Summary
מוצגת כאן שיטה/מתקן חסכוניים וניתנים להובלה למדידת התפוקה העיקרית של מחצלות מיקרוביאליות בתנאי טמפרטורה ותאורה בפועל באתרם . מערך הניסוי מבוסס על חומרים זמינים באופן נרחב וניתן להשתמש בו בתנאים שונים תוך שהוא מציע את היתרונות של מודלים מבוססי מעבדה.
Abstract
מדידת התפוקה הראשונית באתרה של פריפיטון במהלך שיפוע עונת הגידול יכולה להבהיר את ההשפעה הכמותית של מניעים סביבתיים (בעיקר ריכוז זרחן ועוצמת אור) והרכב המינים על התפוקה הראשונית. פרודוקטיביות ראשונית מונעת בעיקר על ידי עוצמת אור, טמפרטורה, זמינות של חומרי מזון והפצה של המינים היוניים של מערכת הקרבונט במעמקי האזור האופוטי בהתאמה. זוהי מערכת מורכבת שקשה מאוד לדמות במעבדה. דוברה צפה זולה, ניתנת להובלה וקלה לבנייה זו מאפשרת למדוד את הפרודוקטיביות הראשונית באופן מדויק-ישיר בתנאים הטבעיים בפועל. המתודולוגיה מבוססת על מדידת התפוקה הראשונית בזמן אמת באמצעות חיישני חמצן לא פולשניים המשולבים בצנצנות זכוכית אטומות היטב, המאפשרים ניטור מקוון של שטף החמצן ומספקים תובנות חדשות על פעילויות מטבוליות. מדידות עונתיות מפורטות באתרן של פרודוקטיביות ראשונית ברוטו של מחצלות מיקרוביאליות (או אורגניזמים בנטיים אחרים) יכולות לשפר את הידע הנוכחי על התהליכים השולטים בדינמיקת הפרודוקטיביות הראשונית במים לנטיים.
Introduction
פרודוקטיביות ראשונית היא הכניסה היחידה של פחמן אוטוכטוני למערכות הימיות היוצרות את מארג המזון של המערכת כולה1. לפיכך, הערכה מדויקת של פרודוקטיביות ראשונית היא צעד חיוני לקראת הבנת תפקודן של מערכות אקולוגיות ימיות. אזורים ליטורליים הם אזורים של פרודוקטיביות ראשונית גבוהה ומגוון ביולוגי. בנוסף לפיטופלנקטון, מניחים כי פריפיטון (להלן מחצלות מיקרוביאליות) ומקרו-אצות תורמים באופן משמעותי לפרודוקטיביות הראשונית באזורים ליטורליים2. בשל אורח החיים הססגוני וההטרוגניות המרחבית המשמעותית שלהם, כימות התפוקה הראשונית אינו טריוויאלי.
פרודוקטיביות ראשונית מונעת בעיקר על ידי עוצמת אור, טמפרטורה, זמינות של חומרי מזון והפצה של המינים היוניים של מערכת הקרבונט בעומקים המתאימים של אזורים אופוטיים 3,4. העומק משפיע במידה ניכרת על התפוצה המרחבית של מחצלות מיקרוביאליות. קהילות מיקרוביות חייבות להתמודד עם ההשפעות השליליות של הקרנה גבוהה ושינויי טמפרטורה עונתיים בולטים בעומקים רדודים ועם עוצמת אור נמוכה יותר בעומקים גדולים יותר. בנוסף לשיפוע העומק, אינטראקציות טרופיות דינמיות יוצרות תבניות מרחביות מרובות ומורכבות בקני מידה שונים5. מערכת מורכבת זו מסובכת להדמיה במעבדה. הדרך המדויקת ביותר להסיק את הפעילות המטבולית של יצרנים ראשוניים בודדים מאזורי ליטורל היא להקים ניסויים באתרם.
המתודולוגיה שהוצגה במאמר זה מבוססת על שיטת התא המסורתית 2,6,7, יחד עם דוברה צפה ניתנת להובלה וקלה לבנייה בעלות נמוכה. זה מאפשר מדידה של פרודוקטיביות ראשונית בעומקים שונים תחת ספקטרום האור הטבעי, טמפרטורה והתפלגות שונה של המינים היוניים של מערכת הקרבונט עם העומק. השיטה מבוססת על העיקרון של אור לעומת חמצן בבקבוק כהה, אשר שימש לראשונה למדידת פוטוסינתזה של פיטופלנקטון 6 והוא עדיין בשימוש נפוץ 6,7. הוא משווה את קצב השינוי בחמצן בבקבוקים המוחזקים באור (הכולל את ההשפעות של פרודוקטיביות ראשונית ונשימה) עם אלה המוחזקים בחושך (נשימה בלבד)8. השיטה משתמשת באבולוציה של חמצן (פוטוסינתזה) כפרוקסי לפרודוקטיביות ראשונית. המשתנים הנמדדים הם פרודוקטיביות המערכת האקולוגית נטו (NEP, כשינוי בריכוז O 2 לאורך זמן בתנאי אור) ונשימה של המערכת האקולוגית (RE, כשינוי בריכוז O2 לאורך זמן בחושך). תפוקת המערכת האקולוגית הגולמית (GEP) היא חישוב ההפרש בין השניים (טבלה 1). המונח "מערכת אקולוגית" משמש כאן כדי לציין כי הפרפיטון מורכב מאורגניזמים אוטוטרופיים והטרוטרופיים. השיפור המשמעותי ביותר של שיטה קאמרית מסורתית זו הוא שימוש בחיישנים אופטיים לא פולשניים של חמצן ואופטימיזציה של שיטה פלנקטונית זו בעיקר למדידת פרודוקטיביות ראשונית פריפיטית.
