Calculation of the photosynthetic quotient (pq) in the Gulf of Gdansk (southern Baltic)

• Autorzy: Wielgat-Rychert M. , Rychert K. , Witek Z. , Zalewski M.

Warianty tytułu

PL

Obliczenia współczynnika fotosyntetycznego (pq) dla Zatoki Gdańskiej (Bałtyk Południowy)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The photosynthetic quotient (PQ) is defined as the molar ratio of oxygen released to the carbon dioxide assimilated during photosynthesis. Calculation of correct PQ values of natural phytoplankton populations is crucial for understanding of carbon budgets but often result in values that differ highly from the expected stoichiometric proportions of photosynthetic products. In the present study, measurements of primary production, that is, CO2 assimilation, performed with the standard isotopic method (14C) and oxygen release estimated during photosynthesis with the light-and-dark bottle method were compared to calculate PQ in the southern Baltic (Gulf of Gdańsk, Poland). The PQ average was 1.28 (ANOVA; F = 872; R2 = 0.92; n = 77; p < 0.001). Neither nitrogen source nor phytoplankton composition was noted to impact PQ values. Very high PQ values in the lower range of production rates (that cannot be explained by the stoichiometric proportion of photosynthesis products) were interpreted as artifacts related to the lower sensitivity of the oxygen method compared to that of the 14C method.

PL

Współczynnik fotosyntetyczny (PQ) definiowany jest jako molowy stosunek uwolnionego tlenu do węgla związanego w procesie fotosyntezy. Obliczenie poprawnej wartości PQ dla populacji fitoplanktonu występujących w środowisku jest zasadnicze dla sporządzenia poprawnego bilansu węgla, ale często obliczone z pomiarów wartości PQ różnią się znacznie od proporcji stechiometrycznych tlenu i węgla w produktach fotosyntezy. W niniejszej pracy przeprowadzono pomiary asymilacji węgla, czyli produkcji pierwotnej, przy użyciu standardowej metody izotopowej (z izotopem węgla 14C) oraz pomiary uwolnionego tlenu za pomocą metody jasnych i ciemnych butelek i na tej podstawie obliczono współczynnik fotosyntetyczny dla Bałtyku południowego (Zatoka Gdańska, Polska). Obliczona średnia wartość PQ wynosiła 1,28 (ANOVA; F = 872; R2 = 0,92; n = 77; p < 0,001). Nie odnotowano, aby wartości PQ zależały od rodzaju azotu wykorzystanego w procesie asymilacji (azot azotanowy czy amonowy) lub od składu fitoplanktonu. Bardzo wysokie wartości PQ obliczone w zakresie niskich wartości produkcji pierwotnej (wartości, które nie zgadzają się zupełnie z proporcjami stechiometrycznymi produktów fotosyntezy) zostały zinterpretowane jako artefakty wynikające z metodyki pomiarowej, ponieważ metoda tlenowa ma znacznie mniejszą czułość niż metoda izotopowa.

Słowa kluczowe

EN

calculation; photosynthetic quotient; Gdansk Gulf; Baltic Sea

• Wydawca: -
• Czasopismo: Baltic Coastal Zone. Journal of Ecology and Protection of the Coastline
• Rocznik: 2017
• Tom: 21
• Opis fizyczny: p.51-60,fig.,ref.

Twórcy

autor

Wielgat-Rychert M.

• Department of Ecology, Institute of Biology and Environmental Protection, Pomeranian University in Slupsk, K.Arciszewskiego 22a, 76-200 Slupsk, Poland

autor

Rychert K.

• Department of Ecology, Institute of Biology and Environmental Protection, Pomeranian University in Slupsk, K.Arciszewskiego 22a, 76-200 Slupsk, Poland

autor

Witek Z.

• Department of Ecology, Institute of Biology and Environmental Protection, Pomeranian University in Slupsk, K.Arciszewskiego 22a, 76-200 Slupsk, Poland

autor

Zalewski M.

