تغذیه ی مرجان ها : مواد مغذی و جریان آب و نور در تغذیه – بخش چهارم
تغذیه ی مرجان ها : مواد مغذی و جریان آب و نور در تغذیه – بخش چهارم

ترجمه و تدوین توسط رضا پور باقری

 

رسیدیم به بخش چهارم سری مقالات تغذیه مرجان ها . امیدواریم بخش اول و دوم و سوم سری مقالات تغذیه مرجانی که نسیم یاس براتون عرضه نموده را مطالع و استفاده کافی برده باشید . با نسیم یاس همراه باشید تا به بخش چهارم این سری از مقالات بپردازیم . علاقه ی من به تغذیه مرجان در اواخر دهه ی ۱۹۸۰ شروع شد ، زمانی که سرگرمی آکواریوم مرجانی در شمال آمریکا در مراحل پیدایش خود بود . در آن برهه از زمان ، راه حل ارائه شده برای برخی از رموز تانک های مینی ریف ، طبیعت در اختیار ما گذاشته و بیشتر برروی کیفیت آب استوار بود . نیازهای بیولوژیکی مانند نورپردازی مرجان ها و جلبک همزیست آنها تا حد زیادی ناشناخته بود و بحث های شدیدی در مورد اینکه آیا در واقع مرجان ها نیاز به تغذیه دارند ، می شد . تلاش من در نگه داشتن مرجان هایی با سطح نگهداری سخت با میزان موفقیت ضعیفی همراه بود – من بیش از ۱۸ ماه شاهد تلف شدن چندین عدد از گونه ی Goniopora بودم . من متقاعد شده بودم که مشکل تغذیه نامناسب است و شروع به تحقیق کردم . این تلاش ها منجر به نوشتن یک سری از مقالات در اوایل سال ۱۹۹۰ در مجلات آب های شیرین و شور شد .

 

مقدمه
افراد زیادی در مورد اهمیت جریان آب در آکواریوم های مرجانی مقاله نوشته اند . قرار نیست ما نیز در این مقاله به بررسی اثرات بی شمار جریان آب بپردازیم . بلکه بر روی مطالب مربوط به تغذیه مرجان از طریق جذب یا به دام انداختن طعمه ها تمرکز خواهیم کرد و اینکه چگونه این مسئله و نور می تواند در سفید شدن مرجان ها نقش داشته باشد .
به عنوان یک مرور سریع ، بسیاری از مرجان های سالم دارای دینوفلاژلات های همزیست (‌گونه Symbiodinium ، اغلب به عنوان zooxanthellae اشاره شده است ) هستند . این جلبک های تحت اسارت به مرجان کمک می کند تا در آبی که اغلب از لحاظ مواد مغذی فقیر است زنده بمانند و این کار را با جذب مواد زائد تولید شده توسط مرجان ( و همچنین جذب برخی از مواد مغذی از ستون آب محیط ) و تولید ( از طریق فتوسنتز ) و به اشتراک گذاری آن ( انتقال ) محصولات مانند گلوکز ، چند آمینو اسید و اسید های چرب ( و دیگر چیز ها ) با مرجان میزبانش انجام می دهد.
فتوسنتز وابسته به انرژی نوری جذب شده توسط فوتوپیگمنت ها در zooxanthellae است . مهم ترین فوتوپیگمنت در zooxanthellae کلروفیل a است . دیگر فوتوپیگمنت ها ، رنگدانه های فرعی نامیده می شوند و عبارتند ازکلروفیل c2 ، پریدینین و بتاکاروتن. نکته : zooxanthellae حاوی کلروفیل b نیست و هر مقاله ای ، این چنین بیان کند حاکی از تحقیق ضعیف است . نور های جمع آوری شده در این فتوپیگمنت های فرعی به کلروفیل a انتقال داده می شوند . حتی مرجان های سالم نیز حاوی مقادیر زیادی از کلروفیل a نیستند . مقدار کلروفیل a در مرجان های آب های کم عمق ( و خیلی روشن ) با روش توضیج داده شده در زیر اندازه گیری شد که در نتیجه 200 میلی گرم در متر مکعب بود اما اغلب کمتر می باشد . مرجان های آب های عمیق اغلب حاوی مقادیر بیشتری هستند .
هنگامی که شرایط نامساعد می شود ، مرجان ها کلروفیل خود را با خارج کردن zooxanthellae یا با کم کردن فتوپیگمنت های zooxanthellae کاهش می دهند . این فرآیند آخرین تلاش برای زنده ماندن است و سفید شدن مرجان نام دارد. سفید شدن شدید باعث می شود که مرجان تبدیل به سفید برفی شود . اما همیشه هم سفید شدن شدید رخ نمی دهد ، و ممکن است که رنگ مرجان ها روشن شود مثلا از قهوه ای تیره به قهوه ای روشن و یا قهوه ای مایل به زرد تغییر رنگ بدهند . برخی ممکن است که این تغییر جزئی رنگ را به photoadaptation نسبت دهند . پس ما چگونه می توانیم سفید شدن واقعی را تعریف نماییم؟
محققان مرجان ها می توانند به ما پاسخ دهند . وینترز و همکاران . ( 2005 ) سفید شدن را می توان ، از دست دادن تقریبا 80 درصد از کلروفیل فتوپیگمنت موجود در دینوفلاژلات های Symbiodinium همزیست و یا از دست دادن 80 درصد از zooxanthellae تعریف نمود. انریکه و همکاران ، 2005 ، غلظتی در حدود 3.3 تا 102.1 میلی گرم در متر مکعب از کلروفیل واقعی را در مرجان Porites branneri سفید شده گزارش دادند . بنابراین فرآیند سفید شدن را می توان به صورت درصدی یا با مقدار کلروفیل واقعی توصیف نمود .