הטכניקה מתוארת בדוגמה של מדידת מחצלות מיקרוביאליות באזור הליטורלי של אגמים חדשים שהתגלו לאחר הכרייה בצ'כיה-מילאדה, מוסט ומדר. הפעילות המטבולית של מחצלות מיקרוביאליות נקבעת באמצעות מדידה ישירה באתרה של שטפי O2 המבוצעת ישירות בעומקים ספציפיים, שם הקהילות הנחקרות מתרחשות באופן טבעי. פעילות הטרוטרופית ופוטוטרופית נמדדת בבקבוקי זכוכית סגורים המצוידים בחיישני חמצן אופטיים לא פולשניים. חיישנים אלה מזהים את הלחץ החלקי של חמצן באמצעות פלואורסצנטיות של צבעים רגישים לאור. הבקבוקים עם מחצלות מיקרוביאליות תלויים ודוגרים על מכשיר צף בעומקים המתאימים. ריכוז החמצן בתוך הבקבוקים נמדד ברציפות בתקופת אור היום מהסירה הקטנה.
דגימות של מחצלות מיקרוביאליות שלמות נאספות ומונחות בבקבוקי דגירה אטומים לגז בעומקים ייעודיים על ידי צוללנים. כל בקבוק מצויד במיקרו-חיישן חמצן אופטי לא פולשני, המנטר את הפרודוקטיביות/הצריכה של O2 לאורך זמן. כל המדידות נעשות בחמישה זוגות כהים/בהירים המשוכפלים בכל עומק. עוצמות הטמפרטורה והקרינה הפעילה פוטוסינתטית (PHAR) נמדדות בעומקים המתאימים לאורך הדגירה. לאחר 6 שעות של דגירה באתרה (שעות אור יום), המחצלות המיקרוביאליות נקטפות מהבקבוקים ומיובשות. שטפי O2 מנורמלים לביומסה מיקרוביאלית. כבקרה, השטפים מתוקנים לשינויים בריכוז O2 בבקבוקים נפרדים אטומים לגז בהירים וכהים (פקדים ריקים) המכילים מי אגם ללא ביומסה מיקרוביאלית של מחצלות. להלן הוראות מפורטות לבניית הדוברה הצפה ולביצוע הניסוי כולו שלב אחר שלב. מאמר זה מציג גם תוצאות מייצגות ממדידות של מחצלות מיקרוביאליות בשני עומקים (1 מ' ו-2 מ'), עם חמישה שכפולים בכל עומק. הטמפרטורה ועוצמת האור בפועל נמדדו במהלך כל הניסוי באמצעות מאגרי נתונים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
הערה: לפני הדגימה, קבע את מידת השכפולים בהתבסס על צרכי הפרויקט הכוללים, העיצוב הסטטיסטי או הכמות הצפויה של השתנות הדגימה. חמישה זוגות משוכפלים של בקבוקי דגירה בהירים וכהים מוצעים לניתוח סטטיסטי מדויק וכדי לקחת בחשבון אובדן או שבירה פוטנציאליים של דגימות. הדוברה הניסיונית הצפה המתוארת מתוכננת לשאת חמישה שכפולים ועוד זוג אחד של פקדים ריקים; ראו איור 1 לשרטוט טכני של דוברת הניסוי.
איור 1: שרטוטים טכניים של דוברה הניסויית ושל הציפה הצדדית. (A) מבט מלמעלה: מסגרת הדוברה מורכבת מארבעה חלקי פרופיל L בזווית אלומיניום (כחול) המחוברים זה לזה על ידי ארבעה מוטות שטוחים מאלומיניום (אפור). מצופים XPS (ורוד) מותקנים על המסגרת בשתי נקודות, כל אחת על חלקי האלומיניום המקבילים. שרשראות לבקבוקי דגירה מחוברות למסגרת משני הצדדים באמצעות ווי הצמדה בחורים מקדימים (חיצים אדומים) עם הפרדה של 550 מ"מ ביניהם. שרשראות סופקו עם ווים-הצמדה במרחקים של 1 מ' ו-2 מ' לחיבור בקבוק דגירה (בחר את מיקום ההצמדה-ווים בהתאם לעומק הניסוי). עוגן הבטון מאובטח לחרטום הדוברה, שם שלוחה של 25 מ"מ מאפשרת לשני חורים מקדימים (ראשי חץ צהובים) שישמשו כנקודת חיבור לשרשרת העוגן ולספינת המחקר. המסגרת מורכבת או מתפרקת בקלות באמצעות המפרקים המקבילים בין ארבעת חלקי זווית האלומיניום (ראשי חץ ירוקים). (B) מבט מהצד מראה את השרשראות התלויות עם בקבוקי דגירה תלויים ועוגן בטון (ריבוע חום). (C) הצד XPS לצוף: חתיכות L בזווית מקבילית (כחול) מחוברות באמצעות מוטות שטוחים אנכיים מאלומיניום (אפור). מתחת לחתך ההצלבה, המצוף XPS (ורוד) מותקן עם גדלי החורים הדרושים המצוינים (4 מ"מ). השרשראות התלויות מחוברות עם ווי הצמדה בחורים בקוטר 8 מ"מ (ראש חץ אדום). בחרטום הדוברה נקדחים שני חורים בקוטר 8 מ"מ לתוך האלומיניום התלוי, אחד לאבטחת העוגן לדוברה (ראש חץ צהוב) והשני להעגון ספינת המחקר לדוברה (כחול). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
1. בניית דוברה ניסיונית
הערה: הדוברה הצפה מורכבת משני חלקים שווים המותקנים יחד, ומאפשרים הרכבה/פירוק קלים. את כל החלקים המשומשים ניתן לרכוש בכל שוק תחביבים או חנות המוכרת חומרי בניין.
- ראשית, הרכיבו את מסגרת הדוברה על ידי חיבור ארבעה חלקי פרופיל L בזווית אלומיניום (40 מ"מ x 40 מ"מ x 3 מ"מ; אורך של 2,000 מ"מ) יחד באמצעות ארבעה מוטות שטוחים מאלומיניום (40 מ"מ x 3 מ"מ x 350 מ"מ), 16 ברגים (4 מ"מ x 15 מ"מ עם אומים משושים), ו-32 מכונות כביסה (4 מ"מ x 10 מ"מ).
