Niskokosztowa metoda pomiaru produktywności pierwotnej in situ zbiorowisk peryfitonowych wód lentycznych

Szczegółowe pomiary in situ produktywności brutto peryfitonu lub dowolnego mikroorganizmu wodnego w odpowiednim miejscu mogą poszerzyć obecną wiedzę na temat procesów kontrolujących dynamikę produktywności pierwotnej w wodach lentowych. Główne ulepszenia w proponowanych metodach to nieinwazyjność, opłacalność oraz możliwość jednoczesnych pomiarów w różnych lokalizacjach. Umożliwia również gromadzenie dużych zasobów danych bez dodatkowych kosztów.

Zastępując barkę podczas przeprowadzania eksperymentów, użyj nadmuchiwanego kajaka, ponieważ jest on łatwy w transporcie. Wybierz miejsce o idealnej głębokości do zakotwiczenia pływaka. Następnie przymocuj zmontowaną barkę za rufą łodzi i ostrożnie opuść kotwicę wzdłuż burty łodzi.

Wyrównaj kotwicę, zawieszając ją nieco poniżej powierzchni wody, tak aby pływak można było łatwo holować z kotwicą w miejsce o wymaganej głębokości. Po dotarciu na miejsce należy odwiązać kotwicę od łodzi i opuścić ją na dno, a następnie przymocować barkę do łańcucha kotwicznego oraz łańcuchów do mocowania butelek inkubacyjnych do barki. Aby przygotować butelki do inkubacji, przymocuj plamki optycznego czujnika tlenu do wewnętrznej ścianki przezroczystych butli o pojemności 0,5 litra z szeroką szyjką z gazoszczelnymi uszczelkami, a następnie wykonaj nieprzezroczystą warstwę dla ciemnych butelek do leczenia, owijając je czarną taśmą izolacyjną.

Wytnij mały otwór w miejscu umieszczonego czujnika optycznego i upewnij się, że wycięty otwór jest nieco mniejszy niż średnica czujnika, aby zapobiec przedostawaniu się światła do butelki. Umieść butelki inkubacyjne w przenośnym pudełku i zanurkuj z pudełkiem na odpowiednią głębokość, nie naruszając osadu w otaczającej wodzie. Następnie, za pomocą długiej pęsety, ostrożnie wlej próbki do butelek inkubacyjnych, uważając, aby nie naruszyć zbytnio biomasy próbki.

Jeśli maty mikrobiologiczne rosną na twardej powierzchni, takiej jak mały kamień, ostrożnie przenieś cały kamień z nienaruszoną biomasą do butelki. Napełnij jedną parę jasnych i ciemnych butelek czystą wodą z odpowiednich głębokości bez żadnych osadów, które posłużą jako ślepe kontrole. Po upewnieniu się, że woda we wszystkich butelkach inkubacyjnych jest czysta i nie zawiera niepokojącego osadu, przynieś zamknięte butelki na łódź zakotwiczoną przy pływającej barce.

Przymocuj pierwsze dwie pary butelek do inkubacji do karabińczyków na pierwszym łańcuchu, a następnie zmierz początkowe stężenie tlenu w każdej butelce za pomocą światłowodu tlenomierza. Podłącz optyczny glukometru do czujnika tlenu zamontowanego wewnątrz butelki i w ciągu kilku sekund odczytaj stężenie tlenu w glukometrze i zapisz zmierzoną wartość. Natychmiast po pomiarze ostrożnie opuść łańcuch z dołączonymi butelkami z powrotem do wody, upewniając się, że butelki inkubacyjne są umieszczone na tej samej głębokości, z której pobrano próbkę umieszczonej w nich biomasy.

Po godzinie ponownie zmierz stężenie tlenu, ostrożnie wciągając każdy łańcuch z butelkami do łodzi. Odczyt wartości tlenu został zademonstrowany wcześniej i ponowne zanurzenie próbek do wody. Po wykonaniu wszystkich pomiarów wyjmij próbki z butelek do inkubacji i wyszoruj matę mikrobiologiczną wyhodowaną na powierzchni twardej substancji, takiej jak kamień, szczoteczką do zębów lub małym nożem, a następnie przenieś zawartość do plastikowych kolb.

Wzrost stężenia tlenu w czasie jest widoczny zarówno w butelkach kontrolnych, jak i w butelkach na próbki wystawionych na działanie światła, co wskazuje na produktywność ekosystemu netto. Niemniej jednak nachylenie wzrostu jest znacznie większe w butelkach z próbkami maty mikrobiologicznej. Zmiana stężenia tlenu w czasie w ciemnych butelkach jest sumą oddychania autotroficznego i heterotroficznego.

W tym przypadku nachylenie stężenia tlenu w butli kontrolnej nie różni się znacząco od zera. Odejmując tempo oddychania od produktywności ekosystemu netto, otrzymujemy wskaźniki produktywności ekosystemu brutto, a dane są dobrze zgodne z definicją. Praktyczne zastosowanie tej metody osiągnięto na polach trzech jezior pokopalnianych, które pokazują dużą produktywność ekosystemową zbiorowiska peryfitycznego w okresie wegetacji.

Podczas procesu pobierania próbek biomasy pod wodą ważne jest, aby upewnić się, że żadne pęcherzyki powietrza nie pozostaną uwięzione w butelkach inkubacyjnych po ich zamknięciu po dodaniu próbek. Za pomocą tej procedury możliwe jest ilościowe określenie wymiany tlenu między jednolitą częścią wód a dowolnym organizmem lub zbiorowiskiem organizmów o odpowiedniej wielkości. Metoda ta pozwala na badanie całorocznej produktywności pierwotnej wybranego organizmu in situ poprzez maksymalne utrwalenie warunków naturalnych, dając w ten sposób lepsze wyobrażenie o jego względnym znaczeniu dla metabolizmu węgla w całym życiu.