 

پیش زمینه

چهل قطعه Porites lobata در یک آکواریوم 240 گالنی قرار گرفتند . هدف اصلی این آزمایش اندازه گیری رشد مرجان ها زیر طیف های مختلف و اندازه گیری کلروفیل آن در واکنش به نور است ( به ویژه نور قرمز امکان کاهش مقدار کلروفیل a در بافت مرجان را دارد . جریان نوسانی توسط یک ویو باکس تانزی که در حدود 3 اینج در ثانیه تخمین زده شده بود ایجاد شد.
همانطور که معلوم شد ، کاهش کلروفیل a صرف نظر از کیفیت طیفی ، در تمام مرجان ها دیده شد . اگر کیفیت طیفی مقصر نیست پس چه بود ؟ شدت را می توان رد نمود . مرجان های مورد آزمایش از آب های کم عمق آمده بودند جایی که شدت نور خورشید کمتر از سطح آب است ( به حد 2000 میکرو مول در متر مکعب در ثانیه یا حدود 100000 لوکس ) . شدت نور مورد استفاده در آزمایش کیفیت طیفی تنها 128 µmol photonsm²sec است . اگر شدت لحظه ای معتبر نیست ، شاید انتگرال نور روزانه معتبر باشد ( DLI ) ؟ مفهوم DLI شمارش مقدار کل نور ( فوتون ها ) در حال سقوط بر سطح داده شده در طول کل دوره نوری است . مقیاس محبوب مقدار PAR است ( یا در اصل تراکم شار فوتون فتوسنتزیک یا PPFD است و با µmol photonsm²sec گزارش داده می شود ) که معادل تعداد بارش در ثانیه است . بدیهی است که این چیز زیادی به ما نمی گوید – ما ترجیح می دهیم که مقدار کل بارش ( اینچ در هر رویداد بارش ) را بدانیم و این چیزی است که DLI به ما می گوید – مقدار کل فوتون در حال بارش بر سطح داده شده در طول دوره ی نوری است .
محاسبه DLI در یک آکواریوم که در آن شدت نور ثابت است ، آسان است . و عبارت است از: µmol photonsm²sec * 60 ثانیه در هر دقیقه * 60 دقیقه در هر ساعت * ساعت در دوره نوری تقسیم بر 1000000 = mol photonsm²photoperiod
همانطور که معلوم شد DLI حتی به مقدار نوری که مرجان ها در یک روز ابری در زمستان دریافت می کنند نزدیک نمی شود . ( شکل 1 را مشاهده نمایید ) . بنابراین ، کیفیت طیفی ، شدت نور لحظه ای و دوز کل نور ( DLI ) به عنوان عوامل کاهش کلروفیل مشاهده شده ، رد شد .