הערה: המרחק והמיקום של הפסים השטוחים מוצגים בשרטוט הטכני באיור 1A. החיבור המפורט של הצפים לסורגים השטוחים הצדדיים מוצג באיור 1B. - כדי לחבר את שני החלקים השווים של המסגרת, השתמש בארבעה ברגים בגודל 4 מ"מ x 15 מ"מ עם אומי כנף ובשמונה מכונות כביסה בגודל 4 מ"מ x 10 מ"מ כדי להבריג את פרופילי L בזווית האלומיניום יחד בקצוות (איור 1A, חיצים ירוקים).
- השתמש בחמישה חלקים של חומר פוליסטירן מובלט (XPS) (500 מ"מ x 200 מ"מ x 150 מ"מ), עשרה ברגים בגודל 10 מ"מ x 170 מ"מ עם אומים משושים, ועשרים מכונות כביסה בגודל 10 מ"מ x 50 מ"מ כדי להכין חמישה מצופים מפוליסטירן מובלטים (500 מ"מ x 200 מ"מ x 150 מ"מ כל אחד). חברו את המצופים למסגרת בחמש נקודות המוצגות בשרטוט הטכני (איור 1A).
- קדחו חורים לתוך המסגרת (ראו חיצים אדומים באיור 1A המסמנים את המיקומים והמרחקים של החורים עבור השרשראות). חברו את שרשראות הפלדה באורך 12 מ' (קוטר חוט של 3 מ"מ, קישור פנימי של 5.5 מ"מ x 26 מ"מ) לבקבוקי הדגירה לחורים במסגרת באמצעות ווי קרבין מפלדה (50 מ"מ x 5 מ"מ). ספק לכל שרשרת זוגות של ווי הצמדה (50 מ"מ x 5 מ"מ) להתקנת בקבוקי הדגירה לעומק הרצוי בהתאם לתכנון הניסוי. במקרה זה, הם ישבו בעומק של 1 מ 'ו -2 מ'.
- עבור העוגן, למלא את דלי 15 L עם בטון. הכניסו בורג עין לתוך הבטון ותנו לו להתייבש באין מפריע. הדקו את שרשרת הפלדה באורך 5 מ' לקרס. הצמידו את העוגן לחור המקדים בקשת של הדוברה (מסומן בחצים צהובים באיור 1A,B).
הערה: שרטוטים טכניים עם תיאור המכלול מוצגים באיור 1A-C. איור 2 מציג את התמונה של דוברת הניסוי שהורכבה. איור 3 מראה את החיבור של בקבוקי הדגירה לשרשרת.
איור 2: דוברה ניסיונית מורכבת. תצלום של דוברה ניסיונית שהורכבה. ראשי חץ אדומים מראים את החורים לחיבור שרשראות עם בקבוקי דגירה. ראשי החץ הירוקים מצביעים על המקום שבו שני חצאי המצוף מחוברים זה לזה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
איור 3: בקבוקי דגירה. תמונה של שני זוגות בקבוקי דגירה כהים ובהירים תלויים בעומק של 1 מ '. זוג בקבוקים אחד מכיל דגימה של מחצלות מיקרוביאליות שלמות שעדיין גדלות על האבן (ראש חץ אדום). השני הוא הבקבוק הריק עם מי האגם מהעומק בהתאמה. ראש חץ צהוב מצביע על נקודת חיישן החמצן המחוברת לדופן הפנימית של בקבוק הדגירה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
2. התקנה בשטח
- מומלץ להשתמש בקיאק מתנפח לצורך הצבת דוברות ועריכת ניסויים מכיוון שהוא ניתן להובלה בקלות.
- בחר מקום עם עומק אידיאלי לעיגון המצוף. בחר את העומק כך שבקבוקי הדגירה התחתונים יהיו לפחות 2 מ 'מעל הקרקעית כדי למנוע הפרעה למשקעים לתוך עמודת המים סביב בקבוקי הדגירה.
- חברו את הדוברה המורכבת מאחורי ירכתי הסירה. הורידו בזהירות את העוגן לאורך דופן הסירה ויישרו אותו כך שהוא ייתלה מעט מתחת לפני המים, כך שניתן יהיה לגרור את המצוף בקלות יחד עם העוגן לנקודה עם העומק הנדרש.
- להתיר את העוגן מהסירה, להוריד אותו לתחתית, ולהצמיד את הדוברה לשרשרת העוגן.
- אבטחו את השרשראות לחיבור בקבוקי הדגירה לדוברה.
3. הכנת בקבוק דגירה
- השתמש בבקבוקים השקופים בעלי הצוואר הרחב 0.5 ליטר עם אטמים אטומים לגז.
הערה: ניתן להתאים את גודל הבקבוקים אך זכרו להגדיל את הציפה של הדוברה גם עם יריעות פוליסטירן נוספות. הדוברה המתוארת כאן יכולה לשאת באופן אמין 24 בקבוקי זכוכית של 0.5 ליטר. - חברו את כתמי חיישן החמצן האופטי לדופן הפנימית של כל בקבוק.
- הוסיפו שכבה אטומה לבקבוקי הטיפול הכהים על ידי עטיפתם בסרט חשמלי שחור.
- חותכים חור זעיר במקום עם החיישן האופטי. כדי למנוע חדירת אור לבקבוק, הקטן מעט את החור מקוטר החיישן.
הערה: כל שכבה אטומה שמונעת מהאור להיכנס לבקבוק תפעל גם היא. היתרון של סרט חשמלי שחור הוא שהוא עמיד בפני שחיקה ואינו מתקלף במים.
4. איסוף דגימות וטיפול בהן
הערה: צוללנים מבצעים איסוף ידני של דגימות במים עמוקים יותר. במים רדודים, זה יכול להיעשות על ידי שנורקלינג או שכשוך.
- מניחים את בקבוקי הדגירה בקופסה הניידת.
- צללו עם הקופסה לעומק המתאים. הימנע מהפרעה למשקעים במים שמסביב.
- מלאו היטב את בקבוקי הדגירה בדגימות. נסו להפריע לביומסה של הדגימה כמה שפחות, למשל, באמצעות פינצטה ארוכה. אם המחצלות המיקרוביאליות גדלות על משטח מוצק, כמו אבן קטנה, מעבירים בזהירות את כל האבן עם ביומסה שלמה לתוך הבקבוק.
