد أثناء تجربة الكتلة الحيوية القاعية. في هذه الحالة ، يمكن قياس النشاط الأيضي للعوالق باستخدام طريقة 14C-bicarbonate كما وصفها Šimek et al.21 في نفس وقت أخذ العينات. في المياه الغنية بالمغذيات ، من الممكن استخدام هذه الطريقة لقياس الإنتاجية الأولية للعوالق أيضا. كل تقنية لقياس الإنتاجية الأولية المذكورة أعلاه لها مزايا وعيوب ، والتي تمت مناقشتها. يجب اختيار أفضل تقنية وفقا للأسئلة العلمية التي يتم التحقيق فيها. علاوة على ذلك ، يجب أن تحاكي الطريقة المعلمات البيئية للنظم الإيكولوجية المدروسة قدر الإمكان.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
يؤكد المؤلفون أنه ليس لديهم تضارب في المصالح للكشف عنه.
Acknowledgments
تم دعم هذه الدراسة من قبل مؤسسة العلوم التشيكية (GACR 19-05791S) ، RVO 67985939 ، ومن قبل CAS ضمن برنامج استراتيجية AV 21 ، حفظ الأراضي واستعادتها. شكرا جزيلا ل Ondřej Sihelský لأخذ اللقطات في الميدان - بدونه ، كان التصوير سيكون جحيما كاملا. لن يكون المشروع ممكنا بدون تعاون وثيق مع الشركات ، Palivový Kombinát Ústí s.p. و Sokolovská Uhelná ، الذين أتاحوا الوصول إلى المناطق المدروسة.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Aluminum angle L profile 40 x 40 mm x 3 mm, length 2,000 mm | |||
| Aluminum flat bar 40 x 3 x 350 mm | |||
| Bucket 15 L with concrete infill | |||
| Carabine hook with screw lock 50 x 5 mm | |||
| electric tape black | |||
| Extruded polystyrene (XPS) material 500 x 200 x 150 mm | |||
| Fibox 3 LCD trace | PreSens Precision Sensing GmbH | stand-alone fiber optic oxygen meter | |
| Hondex PS-7 Portable Depth Sounder | Hondex - Honda Electronics | to measures distances through water - to bottom depth measurement; https://www.honda-el.net/industry/ps-7e | |
| KORKEN - glass tight-seal jar 0.5 L | IKEA | incubation bottles; https://www.ikea.com/cz/en/p/korken-jar-with-lid-clear-glass-70213545/ | |
| metal hook | |||
| Oxygen Sensor Spot SP-PSt3-NAU-D5 | PreSens Precision Sensing GmbH | non-invasive optical oxygen sensor for measurements under Real Conditions | |
| SCOUT infantable canoe | GUMOTEX | https://www.gumotexboats.com/en/scout-standard#0000-044667-021-13/11C | |
| Screw 10 x 170 mm with hexagonal nuts | |||
| Screw 4 x 15 mm with hexagonal nuts | |||
| Screw 4 x 15 mm with wing nuts | |||
| Snap hooks 50 x 5 mm | |||
| Steel Carabine hook 50 x 5 mm | |||
| Steel chain with wire diameter 3 mm, inside link 5.5 x 26 mm | |||
| Steel chain, 5 m | |||
| toothbrush | |||
| tweezer | |||
| Washer 10 x 50 mm | |||
| Washer 4 x 10 mm | |||
| Washer 4 x 10 mm |
References
- Blachart, J. L., et al. Potential consequences of climate change for primary production and fish production in large marine ecosystems. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 367 (1605), 2979-2989 (2012).
- Howarth, R. W., Michaels, A. F. The Measurement of primary production in aquatic ecosystems. Methods in Ecosystem Science. Sala, O. E., Jackson, R. B., Mooney, H. A., Howarth, R. W. , Springer. New York, NY. 72-85 (2000).
- Vadenbecouer, Y. E. G., Peterson, M. J., Vander, Z., Kalff, J. Benthic algal production across lake size gradients: Interactions among morphometry, nutrients, and light. Ecology. 89 (9), 2542-2552 (2008).
- Reimer, A., Landmann, G., Kempe, S. Lake Van, eastern Anatolia, hydrochemistry and history. Aquatic Geochemistry. 15 (1), 195-222 (2009).
- Cantonati, M., Lowe, R. L. Lake benthic algae: toward an understanding of their ecology. Freshwater Sciences. 33 (2), 475-486 (2014).
- Gaarder, T., Gran, H. H. Investigation of the production of plankton in the Oslo Fjord. Rapports et Proces-verbaux des Réunions. Conseil International pour l'Éxploration de la Mer. 42, 1-48 (1927).
- Hall, R. O., Thomas, S., Gaiser, E. E. Measuring Freshwater Primary Productivity and Respiration. Principles and Standards for Measuring Primary Productivity. Fahey, T. J., Knapp, A. K. , Oxford Academic. New York. The Long-Term Ecological Research Network Series (2007).
- Howart, R., Michaels, A. Chapter 6 The Measurement of Primary Production in Aquatic Ecosystems. Springer Science and Business Media LLC. , (2000).
- Kopáček, J., Hejzlar, J. Semi-micro determination of total phosphorus in soils, sediments, and organic materials: a simplified perchloric acid digestion procedure. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 26 (11-12), 1935-1946 (1995).
- Benson, B. B., Krause, D. The concentration and isotopic fractionation of oxygen dissolved in freshwater and seawater in equilibrium with the atmosphere1. Limnology and Oceanography. 29 (3), 620-632 (1984).
- Dodds, W. K., Biggs, B. J., Lowe, R. L. Photosynthesis-irradiance patterns in benthic microalgae: variations as a function of assemblage thickness and community structure. Journal of Phycology. 35 (1), 42-53 (1999).
- Bott, T. L., et al. An evaluation of techniques for measuring periphyton metabolism in chambers. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 54 (3), 715-725 (1997).
- Blankenship, R. E. Structural and functional dynamics of photosynthetic antenna complexes. Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (45), 13751-13752 (2015).
- Hawes, I., Schwartz, A. -M. Photosynthesis in an extreme shade environment, benthic microbial mats from Lake Hoare, a permanently ice-covered Antarctic lake. Journal of Phycology. 35 (3), 448-459 (1999).
- Aristegui, J., et al. Planktonic primary production and microbial respiration measured by 14C assimilation and dissolved oxygen changes in coastal waters of the Antarctic peninsula during austral summer: Implications for carbon flux studies. Marine Ecology-Progress Series. 132, 191-201 (1996).
- Steemann-Nielsen, C. The use of radioactive carbon (14C) for measuring organic production in the sea. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 18 (2), 117-140 (1952).
- Sanz-Martín, M., et al. Relationship between carbon-and oxygen-based primary productivity in the Arctic Ocean, svalbard archipelago. Frontiers in Marine Science. 6, 468 (2019).
- Nielsen, E. S. Measurement of the production of organic matter in the sea by means of carbon-14. Nature. 167 (4252), 684-685 (1951).
- Jönsson, B. A 14C-incubation technique for measuring microphytobenthic primary productivity in intact sediment cores. Limnology and Oceanography. 36 (7), 1485-1492 (1991).
- Bender, M. L., et al. A comparison of four methods for determining planktonic community production. Limnology and Oceanography. 32 (5), 1085-1098 (1987).
- Šimek, K., et al. Spatio-temporal patterns of bacterioplankton productivity and community composition related to phytoplankton composition and protistan bacterivory in a dam reservoir. Aquatic Microbial Ecology. 51 (3), 249-262 (2008).