 

شدت نور در رشد مرجان ها
شکل 1 . مجموع دوز نور در ( هوا ) و در ( عمق 2″ ) در سواحل هوایی در مقایسه با مقدار تجربه شده توسط مرجان ها در شدت نوری 128 میکرو مول در متر مکعب در ثانیه در یک آکواریوم.

 

رشد مرجان ها و کیفیت طیفی

این داده ها نشان می دهد که کیفیت طیفی ( در زیر شدت نور اشباع شده و دیگر شرایط در طول آزمایش ) تاثیر قابل توجهی بر روی رشد مرجان ها نمی گذارد . شکل 2 را مشاهده نمایید .

 

نقش نور LED در رشد مرجان ها
شکل 2. تمام مرجان های رشد کرده در نور مورد آزمایش . از نور LED با کیفیت طیفی متفاوتی استفاده شد . میزان رشد با وزن مرجان مشخص شده با ترازوی تعادلی تعیین شد . تفاوت در سرعت رشد معنی دار نبود . آیا این مرجان ها از مواد مغذی محروم هستند ؟
با این حال ، همه ی مرجان ها ، صرف نظر از قرار گرفتن در معرض طیف ها با کیفیت های مختلف ، محتوای کلروفیل را از دست داده اند . واضح است که عامل دیگری دخیل بوده است ، و جریان آب اولین مظنون بود . برای این منظور این فرضیه ایجاد شد :

فرضیه : تحت شرایط مطلوب ( شدت نور متوسط تا بالا ) جریان آب با سرعت کافی برای به حداقل رساندن لایه ی مرزی و انتشار مواد مغذی لازم برای فتوسنتز اعمال خواهد شد و همچنین آب های راکد نیز عبور خواهند کرد و برای zoxanthellae در دسترس خواهد شد . دستگیری ذرات توسط پلیپ مرجان ها بر قابلیت دسترسی مواد مغذی اضافه خواهد شد . مواد مغذی مورد نیاز برای فتوسنتز با زمانی که جریان بیش از حد کم یا بیش از حد زیاد باشد مواجه نخواهد شد ( با توجه به لایه مرزی افزایش یافته اگر جریان کم است پس مانع انتشار مواد مغذی از لایه ی راکد آب می شود ، یا هیچ ذره ای توسط پلیپ ها زمانی که آنها برای جلوگیری از صدمات جریان بالا منقبض شده اند ، دستگیر نمی شود ، یا زمانی که انرژی مورد نیاز برای انبساط پلیپ برای جذب کم ذرات بر آورده نشده است ، منقبض شده اند ) . خلاصه ، میزان کلروفیل می تواند با جریان آب تنظیم شود .
بنابراین ، پروتکل آزمایش ساده خواهد بود – محتوای کلروفیل برای ایجاد پایه و زمانی که سرعت آب در حال افزایش است مانیتور خواهد شد .

 

چگونه کلروفیل اندازه گیری شد : اندازه گیر مقدار کلروفیل CCM-300
ابزار مورد استفاده در این آزمایش یک متر مقدار کلروفیل CCM-300 ساخت شرکت opti-sciences است . ( هادسون ،‌ نیو همشایر ، ایالات متحده ی آمریکا ) . این دستگاه اجازه می دهد که کلروفیل a ، بدون تهاجم و تخریب اندازه گیری شود . یک کابل فیبر نوری دو شاخه شده یک نور آبی را به نمونه آزاد می کند که موجب تحریک کلروفیل a می شود ، و نسبت نور قرمز پس داده شده در ۷۰۰ تا ۷۳۵ نانومتر تعیین می شود . این نسبت برابر مقدار کلروفیل a است و نتایج بدست آمده بر حسب میلی گرم در هر متر مربع گزارش شد . (mg/m2 ) .