הערה: הימנע מאיסוף אבנים גדולות כאשר מחצלות דגימה גדלות על אבנים - ניתן לשבור את בקבוקי הזכוכית במהלך מניפולציה נוספת. - מלאו זוג אחד של בקבוקים בהירים/כהים במים נקיים מהמעמקים המתאימים כדי שישמשו כפקדים ריקים.
הערה: הבקבוקים ללא דגימת הפרפיטון משמשים כבקרה הקובעת את ייצור / צריכת החמצן של אורגניזמים במי הסביבה. זה מבטיח כי התפוקה העיקרית נטו או ברוטו המחושב של periphyton הוא משוחד. - ודאו שהמים בכל בקבוקי הדגירה נקיים ואינם מכילים משקעים מטרידים.
- סוגרים את הבקבוקים ומביאים אותם לסירה העוגנת לדוברה הצפה.
5. מדידת התפוקה העיקרית
הערה: האדם היושב בסירה לוקח את התיבה מהצוללן ומבצע את השלבים הבאים.
- חברו את שני הזוגות הראשונים של בקבוקי הדגירה לווי ההצמדה בשרשרת הראשונה.
- מדוד את ריכוז החמצן ההתחלתי בכל בקבוק באמצעות מד החמצן של סיבים אופטיים. חבר את הכבל האופטי של המונה לחיישן החמצן המותקן בתוך הבקבוק ומיד (תוך מספר שניות) קרא את ריכוז O2 ללא מגע (דרך דופן הבקבוק). הקלט את הערך הנמדד.
הערה: זמן הטיפול קצר; מלקחת את הבקבוקים מהצוללנים להגדרה הראשונית לעומק המתאים, זה לוקח רק כמה דקות. - מיד לאחר מכן, הורידו בזהירות את השרשרת עם הבקבוקים המחוברים בחזרה למים. ודא שבקבוקי הדגירה ממוקמים באותו עומק שבו נדגמה הביומסה שהונחה בהם.
- בצע מדידה נוספת מהספינה לאחר שעה (ראה הערה להלן). משכו בזהירות כל שרשרת עם הבקבוקים לתוך הסירה, קראו את ערך החמצן על ידי חיבור הכבל האופטי לחיישן, והורידו שוב את הדגימות למים.
הערה: התאם את הזמן בין מדידות בודדות במהלך הדגירה בהתאם לעוצמת התפוקה/צריכת הדגימות של O2 כדי למנוע פיזור יתר של בקבוקים. - חזור על הליך זה לפחות ארבע או חמש פעמים עם כל זוגות הבקבוקים.
הערה: כל מערך הניסוי בשדה מוצג באיור 4.
איור 4: סכימה של מערך הניסוי בשטח. איור של דוברה ניסיונית מעוגנת על פני האגם. בקבוקי הדגירה (0.5 ליטר) עם ביומסה מיקרוביאלית תלויים בשני עומקים שונים (1 מ' ו-2 מ'). הצוללנים אספו דגימות של מחצלות מיקרוביאליות ישירות לתוך בקבוקי הדגירה בעומקים המתאימים. ריכוז החמצן בבקבוקים בודדים נמדד מהספינה. הבקבוקים נשלפים מהמים. ערך ריכוז החמצן נמדד תוך מספר שניות על ידי חיבור כבל אופטי לחיישן החמצן. לאחר מכן מורידים בזהירות את הבקבוקים בחזרה למים. כל ההליך של מדידת שני זוגות של בקבוקי דגירה משני עומקים לוקח ~ 2 דקות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
6. ניתוחים לדוגמה
- לאחר סיום המדידות, קחו את הדגימות ישירות מהבקבוקים, והעבירו את הביומסה של השטיחון המיקרוביאלי לצלוחיות הפלסטיק הקטנות. אם המחצלות גדלות על מצעים מוצקים (למשל, אבנים), קרצפו אותן באמצעות מברשת שיניים או סכין קטנה.
- במעבדה, יש לסנן כל אחד מהם דרך מסנני סיבי זכוכית שנשקלו מראש כדי לקבוע את המשקל היבש9.
7. ניתוחי נתונים
- במהלך תקופת הדגירה, יש למדוד את ריכוז החמצן בבקבוקים הבהירים והחשוכים ולהשוות אותו לריכוז החמצן בעמודת המים כאשר הבקבוקים מתמלאים.
הערה: השינוי בחמצן בבקבוק האור לאורך זמן הוא תוצאה משולבת של פרודוקטיביות המערכת האקולוגית ברוטו (GEP) והנשימה של כל האורגניזמים בבקבוק (אוטוטרופים והטרוטרופים ממי הסביבה ומהקהילה הפריפיטית). הירידה בחמצן בבקבוק הכהה מודדת את ההפסדים הנשימתיים של אוטוטרופים והטרוטרופים. השינוי בריכוז החמצן בבקרה (כלומר, בקבוקים ללא הפרפיטון) הוא רק תוצר של אורגניזמים הטרוטרופיים או אוטוטרופיים במי הסביבה. התפוקה והנשימה של פריפיטון הוערכו על ידי הפחתת תפוקת מי הסביבה והנשימה שנמדדו בבקבוקי דגירה ריקים. - שימו לב לריכוז O2 באחוז ריווי חמצן (כלומר, כיול חיישני החמצן ל-0% ו-100% ריווי חמצן). לפני הערכת הפרודוקטיביות העיקרית, המר את הנתונים הגולמיים (
) ליחידה סבירה כלשהי.