• Department of Fisheries Oceanography and Marine Ecology, National Marine Fisheries Research Institute, H.Kollataja 1, 81-332 Gdynia, Poland

Bibliografia

• Arst H., Nõges T., Nõges P., Paavel B., 2008. In situ measurements and model calculations of primary production in turbid waters. Aquat. Biol., 3, 19-30.
• Ærtebjerg Nielsen G., Bresta A.M., 1984. Guidelines for the Measurement of Phytoplankton Primary Production. Baltic Marine Biologists Publication No. 1, Copenhagen.
• Fahnenstiel G.L., Carrick H.J., 1988. Primary production in lakes Huron and Michigan: in vitro and in situ comparisons. J. Plankton Res., 10, 1273-1283.
• Geider R.J., MacIntyre H.L., 2002. Physiology and biochemistry of photosynthesis and algal carbon acquisition. In: Phytoplankton productivity in marine and aquatic environments. (Eds) P.J. le B. Williams, D.N. Thomas, C.S. Reynolds, Blackwell Science, Oxford, 44-77.
• Gromisz Sławomira, unpublished data.
• HELCOM, 2014. Manual for marine monitoring in the COMBINE programme of HELCOM. Part C. Annex C-5, Phytoplankton primary production. http://www.helcom.fi/actionareas/monitoring-and-assessment/manuals-and-guidelines/combine-manual, accessed on 01/07/2015.
• Laws E.A., 1991. Photosynthetic quotients, new production, net community production in the open ocean. Deep Sea Res., 38, 143-167.
• Marra J., 2002. Approaches to the measurement of plankton production. In: Phytoplankton productivity in marine and aquatic environments. (Eds) P.J. le B. Williams, D.N. Thomas, C.S. Reynolds, Blackwell Science, Oxford, 78-108.
• Marra J., 2009. Net and gross productivity: weighing in with 14C. Aquat. Microb. Ecol., 56, 123-131.
• Moigis A.G., 2000. Photosynthetic rates in the surface waters of the Red Sea the radiocarbon vs. non-isotopic dilution method. J. Plankton Res., 22, 713-727.
• Nędzarek A., Tórz A., Bonisławska M., Drost A., 2013. Influence of Spent Cooling Water on Primary Production. Pol. J. Environ. Stud., 22, 801-808.
• Ostrom N.E., Carrick H.J., Twiss M.R., Piwinski L., 2005. Evaluation of primary production in Lake Erie by multiple proxies. Oecologia, 144, 115-124.
• Regaudie-de-Gioux A., Lasternas S., Agustí S., Duarte C.M., 2014. Comparing marine primary production estimates through different methods and development of conversion equations. Front. Mar. Sci., 1, 19, 1-14.
• Renk H., 2000. Produkcja pierwotna południowego Bałtyku. (Primary production of the southern Baltic). Stud. Mater. MIR, Ser. A 35, Gdynia, (in Polish).
• Renk H., Ochocki S., Kurzyk S., 2000. In situ and simulated in situ primary production in the Gulf of Gdańsk, Oceanologia, 42, 263-282.
• Robinson C., Williams P.J. le B., 1999. Plankton net community production and dark respiration in the Arabian sea during September 1994. Deep Sea Res. Part II, 46, 745-765.
• Ryther J.H., 1956. The measurement of primary production. Limnol. Oceanogr., 1, 72-84.
• Steeman Nielsen E., 1952. The use of radio-carbon C-14 for measuring organic production in the sea. J. Cons. Int. Explor. Mer., 18, 117-140.
• Wetzel R.G., Likens G.E., 1991. Limnological Analyses. Springer-Verlag, New York.
• Wielgat-Rychert M., Ameryk A., Jarosiewicz A., Kownacka J., Rychert K., Szymanek L., Zalewski M., Agatova A., Lapina N., Torgunova N., 2013. Impact of the inflow of Vistula river waters on the pelagic zone in the Gulf of Gdańsk, Oceanologia, 55, 859-886.
• Williams P.J. le B., Robertson J.E., 1991. Overall planktonic oxygen and carbon dioxide metabolisms: the problem of reconciling observations and calculations of photosynthetic quotients. J. Plankton Res., 13 Suppl., 153-169.