लेंटिक वाटर्स के पेरिफाइटन समुदायों की सीटू प्राथमिक उत्पादकता को मापने की एक कम लागत वाली विधि
Summary
यहां प्रस्तुत वास्तविक सीटू पर्यावरणीय तापमान और प्रकाश स्थितियों के तहत माइक्रोबियल मैट की प्राथमिक उत्पादकता को मापने के लिए एक लागत प्रभावी और परिवहन योग्य विधि / सुविधा है। प्रायोगिक सेटअप व्यापक रूप से उपलब्ध सामग्रियों पर आधारित है और प्रयोगशाला-आधारित मॉडल के फायदे प्रदान करते हुए विभिन्न परिस्थितियों में उपयोग किया जा सकता है।
Abstract
बढ़ते मौसम ढाल के दौरान पेरिफाइटन की सीटू प्राथमिक उत्पादकता को मापना प्राथमिक उत्पादकता पर पर्यावरणीय ड्राइवरों (मुख्य रूप से फास्फोरस एकाग्रता और प्रकाश तीव्रता) और प्रजातियों की संरचना के मात्रात्मक प्रभाव को स्पष्ट कर सकता है। प्राथमिक उत्पादकता मुख्य रूप से प्रकाश तीव्रता, तापमान, पोषक तत्वों की उपलब्धता और यूफोटिक क्षेत्र की संबंधित गहराई में कार्बोनेट प्रणाली की आयनिक प्रजातियों के वितरण से प्रेरित होती है। यह एक जटिल प्रणाली है जिसे प्रयोगशाला में अनुकरण करना बहुत मुश्किल है। यह सस्ता, परिवहन योग्य और आसानी से निर्मित फ्लोटिंग बार्ज प्राथमिक उत्पादकता को सटीक रूप से मापने की अनुमति देता है- सीधे वास्तविक प्राकृतिक परिस्थितियों में। कार्यप्रणाली कसकर सील किए गए ग्लास जार में एकीकृत गैर-आक्रामक ऑक्सीजन सेंसर का उपयोग करके वास्तविक समय में प्राथमिक उत्पादकता को मापने पर आधारित है, जिससे ऑनलाइन ऑक्सीजन फ्लक्स निगरानी सक्षम हो जाती है और चयापचय गतिविधियों में नई अंतर्दृष्टि प्रदान होती है। माइक्रोबियल मैट (या अन्य बेंटिक जीवों) की सकल प्राथमिक उत्पादकता के विस्तृत मौसमी सीटू माप लेंटिक पानी में प्राथमिक उत्पादकता गतिशीलता को नियंत्रित करने वाली प्रक्रियाओं के वर्तमान ज्ञान में सुधार कर सकते हैं।
Introduction
प्राथमिक उत्पादकता जलीय प्रणालियों में ऑटोकॉन्थोनस कार्बन का एकमात्र प्रवेश है जो पूरे सिस्टम फूड वेब1 का निर्माण करता है। इसलिए, प्राथमिक उत्पादकता का सटीक अनुमान जलीय पारिस्थितिक तंत्र के कामकाज को समझने की दिशा में एक आवश्यक कदम है। तटीय क्षेत्र उच्च प्राथमिक उत्पादकता और जैव विविधता के क्षेत्र हैं। फाइटोप्लांकटन के अलावा, पेरिफाइटन (इसके बाद माइक्रोबियल मैट के रूप में जाना जाता है) और मैक्रोशैवाल को तटीयक्षेत्रों 2 में प्राथमिक उत्पादकता में महत्वपूर्ण योगदान देने के लिए माना जाता है। उनकी सुस्त जीवन शैली और महत्वपूर्ण स्थानिक विषमता के कारण, प्राथमिक उत्पादकता का परिमाणीकरण तुच्छ नहीं है।