הערה: במחקר זה, הנתונים מומרים ל-mmol של O2 לגרם של חומר אורגני (OM) של מסת הפרפיטון על בסיס משקל יבש, על פי בנסון וקראוס10.- חישוב ההמרה באמצעות משוואה (1):
(1)
כאשר Cp הוא ריכוז O 2 במים (mg (O 2) L-1) כאשר הוא רווי לחלוטין על ידי O 2, בקבוק V הוא נפח הבקבוק ב- mL, V Stones הוא הנפח שנכבש על ידי האבן ב- mL, הוא משקל מסת הפרפיטון ב- g, ו- 32 הוא המשקל הטוחן של O 2. - חישוב Cp באמצעות משוואה (2):
(2)
כאשר C s הוא הריכוז הסטנדרטי O2, P הוא הלחץ האטמוספרי על פני האגם, Pw הוא הלחץ החלקי של אדי המים על פני האגם, ו-ω הוא צפיפות המים. - חישוב Cs, ω, P ו- Pw מתוך משוואות אמפיריות שהוגדרו קודם לכן (3-6) כאשר גובה האגם (h בק"מ) וטמפרטורת המים על פני האגם (t ב- °C) ידועים:
(3)
(4)
(5)
(6)
הערה: ממשוואות (1-6), ניכר כי ריכוז O2 המחושב הוא המדויק ביותר עבור עומקים רדודים. ככל שהעומק גדל, הריכוז המחושב נעשה מוטה יותר מבחינת הריכוז המוחלט. זה אופטימלי כאשר קצב השינוי של ריכוז החמצן לאורך העומק ידוע עבור כל אגם, כך ריכוז O2 מוחלט ניתן לתקן במידת הצורך. לאחר חישוב ריכוז O 2, ניתן להשתמש בשינויו לאורך זמן כדי לחשב שני שטפים שונים של O2 בשני תנאים שונים. בתנאי אור, פרודוקטיביות המערכת האקולוגית נטו (NEP) עומדת ביחס ישר לשינוי בריכוז O2 לאורך זמן (ראה להלן). המונח "מערכת אקולוגית" משמש כאן כדי לציין כי הפרפיטון מורכב מאורגניזמים אוטוטרופיים והטרוטרופיים. בחושך, השינוי בריכוז O2 לאורך זמן הוא פרופורציונלי לסכום ההפסדים הנשימתיים של אורגניזמים אוטוטרופיים והטרוטרופיים, ובכך מגדיר את הנשימה האקולוגית (RE). ההבדל בין NEP ל-RE מגדיר את הפרודוקטיביות הגולמית של המערכת האקולוגית (GEP). אם ההפסדים הנשימתיים של החלק ההטרוטרופי של הקהילה הם זניחים, GEP הופך להיות שווה לתפוקה הגולמית של המערכת האקולוגית.
- חישוב ההמרה באמצעות משוואה (1):
- קבע את קצב השינוי של ריכוז O2 לאורך זמן על ידי רגרסיה פולינומית מדרגה שלישית, כפי שמוצג במשוואה (7).
(7)
כאשר A0 הוא ריכוזO 2 בזמן אפס ו- A 1-A 2 הם מקדמי רגרסיה פולינומית.
הערה: פונקציית הפולינום משמשת מכיוון שהיא יכולה לשמש כקירוב של כל משוואה דיפרנציאלית. לכן, אין צורך לדעת את הקשר הפונקציונלי המדויק בין ריכוז O2 וזמן. לכן, כל הנחה הקשורה ליחסים הפונקציונליים (למשל, ליניאריות) אינה צריכה להיות נשלטת. בהגדרה, המונח השני של רגרסיה פולינומית, A 1 מגדיר את קצב השינוי של ריכוז O 2 בזמן אפס (כלומר, קצב מיידי), שאינו תלוי ב-A0, ובכך בריכוז O 2 המוחלט בזמן אפס. מסיבה זו, ההערכה של שטף O 2 אינה מושפעת מההטיה בחישובי ריכוז O2 מוחלטים הנגרמים על ידי שינוי הלחץ על פני שיפוע העומק. ל-1 יש יחידות O2 (mmol g(OM)-1) בכל פעם (שעה אחת במחקר זה).- חישוב A1, המחושב בנפרד עבור בקבוקים עם וללא חשיפה לאור ומכילים ביומסה של מחצלות מיקרוביאליות (כלומר, V Stones > 0) ועבור בקבוקי בקרה עם ובלי חשיפה לאור ומכילים מים חופשיים (כלומר, V Stones = 0).
הערה: הקצאת מקדמי רגרסיה שונים אלה לסימונים
, , , ו
- , בהתאמה, 
ניתן לכתוב את המשוואה (8) לחישוב GEP של פרודוקטיביות כ:
(8.1)
(8.2)
(8.3)
המונח
מגדיר פרודוקטיביות נטו של מערכות אקולוגיות (איור 5A; כלומר, פרודוקטיביות חמצן נטו ), והמונח 
מייצג את סכום הנשימה האוטוטרופית וההטרוטרופית (איור 5B; RE, כלומר, בהנחה ששתי הנשימות דומות בתנאי חושך ואור). - הפחת R מ-NEP כדי לקבל GEP (איור 5C).
הערה: משוואה (8) מניחה באופן מרומז כי ושניהם חיוביים, ושניהם שליליים. אם הוא חיובי, לבדוק את הנתונים הגולמיים בזהירות עבור חריגות . יכול להיות שלילי תיאורטית כי הפסדים נשימתיים הנגרמים על ידי פעילות הטרוטרופית יכול להיות גבוה יותר מאשר פעילות פוטוסינתטית.
- חישוב A1, המחושב בנפרד עבור בקבוקים עם וללא חשיפה לאור ומכילים ביומסה של מחצלות מיקרוביאליות (כלומר, V Stones > 0) ועבור בקבוקי בקרה עם ובלי חשיפה לאור ומכילים מים חופשיים (כלומר, V Stones = 0).