 

دستگاه اندازه گیری مقدار کلروفیل
شکل ۳ . دستگاه اندازه گیری مقدار کلروفیل CCM-300 شرکت opti-sciences . کابل فیبر نوری متصل به متر اجازه اندازه گیری در زیر آب را می دهد .

 

در طول این دوره تقریبا ۷ ماهه ، اندازه گیری میزان کلروفیل a در فواصل ۱۲ ،‌۳ ، ۶ و ۱ ساعته از مرکز هر مرجان انجام گرفت . این مقادیر میانگین گیری شد و به اکسل وارد شد .

 

افزایش جریان آب

به منظور افزایش جریان آب ، یک Maxspect Gyre XF-150 استفاده شد ( علاوه بر سرعت آب تولید شده توسط ویو باکس تانزی ) . جریان به صورت تدریجی با استفاده از کنترلر پمپ در طول یازده روز اول آوریل افزایش یافت .
اندازه گیری دقیق جریان آب بدون استفاده از یک ابزار پیچیده بسیار دشوار است . در این مورد ، یک اندازه گیر الکترونیکی سرعت آب مورد استفاده قرار گرفت – یک FloMate 2000 ( تولید شده توسط مارش – مک بیرنی ( فردریک ، مریلند ، ایالات متحده آمریکا ) و به بازار عرضه شده توسط شرکت HACH در لاولند در کلرادو ، ایالات متحده آمریکا ) .

نتایج

شکل ۴ مقدار کلروفیل a مرجان ها و تنظیم ها را نشان می دهد . مقدار کلروفیل a در تمامی مرجان ها با افزایش جریان آب ، افزایش یافت .

 

مقدار کلروفیل a مرجان ها در طول آزمایش
شکل ۴ . مقدار کلروفیل a مرجان ها در طول آزمایش . خط نارنجی مقدار کلروفیل مرجان های در معرض سرعت آب بالا است در حالی که خط سبز کنترل شده است ( به طور مشخص یک افزایش سرعت جریان را به نمایش گذاشته ولی هنوز سرعت کمتر از مرجان های نمایش داده شده در خط نارنجی است ) . جریان در ۱ آوریل ، ۶ آوریل و ۱۰ آوریل افزایش یافت .

نتیجه گیری

مقدار کلروفیل a به نظر می رسد مربوط به افزایش سرعت آب و به احتمال زیاد به علت کاهش ضخامت لایه ی مرزی باشد . ( در نتیجه ی نرخ انتشار کافی مواد ماکرو و میکرو مورد نیاز برای فتوسنتز ) و انبساط پلیپ ( افزایش جذب ذرات و در نتیجه ی غذا برای مرجان و مواد زاید برای zooxanthellae ) . تلفات عمده ی محتوای zooxanthellae / فتوپیگمنت ممکن است با تعیین بصری مشکل باشد مانند تغییر رنگ قهوه ای به رنگ قهوه ای روشن یا قهوه ای مایل به زرد می تواند یک فرآیند آهسته ( ماه ها ) باشد . از دست دادن کلروفیل a نیز می تواند توسط فلورسنس بافت های مرجانی پوشیده شود .
لازم به ذکر است که تنها تغییر عمدی که موجب تغییر بلافاصله ( هفته ها ) می شود و در طول این دوره ی افزایش سرعت آب مورد استفاده قرار گرفت ، افزایش سرعت پمپ بود . هیچ مواد افزودنی و یا تغییرات آب انجام نشد . اگر چه پارامتر های شیمیایی آب در طول این دوره ی آزمایش سرعت مورد بررسی قرار نگرفت ولی هیچ دلیلی برای تغییر قابل توجه در داده های این ۷ ماه وجود نداشت ( از جمله درجه حرارت آب ، شوری ، pH ، آلکانیتی ، آمونیاک ، نیتریت ، نیترات ، نیتروژن کل ، نیتروژن آلی ( با محاسبه ) ، ارتو فسفات ، فسفر کل ، پتاسیم ، آهن ، آهن کل ، ترکیبات آهن ، سولفات ، مس ، مس کل ، مس آزاد ، ید ،‌کلسیم ، استرانسیم ، منیزیم ، فلوراید ، سیلیس و با محاسبه سیلیسیوم ) .