प्राथमिक उत्पादकता मुख्य रूप से प्रकाश तीव्रता, तापमान, पोषक तत्वों की उपलब्धता और यूफोटिकक्षेत्रों 3,4 की संबंधित गहराई में कार्बोनेट प्रणाली की आयनिक प्रजातियों के वितरण से प्रेरित होती है। गहराई स्पष्ट रूप से माइक्रोबियल मैट के स्थानिक वितरण को प्रभावित करती है। माइक्रोबियल समुदायों को उथली गहराई में और अधिक गहराई पर कम प्रकाश तीव्रता के साथ उच्च विकिरण और स्पष्ट मौसमी तापमान भिन्नताओं के प्रतिकूल प्रभावों का सामना करना चाहिए। गहराई ढाल के अलावा, गतिशील ट्रॉफिक इंटरैक्शन विभिन्न पैमानों पर कई और जटिल स्थानिक पैटर्न उत्पन्न करतेहैं। यह जटिल प्रणाली प्रयोगशाला में अनुकरण करने के लिए जटिल है। तटीय क्षेत्रों से व्यक्तिगत प्राथमिक उत्पादकों की चयापचय गतिविधि का अनुमान लगाने का सबसे सटीक तरीका सीटू प्रयोगों में स्थापित करना है।
इस पेपर में पेश की गई पद्धति पारंपरिक चैंबर विधि 2,6,7 पर आधारित है, साथ में एक परिवहन योग्य और आसानी से निर्मित कम लागत वाली फ्लोटिंग बार्ज के साथ। यह प्राकृतिक प्रकाश स्पेक्ट्रम, तापमान और गहराई के साथ कार्बोनेट प्रणाली की आयनिक प्रजातियों के विभिन्न वितरण के तहत विभिन्न गहराई पर प्राथमिक उत्पादकता के माप की अनुमति देता है। विधि प्रकाश बनाम अंधेरे बोतल ऑक्सीजन के सिद्धांत पर आधारित है, जिसे पहली बार फाइटोप्लांकटन प्रकाश संश्लेषण6 को मापने के लिए नियोजित किया गया था और अभी भी आमतौर पर 6,7 का उपयोग किया जाता है। यह प्रकाश में रखी बोतलों (जिसमें प्राथमिक उत्पादकता और श्वसन के प्रभाव शामिल हैं) में ऑक्सीजन में परिवर्तन की दर की तुलना अंधेरे (केवल श्वसन) में रखी गई बोतलों के साथ करता है। विधि प्राथमिक उत्पादकता के लिए प्रॉक्सी के रूप में ऑक्सीजन विकास (प्रकाश संश्लेषण) का उपयोग करती है। मापा चर शुद्ध पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादकता (एनईपी, प्रकाश की स्थिति में समय के साथ ओ2 एकाग्रता में परिवर्तन के रूप में) और पारिस्थितिकी तंत्र श्वसन (आरई, अंधेरे में समय के साथ ओ2 एकाग्रता में परिवर्तन के रूप में) हैं। सकल पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादकता (जीईपी) दोनों के बीच अंतर की गणना है (तालिका 1)। “पारिस्थितिकी तंत्र” शब्द का उपयोग यहां यह दर्शाने के लिए किया जाता है कि पेरिफाइटन ऑटोट्रोफिक और हेटरोट्रोफिक जीवों से बना है। इस पारंपरिक कक्ष विधि का सबसे महत्वपूर्ण सुधार गैर-आक्रामक ऑक्सीजन ऑप्टिकल सेंसर का उपयोग करना और पेरिफाइटिक प्राथमिक उत्पादकता को मापने के लिए इस मुख्य रूप से प्लवक विधि का अनुकूलन है।
तकनीक को चेक गणराज्य-मिलाडा, मोस्ट और मेडार में नई उभरी पोस्ट-माइनिंग झीलों के तटीय क्षेत्र में माइक्रोबियल मैट को मापने के उदाहरण में वर्णित किया गया है। माइक्रोबियल मैट की चयापचय गतिविधि को विशिष्ट गहराई पर सीधे किए गए ओ2 फ्लक्स के प्रत्यक्ष सीटू माप का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है, जहां अध्ययन किए गए समुदाय स्वाभाविक रूप से होते हैं। हेटरोट्रोफिक और फोटोट्रोफिक गतिविधि को नॉनइनवेसिव ऑप्टिकल ऑक्सीजन सेंसर से लैस बंद कांच की बोतलों में मापा जाता है। ये सेंसर प्रकाश-संवेदनशील रंगों के प्रतिदीप्ति का उपयोग करके ऑक्सीजन के आंशिक दबाव का पता लगाते हैं। माइक्रोबियल मैट वाली बोतलों को निलंबित कर दिया जाता है और उचित गहराई पर एक फ्लोटिंग डिवाइस पर इनक्यूबेट किया जाता है। छोटी नाव से दिन के उजाले की अवधि के दौरान बोतलों के अंदर ऑक्सीजन एकाग्रता को लगातार मापा गया था।