) ליחידה סבירה כלשהי.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
, , , ו
- , בהתאמה, 
ניתן לכתוב את המשוואה (8) לחישוב GEP של פרודוקטיביות כ:
(8.1)
(8.2)
(8.3)
מגדיר פרודוקטיביות נטו של מערכות אקולוגיות (איור 5A; כלומר, פרודוקטיביות חמצן נטו ), והמונח 
מייצג את סכום הנשימה האוטוטרופית וההטרוטרופית (איור 5B; RE, כלומר, בהנחה ששתי הנשימות דומות בתנאי חושך ואור).Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
איור 5: פרודוקטיביות נטו וברוטו של מערכות אקולוגיות של מחצלות מיקרוביאליות באור יום. (A) פרודוקטיביות המערכת האקולוגית של רשת בקבוקים קלה: נתוני מהלך הזמן של תפוקת החמצן נטו של מחצלות מיקרוביאליות מהבקבוקים הקלים. השינוי בריכוז החמצן בבקבוקי הדגירה נמדד לאחר שעה אחת באור יום. עיגולים אפורים: בקבוקים עם דגימות של מחצלות מיקרוביאליות. עיגולים לבנים: בקבוקים ריקים עם מי אגם בלבד. (B) נשימת בקבוקים כהים: סכום הנשימה האוטוטרופית וההטרוטרופית מהבקבוקים הכהים. השינוי בריכוז החמצן בבקבוקי הדגירה נמדד לאחר שעה במהלך תקופת אור היום. עיגולים אפורים: בקבוקים עם דגימות של מחצלות מיקרוביאליות. עיגולים לבנים: בקבוקים ריקים עם מי אגם בלבד. (C) השוואה בין פרודוקטיביות המערכת האקולוגית נטו, הנשימה ופריון המערכת האקולוגית ברוטו: הפחתת שיעורי הנשימה משיעורי התפוקה נטו של המערכת האקולוגית מביאה לתפוקה ברוטו של המערכת האקולוגית של הביומסה של מחצלות מיקרוביאליות. קיצורים: NEP = פרודוקטיביות המערכת האקולוגית נטו; RE = נשימה; GEP = פרודוקטיביות המערכת האקולוגית ברוטו. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
שרטוט של מערך הדוברות הצפות ובקבוקי הדגירה הניסיוניים מוצג באיור 1, איור 2 ואיור 3. איור 4 מדגים כיצד ניתן להגדיר את הניסוי בשטח. איור 5 מציג את ערכת הנתונים המייצגת המשמשת לחישוב התפוקה הסופית נטו וברוטו של המערכת האקולוגית. באיור 5A, השינוי בריכוז O 2 (כלומר, מחושב מחדש ל-mmol (O2) g(OM)-1) לאורך זמן מוצג עבור בקבוקים עם (מסומן כ"דגימה") או ללא (מסומן כ"בקרה") של מחצלות מיקרוביאליות שנחשפו לאור. העלייה בריכוז O2 ניכרת בבקרה כמו גם בדגימה. עם זאת, שיפוע הגידול גבוה משמעותית בבקבוקים עם מחצלות מיקרוביאליות. הוא מראה כי האות של פעילות השטיחון המיקרוביאלי ניתן לזיהוי על רקע.
כנ"ל לגבי נתונים מבקבוקים שמוחזקים בחושך, שמוצגים באיור 5B. במקרה זה, עם זאת, השיפוע של ריכוז O2 משתנה לאורך זמן בבקרה אינו שונה באופן משמעותי מאפס. איור 5C מציג את תוצרי הנתונים המוצגים באיור 5A,B, פרודוקטיביות המערכת האקולוגית נטו (NEP) והנשימה (RE), בהתאמה. מעצם הגדרתו, הראשון חייב להיות חיובי והאחרון שלילי. הנתונים תואמים היטב את ההגדרה. הסכום של NPP ו- RE הוא אז התפוקה הגולמית של המערכת האקולוגית (GEP). שים לב שהשגיאה של GEP גדלה מכיוון שהיא השורש הריבועי של סכומי השגיאות בריבוע המחושבים עבור NEP ו- RE. כל אירוע מדידה מייצר סדרה של ריכוזי O2 על פני שעות היום עבור כל אחד מבקבוקי הדגירה המנוטרים, המהווים את הבסיס להערכת התפוקה נטו וגולמית של המערכת האקולוגית. איור 5A מראה את נתוני מהלך הזמן של תפוקת החמצן נטו (פוטוסינתזה ונשימה) של מחצלות מיקרוביאליות מהבקבוקים הקלים. איור 5B מראה את נתוני מהלך הזמן של נשימה של מחצלות מיקרוביאליות מבקבוקים כהים. הפחתת שיעורי הנשימה מפריון המערכת האקולוגית נטו מניבה את שיעורי התפוקה ברוטו של המערכת האקולוגית (איור 5C). איור 6 מציג את התוצאות המתקבלות מהיישום המעשי של השיטה בשטח. תפוקת המערכת האקולוגית הגולמית של הקהילה הפריפיטית נמדדה בשלושה אגמים שלאחר הכרייה בצ'כיה בעונת הצמחייה.
תרשים 6. תפוקת המערכת האקולוגית ברוטו של פריפיטון בשלושה אגמים לאחר הכרייה. דוגמה לשונות עונתית של תפוקת המערכת האקולוגית הגולמית (GEP) של ביומסה פריפיטונית בשלושה אגמים שלאחר הכרייה בצ'כיה (מילאדה, מוסט, מדארד). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
| הערכה | |||
| יחידת ניסוי | O2 פרוקסי שטף | μmol O2 גרם OM-1 h-1 | לצפות |
| בקבוק קל | פרודוקטיביות המערכת האקולוגית נטו (NEP) | 38.6 | 1.98 |
| בקבוק כהה | נשימה במערכת האקולוגית (RE) | -18.1 | 2.3 |
| פרודוקטיביות מערכת אקולוגית גולמית (GEP) | 53.8 | 13.6 | |
טבלה 1: טבלת סיכום של תוצאות. תוצאות הרגרסיה הליניארית מחושבות כממוצע ושגיאת תקן. ערכי הערכה ממוצעים מחמישה שכפולים של בקבוקי דגירה כהים ובהירים. SE = שגיאת תקן.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
המתודולוגיה המתוארת במאמר זה מבוססת על העיקרון של טכניקת החמצן בבקבוק בהיר וכהה בשילוב עם הטכניקה הלא פולשנית של מדידת ריכוז O2 באמצעות חיישני חמצן אופטיים. מערכת זו מאפשרת מדידה מקבילה של הגדרות דגירה שונות מכיוון שניתן להעביר במהירות את הסיב האופטי למדידת O2 מבקבוק לבקבוק. הקהילות הבנטיות מעומקים שונים יכולות להיות שונות בהרכב הטקסונומי ובפריון; מדידתם בו זמנית באופן מקביל יכולה לחסוך זמן ולהפוך את התוצאות למדויקות יותר, ומאפשרת חישוב של פרופילים בעומק שלם שבהם פריפיטון גדל. חיישני חמצן לא פולשניים המשולבים בצלוחיות רעידה מאפשרים ניטור שטף חמצן בזמן אמת.