غلظت فتوپیگمنت و رنگ ظاهری

کلروفیل a و c2 نور آبی و قرمز را جذب می کند ، پس نور منعکس شده در طول موج سبز افزایش یافته است ، و بسیاری از گیاهان زمینی و آبزی را سبز رنگ می سازد . برخی از موجودات فتوسنتز گر ( دیاتوم ها ، دینوفلاژلات ها ، جلبک قهوه ای )‌ شامل فتوپیگمنت های اضافی هستند ( از قبیل فوکوزانتین و پریدینین ) که برخی از طول موج های سبز را جذب می کند و این موجب می شود که قهوه ای به نظر برسند . از این رو ، فتوپیگمنت بیشتر ، موجب ظاهر شدن ارگانیسم های قهوه ای تر می شود . در مقابل ، کاهش غلظت فتوپیگمنت ها موجب می شود که گیاهان/ مرجان ها کمتر قهوه ای به نظر برسند . سوال این است که – آیا شکل بصری برای تعیین اینکه یک مرجان از نظر فنی سفید شده باشد ممکن است ( از دست دادن ۸۰ درصد از zooxanthellae / فتوپیگمنت ها و نه رنگ سفید برفی ناشی از مرجان به شدت سفید شده ) . شکل ۵ را برای نمونه هایی از رنگ های مرجانی با توجه به محتوای فتوپیگمنتشان ، مشاهده نمایید .

 

مرجان سمت چپی در زیر نور با شدت ۷ میکرو مول در متر مربع در ثانیه رشد نموده است
شکل ۵ . مرجان سمت چپی در زیر نور با شدت ۷ میکرو مول در متر مربع در ثانیه رشد نموده است و شامل ۱۲۴ میلی گرم بر متر مربع کلروفیل a است . مرجان های وسطی و سمت راستی در ۱۲۸ میکرو مول در متر مربع در ثانیه رشد یافته اند . مرجان سمت راست تقریبا ۷۰ درصد از کلروفیل a را از دست داده است – بسیار شبیه به سفید شده است . مرجان وسطی دارای ۵۰ میلی گرم بر متر مربع کلروفیل است (‌ از دست دادن حدود ۴۵ درصد از کلروفیل a ) .

از دست دادن کلروفیل مرتبط با جریان آب قبلا گزارش داده نشده بود . این از دست دادن کلروفیل بیشتر در آکواریوم رخ می دهد ، زمانی که جریان آب به خوبی صخره های مرجانی واقعی نباشد .
مشاهدات مهم نیز حاکی بر این مسئله است که سفید شدن یک فرآیند آهسته است و لزوما تبدیل شدن مرجان به رنگ سفید نیست – یک مرجان سفید شده می تواند رنگ قهوه ای روشن یا مایل به زرد نیز داشته باشد . از دست دادن فتوپیگمنت ها می تواند ناشی از فقر نرخ انتقال قند ها ، اسید های آمینه ، اسید های چرب و دیگر مواد به مرجان باشد و در نتیجه ضعف مرجان را به ارمغان آورد . نتایج حاصل از این آزمایش سوالاتی زیادی را مطرح کرد : آیا فقط با حفظ ساده ی جریان آب ، حفظ طبیعی مقادیر کلروفیل ممکن است ؟ آیا تغذیه ، محتوای کلروفیل مرجان را افزایش ( و یا سلامت کلی) می دهد ؟ یک آزمایش برای پاسخ به این سوالات طراحی شده و هم اکنون در جریان است .

 

 

ترجمه و تدوین توسط رضا پور باقری

لطفا به حق کپی رایت نسیم یاس و نویسنده احترام بگذارید

 

 

 

 

 

انواع غذای تخصصی مرجان های آب شور