Fotosünteesi iseärasused vees
Valguse vertikaalse nõrgenemise tõttu fotosünteesi kiirus vees sügavuti nõrgeneb. Kuid need kaks näitajat ei käitu teineteise suhtes sugugi lineaarselt. Joonisel 7 on kujutatud fotosünteesi sügavussõltuvus koos mitmete muude parameetritega.
Joonis 7. Fotosüntees ja hingamine termiliselt kihistunud veekogus.
• I - kiirguse intensiivsus (katkendjoon)
• Io - kiirgus veepinnal ~200 W/m² PAR
• Ieu - kiirgus eufootilise kihi alumisel piiril = 1% Io ~ 2W/m² PhAR
• Ieu - keskmine kiirgus eufootilises kihis
• Iinh - FS inhibeeriv kiirguse läviväärtus = 60-70% Io
• Icr - kiirgus kriitilises sügavuses
• PP - primaarproduktsiooni (fotosünteesi) intensiivsus sügavusel z (pidevjoon)
• R - hingamise intensiivsus sügavusel z
• Zk - valgusküllastuse tekke sügavus
• Zs - Secchi ketta nähtavuse sügavus
• Zeu - eufootilise kihi paksus
• Zcr - kriitiline sügavus
Pidevjoonega on kujutatud süsiniku assimilatsioonikiirus, mis on sügavuse suhtes muutuv. Katkendliku joonega on esitatud valguse vertikaalne nõrgenemine. Hingamine jääb ajas ja ruumis samaks. Teatud sügavuses saab süsiniku assimilatsiooni kiirus võrdseks hingamisega. Seda sügavust nimetatakse kompensatsioonipunktiks.
Veekihti ülalpool kompensatsioonipunkti, so. kihti, kus netoproduktsioon on positiivne, nimetatakse eufootiliseks kihiks. See on siis orgaanilise aine tootmise seisukohalt kõige olulisem veekiht. Kompensatsioonipunktist sügavamale jääb aga afootiline kiht, kus valgust fotosünteesi jaoks juba napib.
Eufootilise kihi paksus (Zeu) sõltub kõigi muude füüsikaliselt mõõdetavate optiliste tegurite kõrval ka vetikate liigilisest koosseisust ja valguskohastumisest. Seetõttu on eufootilise kihi paksuse ainsaks tõeliselt korrektseks mõõtmise viisiks fotosünteesi ja hingamise sügavusjaotuse mõõtmine ning nende alusel kompensatsioonipunkti määramine. Praktikas on see meetod raskesti rakendatav ja seetõttu kasutatakse mitmeid lähendusi, mis põhinevad empiirilistel seostel. Kõige käepärasem viis eufootilise kihi paksuse ligikaudseks hindamiseks lähtub vee läbipaistvusest Secchi ketta järgi Zs. Keskmiselt kehtib seos:
• Io - kiirgus veepinnal ~200 W/m² PAR
• Ieu - kiirgus eufootilise kihi alumisel piiril = 1% Io ~ 2W/m² PhAR
• Ieu - keskmine kiirgus eufootilises kihis
• Iinh - FS inhibeeriv kiirguse läviväärtus = 60-70% Io
• Icr - kiirgus kriitilises sügavuses
• PP - primaarproduktsiooni (fotosünteesi) intensiivsus sügavusel z (pidevjoon)
• R - hingamise intensiivsus sügavusel z
• Zk - valgusküllastuse tekke sügavus
• Zs - Secchi ketta nähtavuse sügavus
• Zeu - eufootilise kihi paksus
• Zcr - kriitiline sügavus
Pidevjoonega on kujutatud süsiniku assimilatsioonikiirus, mis on sügavuse suhtes muutuv. Katkendliku joonega on esitatud valguse vertikaalne nõrgenemine. Hingamine jääb ajas ja ruumis samaks. Teatud sügavuses saab süsiniku assimilatsiooni kiirus võrdseks hingamisega. Seda sügavust nimetatakse kompensatsioonipunktiks.
Veekihti ülalpool kompensatsioonipunkti, so. kihti, kus netoproduktsioon on positiivne, nimetatakse eufootiliseks kihiks. See on siis orgaanilise aine tootmise seisukohalt kõige olulisem veekiht. Kompensatsioonipunktist sügavamale jääb aga afootiline kiht, kus valgust fotosünteesi jaoks juba napib.
Eufootilise kihi paksus (Zeu) sõltub kõigi muude füüsikaliselt mõõdetavate optiliste tegurite kõrval ka vetikate liigilisest koosseisust ja valguskohastumisest. Seetõttu on eufootilise kihi paksuse ainsaks tõeliselt korrektseks mõõtmise viisiks fotosünteesi ja hingamise sügavusjaotuse mõõtmine ning nende alusel kompensatsioonipunkti määramine. Praktikas on see meetod raskesti rakendatav ja seetõttu kasutatakse mitmeid lähendusi, mis põhinevad empiirilistel seostel. Kõige käepärasem viis eufootilise kihi paksuse ligikaudseks hindamiseks lähtub vee läbipaistvusest Secchi ketta järgi Zs. Keskmiselt kehtib seos:
Teise enamkasutatava määratluse järgi on eufootilise kihi alumiseks piiriks sügavus, kuhu jõuab 1 % pinnalelangevast valgusest:
Selliselt määratletud eufootilise kihi paksus ei sõltu kiirguse intensiivsusest, vaid ainult vee omadustest.
Samas pole veesammas kunagi stabiilne, vaid võrdlemisi dünaamiline, eriti kevadise ja sügisese segunemisperioodi jooksul. Seega teine oluline tegur, mis kontrollib fütoplanktoni netoproduktsiooni sõltuvust valgusest, on vee läbisegunemise sügavus (Zmix). Kui veekogu seguneb läbi sügavamalt, kui Zeu, kanduvad vetikad lühemaks või pikemaks ajaks tingimustesse, kus hingamise tase ületab süsiniku assimilatsiooni kiirust.
Sügavust, millest ülespoole jäävas veesambas keskmine süsiniku assimilatsiooni kiirus saab võrdseks keskmise hingamisega, nimetatakse kriitiliseks sügavuseks Zcr. Kui läbisegunemise sügavus ületab kriitilist sügavust, ei suuda fütoplanktoni kooslus enam oma biomassi säilitada. Keskmiselt kehtib seos:
Samas pole veesammas kunagi stabiilne, vaid võrdlemisi dünaamiline, eriti kevadise ja sügisese segunemisperioodi jooksul. Seega teine oluline tegur, mis kontrollib fütoplanktoni netoproduktsiooni sõltuvust valgusest, on vee läbisegunemise sügavus (Zmix). Kui veekogu seguneb läbi sügavamalt, kui Zeu, kanduvad vetikad lühemaks või pikemaks ajaks tingimustesse, kus hingamise tase ületab süsiniku assimilatsiooni kiirust.
Sügavust, millest ülespoole jäävas veesambas keskmine süsiniku assimilatsiooni kiirus saab võrdseks keskmise hingamisega, nimetatakse kriitiliseks sügavuseks Zcr. Kui läbisegunemise sügavus ületab kriitilist sügavust, ei suuda fütoplanktoni kooslus enam oma biomassi säilitada. Keskmiselt kehtib seos:
Ülalpool kriitilist sügavust moodustab keskmine kiirguse intensiivsus veesambas 4% pinnalelangevast.