מערך הניסויים המתוכנן מאפשר למדוד את התפוקה הראשונית של קהילות מיקרוביאליות בעומקים המתאימים שבהם הקהילות מתרחשות באופן טבעי, דבר שקשה לדמות במעבדה (לחץ מתאים, לעקוב אחר השינויים במהלך היומי של הטמפרטורה ועוצמת האור באתרם, זמינות חומרים מזינים שונים). השיפורים העיקריים בשיטה המוצעת הם אי-פולשניות, עלות-תועלת ואפשרות למדידות מרובות בו-זמנית במיקום קואורדינטות יחיד בסמוך למקום איסוף הדגימה. השיטה ידידותית לסביבה מכיוון שניתן להשתמש בכל החומרים שוב ושוב. זה גם מאפשר איסוף של מערכי נתונים גדולים ללא הוצאות נוספות. הכנסת בדיקות O 2 רגישות ביותר (כלומר, מגבלת זיהוי 15 ppb, רזולוציה 0.1% של 0.04 מ"ג O2 L-1) גם מעבירה את השימוש בשיטה לסביבות ימיות פחות פרודוקטיביות.
עם זאת, לשיטה המוצעת יש גם מגבלות הקשורות לאופיו של הסדר הניסוי. המגבלה הראשונה היא האפשרות של O2 supersaturation של בקבוקים סגורים. זה קורה במיוחד בימים שטופי שמש אם ביומסה פרודוקטיבית מאוד הוא דגירה. זה יכול לגרום להערכת חסר של פוטוסינתזה הנגרמת על ידי פירוק לא שלם של O2 במים7. ריכוזים גבוהים של O2 יכולים גם להשבית את PSII11. כדי להימנע מ-supersaturation, מומלץ מאוד לבצע ניסויים ראשוניים המתמקדים באופטימיזציה של כמות הביומסה. שנית, ניתן להגביל את חילופי הגזים המיוצרים על ידי שכבת הגבול העבה והמפוזרת של המזרן הפריופיטי. יחד עם תנאי הקיפאון בתוך בקבוקי הדגירה, זה יכול להוביל להערכת חסר של הפרודוקטיביות. עם זאת, במסגרת המתודולוגיה המתוארת, בקבוקי הדגירה מתומרנים מדי שעה כאשר הם נשלפים מהמים בזמן המדידה ומורידים אותם אז. במהלך הדגירה, הקהילה האוטוטרופית יכולה גם להיות מוגבלת על ידי פחמן אנאורגני מומס (DIC), מה שגורם להאטה בייצור. לכן, הגידול ב- O2 אינו ליניארי לאורך כל זמן הדגירה. בדרך כלל, הבעיה נפתרת על ידי בחירת האזור הליניארי בלבד של קשר O2 לזמן לחישוב שיעור. כאן השתמשנו ברגרסיה פולינומית מדרגה שלישית, המשמשת כקירוב של כל פונקציה הניתנת להבחנה המגדירה את קצב השינוי של O2 לאורך זמן. הוא מאפשר חישוב שיעור השינוי בזמן אפס; לפיכך, הקהילה עדיין אינה מוגבלת על ידי DIC בזמן אפס.
מחקרים הראו כי תסיסה מינימלית להומוגניזציה של גזים בין מחצלות פריפיטיות למים עיליים היא הכרחית12. בסביבות לנטיות, ההידרודינמיקה של אזורי ליטורל אינה חזקה ממילא, ולכן ערבוב המים בתוך בקבוק הדגירה במהלך המדידות הבודדות יכול להיות פשרה מספקת לתהליכי הומוגניזציה טבעיים. צעד בעייתי נוסף הוא שליפת הדגימה הפריפיטית מההקשר הפיזי של הקרקעית, מה שעלול להוביל לשינוי החשיפה לאור וחדירת הגז לשטיחון. כמות התאורה של פריפיטון יכולה להיות מווסתת מעט, במיוחד בשולי המחצלות שנאספו. עם זאת, אורגניזמים פוטוסינתטיים מתמודדים עם תנודות בעוצמת האור באופן טבעי, ולכן הם מותאמים לשמור על שינויים כאלה13,14. כדי למנוע מידה רבה יותר של הפרעה, מומלץ לדגום בזהירות חתיכה קומפקטית אחת של מחצלת periphytic עבור הדגירה. דגימות עשויות להיחשף לקרינה חזקה יותר כאשר הן נשלפות מהמים במהלך המדידות. עם זאת, זמן הדגירה של הבקבוקים בעומקים המתאימים גדול בהרבה מהזמן הנדרש לביצוע קריאת ריכוז O2. זמן הדגירה הוא 4 שעות, וקריאה אחת אורכת כ-30 שניות.
השיטה המוצגת הומצאה עבור מערכות אקולוגיות של מים לנטיים. זה יכול לשמש גם במים זורמים, אבל כמה בעיות טכניות קלות חייב להיפתר. במים זורמים ניתן לשבור את בקבוקי הדגירה ביתר קלות ולעגן את המערכת כולה יהיה מאתגר בזרימה. עם זאת, גם במים עומדים, בקבוקי הדגירה חייבים להיות מטופלים בזהירות, כך שהם לא לשבור אחד את השני במהלך המניפולציה. יש להקדיש תשומת לב מיוחדת אם בקבוקי הדגירה כוללים מחצלות מיקרוביאליות הגדלות על אבנים. חשוב לא לדגום אבנים גדולות כדי לא לשבור את בקבוקי הזכוכית.