बरकरार माइक्रोबियल मैट के नमूने एकत्र किए जाते हैं और स्कूबा गोताखोरों द्वारा निर्दिष्ट गहराई पर गैस-तंग इनक्यूबेशन की बोतलों में रखे जाते हैं। प्रत्येक बोतल एक नॉनइनवेसिव ऑप्टिकल ऑक्सीजन माइक्रोसेंसर से लैस है, जो समय के साथ ओ2 उत्पादकता / खपत की निगरानी करता है। सभी माप प्रत्येक गहराई में पांच प्रतिकृति अंधेरे / प्रकाश जोड़े में किए जाते हैं। तापमान और प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण (पीएचएआर) तीव्रता को पूरे इनक्यूबेशन में संबंधित गहराई पर मापा जाता है। सीटू इनक्यूबेशन (दिन के उजाले के घंटों) में 6 घंटे के बाद, माइक्रोबियल मैट को बोतलों से काटा जाता है और सुखाया जाता है। ओ2 फ्लक्स को माइक्रोबियल बायोमास में सामान्यीकृत किया जाता है। एक नियंत्रण के रूप में, फ्लक्स को अलग-अलग प्रकाश और गहरे गैस-तंग बोतलों (रिक्त नियंत्रण) में ओ 2 एकाग्रता में परिवर्तन के लिए सही किया जाता है जिसमें माइक्रोबियल मैट बायोमास के बिना झील का पानी होता है। नीचे फ्लोटिंग बार्ज बनाने और चरण-दर-चरण पूरे प्रयोग को करने के लिए विस्तृत निर्देश दिए गए हैं। यह पेपर दो गहराई (1 मीटर और 2 मीटर) पर माइक्रोबियल मैट के माप से प्रतिनिधि परिणाम भी प्रस्तुत करता है, जिसमें प्रत्येक गहराई पर पांच प्रतिकृतियां होती हैं। डेटालॉगर्स का उपयोग करके पूरे प्रयोग के दौरान वास्तविक तापमान और प्रकाश की तीव्रता को मापा गया था।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस पेपर में वर्णित पद्धति ऑप्टिकल ऑक्सीजन सेंसर का उपयोग करके ओ2 एकाग्रता को मापने की गैर-आक्रामक तकनीक के संयोजन में प्रकाश और अंधेरे बोतल ऑक्सीजन तकनीक के सिद्धांत पर आधारित है। यह प्रणाली विभि?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस अध्ययन को चेक साइंस फाउंडेशन (जीएसीआर 19-05791 एस), आरवीओ 67985939 और सीएएस द्वारा रणनीति एवी 21, लैंड सेव एंड रिकवरी के कार्यक्रम के भीतर समर्थित किया गया था। मैदान में शॉट्स लेने के लिए ओंदसेज सिहेल्सकी के लिए बहुत धन्यवाद – उनके बिना, फिल्मांकन पूरी तरह से नरक होता। यह परियोजना कंपनियों के साथ कड़े सहयोग के बिना संभव नहीं होगी, पालिवोवी कोम्बिनाट ओस्टी एसपी और सोकोलोव्स्की उहेलना, जिन्होंने अध्ययन किए गए इलाकों तक पहुंच प्रदान की।
Materials
| 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
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