光合作用是地球上最為重要的光化學(xué)過程。在海洋中非常重要的一群光合生物是微小的藻類,也就是通常所說的浮游植物。他們利用太陽能,產(chǎn)生我們呼吸必須的 O2 并將 CO2 轉(zhuǎn)化為有機碳化合物用來維持生長。對浮游生物的消耗構(gòu)成了整個海洋的生物網(wǎng)。并非所有浮游植物產(chǎn)生的有機碳都被食物網(wǎng)消耗了,其中一部分將沉入海洋內(nèi)部或海床,并可保存長達數(shù)千年。這種向深海的碳輸入大致與人為活動每年向大氣中排放的碳相當(dāng)。因此,浮游植物不僅在海洋食物網(wǎng)中起到重要作用,同時對于因化石燃料燃燒排放到空氣中 CO2 的吸收也是至關(guān)重要的。
為了了解人為活動和全球氣候變化如何影響海洋環(huán)境,我們必須了解浮游植物和光合作用所起到的作用。在過去的4年里,Evelyn Lawrenz 博士和她的同事一直使用 FRR 熒光儀(快速重復(fù)率熒光儀)來進行光合作用和初級生產(chǎn)力的測量。傳統(tǒng)的檢測方法為測量氧氣的產(chǎn)量或追蹤二氧化碳的消耗。這兩種方法均需要進行含有浮游植物水樣的采集,樣品裝入采樣瓶,這樣就使其遠離了真實的自然環(huán)境,同時也是非常費時的,極大地限制了一個人可以在一天內(nèi)完成的測量次數(shù)。而 FRR 熒光儀可提供實時快速的光合作用測量,而且儀器也直接放入水中,例如,通過一根線纜垂直下放入海或放在浮標(biāo)和船體上進行長期監(jiān)測。這種監(jiān)測模式可提供很好的時間、空間解決方法,科研人員將不再需要進行瓶裝采樣而有更多的精力對廣袤的海洋進行更多的監(jiān)測。
在葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測方面,F(xiàn)RR 技術(shù)提供了光合作用電子傳遞鏈中電子傳遞的估算方法。然而,許多生態(tài)學(xué)家和海洋學(xué)家需要的是以碳為單位的光合作用效率,這樣他們就可以追蹤空氣中 CO2 通過食物網(wǎng)進入深海的量。因此,我們需要將電子傳遞效率轉(zhuǎn)化為碳固定效率。使用 FastOcean FRR 熒光計聯(lián)合 FastAct 系統(tǒng),Evelyn Lawrenz 博士平行測量了電子傳遞效率和碳固定量來獲得校正系數(shù),從而可以將 FRR 所得的電子傳遞效率轉(zhuǎn)化為具有生態(tài)學(xué)意義的碳固定效率。然而,這個校正系數(shù)并不是固定的,它取決于環(huán)境狀況,碳固定和熒光值也會變化。
Evelyn Lawrenz 博士和她的同事使用 FastOcean FRR 熒光計來研究培養(yǎng)浮游植物和現(xiàn)場浮游植物的校正系數(shù)變化。對于實驗室培養(yǎng)樣品,他們研究了單個物種對不同環(huán)境條件(如光和營養(yǎng)鹽變化)的反應(yīng),來研究單個應(yīng)激源或兩種結(jié)合。此類實驗室研究可以幫助科研人員更好地了解不同實驗中潛在得生理過程,其中存在的差異并最終確定校正系數(shù)。
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