כפי שצוין בסעיף 7 של הפרוטוקול, השיטה המתוארת מספקת אומדנים של פרודוקטיביות המערכת האקולוגית נטו, קצב הנשימה של המערכת האקולוגית ופרודוקטיביות המערכת האקולוגית ברוטו של המוצר. בשיטה זו לא ניתן להבחין בין שיעורי הנשימה של חלקים הטרוטרופיים ואוטוטרופיים של הקהילה המיקרוביאלית. לפיכך, פריון המערכת האקולוגית ברוטו נמוך מהפריון הראשוני ברוטו בשיעור השווה לנשימה הטרוטרופית. לכן, שיטה זו אינה דומה באופן ישיר לשיטה הנפוצה של הערכת פרודוקטיביות ראשונית על ידי 14C איזוטופים תיוג15,16,17. שיטה זו מבוססת על החדרת כמות ידועה של 14C-CO2 מסומנים לתוך בקבוקי דגירה מלאים במים של ריכוז C אנאורגני מומס ידוע18. שיעור אובדן הרדיואקטיביות לאורך זמן עומד ביחס ישר לתפוקה הראשונית ברוטו. השיטה המוצעת, למעשה, משלימה את שיטת הרדיו-תיוג משום שהשילוב של שתי השיטות מאפשר תיאורטית להבחין בין כל שטפי הפחמן, כולל נשימה הטרוטרופית ואוטוטרופית. עם זאת, לשיטת הרדיו-תיוג יש גם מספר מגבלות. לדוגמה, הוא מסתמך על ההנחה של שילוב מהיר והומוגני של האלמנט המסומן לתוך מחצלת periphytic19, אשר בדרך כלל אינו אפשרי ללא הפרעה מכנית של מטריצת פריפיטון. כדי לקבל הערכות יומיות מדויקות, יש לאסוף דגימות, לדגום אותן ולדגום אותן מספר פעמים במהלך היום, ויש להפעיל את השיטה בתנאי מעבדה כדי למנוע זיהום רדיואקטיבי7. מדידה רציפה ולא פולשנית אינה אפשרית.
שיטות נפוצות אחרות להערכת פרודוקטיביות ראשונית במערכות אקולוגיות ימיות הן בעלות תכנון ניסויי זהה, אך כוללות סוגים שונים של בדיקות חמצן, שהן פחות נוחות, במיוחד להערכת התפוקה הראשונית של פריפיטון20. השימוש בסוגים מסוימים של בדיקות חמצן יכול לסייע באיתור ריכוז החמצן בפועל בתוך המזרן הפריופיטי, אך אינו יכול להעריך את קצב השינוי לאורך זמן אלא אם כן הוא אטום במערכת סגורה. איטום בדיקת החמצן מועד יותר לדליפה מאשר חיישנים אופטיים לא פולשניים. בשל הצורך שלהם בחיבורים קוויים, שיטות מטבוליזם אחרות מבוססות בקבוקים אינן מאפשרות מדידה של ריכוזי חמצן בעומקים גדולים יותר. זה הופך את השיטה המוצעת, שאינה דורשת חיבור קווי, מסוגלת יותר לספק הערכות מדויקות של חילוף חומרים בנטי במים עמוקים. מכיוון שכל חיישן אופטי הוא יחידה עצמאית, ניתן למדוד בו זמנית את השינוי בריכוז החמצן לאורך זמן במספר עומקים במיקום קואורדינטות יחיד. כתוצאה מכך, השיטה יכולה לספק מערך נתונים חזק המאפשר אפילו שדרוג לכל גוף המים במידת הצורך. טכניקת החישה מרחוק, למשל, אינה ישימה באופן דומה מכיוון שלא ניתן להשתמש בשיטה זו בעומקים משתנים מתחת לפני השטח.
מדידות עונתיות מפורטות באתרן של פרודוקטיביות ברוטו של פריפיטון (או אורגניזמים בנטיים אחרים) יכולות לשפר את הידע הנוכחי על התהליכים השולטים בדינמיקת הפרודוקטיביות הראשונית במים לנטיים. הערכת התפוקה הראשונית הכוללת באזור הליטורלי של כל אגם יכולה לתת מושג טוב יותר על חשיבותו היחסית לחילוף החומרים של הפחמן באגם כולו. עם זאת, שיטה זו אינה מתאימה למדידת התפוקה הראשונית של פלנקטון במים אוליגוטרופיים. בהשוואה לקהילות בנטיות, הביומסה של הפלנקטון במים פתוחים נמוכה מדי. לפיכך, השינויים בריכוז O2 יהיו איטיים מכדי להתגלות בו זמנית במהלך הניסוי עם ביומסה בנטית. במקרה זה, ניתן למדוד את הפעילות המטבולית של פלנקטון באמצעות שיטת 14C-ביקרבונט כפי שתוארה על ידי Šimek et al.21 באותו זמן דגימה. במים אטרופיים, ניתן להשתמש בשיטה זו כדי למדוד את התפוקה העיקרית של פלנקטון גם כן. לכל טכניקה למדידת פרודוקטיביות ראשונית שהוזכרה לעיל יש יתרונות וחסרונות, אשר נדונו. יש לבחור את הטכניקה הטובה ביותר על פי השאלות המדעיות הנחקרות. יתר על כן, השיטה צריכה לחקות את הפרמטרים האקולוגיים של מערכות אקולוגיות שנחקרו ככל האפשר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים מאשרים כי אין להם ניגודי עניינים לחשוף.
Acknowledgments
מחקר זה נתמך על ידי הקרן הצ'כית למדע (GACR 19-05791S), RVO 67985939, ועל ידי CAS במסגרת התוכנית של אסטרטגיית AV 21, חיסכון בקרקע והתאוששות. תודה רבה לאונדז'יי סיהלסקי על שצילם את הצילומים בשדה - בלעדיו, הצילומים היו גיהינום מוחלט. הפרויקט לא היה מתאפשר ללא שיתוף פעולה הדוק עם חברות, Palivový Kombinát Ústí s.p. ו- Sokolovská Uhelná, שסיפקו גישה ליישובים הנחקרים.
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).
