Similar a los bosques en tierra, la fuente de energía más importante para los arrecifes de coral tropicales de aguas poco profundas es la luz. Algas fotosintéticas, llamado zooxantelas, viven dentro de los tejidos de los corales formadores de arrecifes y les proporcionan oxígeno y los productos de la fotosíntesis, incluyendo glucosa y aminoácidos. Los corales Sucesivamente, utilice estos productos como fuente de energía para construir esqueletos de carbonato de calcio y desarrollar más tejido vivo. Otros organismos de arrecifes de importancia ecológica, como las macroalgas y las algas del césped, dependen de la luz para el crecimiento y la reproducción, hacer de la luz la fuerza impulsora detrás del crecimiento y la productividad general de los ecosistemas de arrecifes de coral.

Por esta razón, Los científicos de arrecifes de coral están interesados ​​en determinar la relación entre la productividad primaria y las diferentes condiciones de luz. En un artículo publicado el mes pasado por dos ecologistas de arrecifes de BIOS en la revista científica Más uno , la investigadora postdoctoral Yvonne Sawall y su asesora, el científico asociado Eric Hochberg, Presentar evidencia de que los arrecifes optimizan sus capacidades fotosintéticas a las condiciones ambientales predominantes, como la disponibilidad general de luz, nutrientes, dióxido de carbono, y temperatura.

"Producción primaria, o la cantidad de fotosíntesis que tiene lugar, determina en última instancia la biomasa y el crecimiento del arrecife, "Esto significa que hacer mediciones precisas de la productividad es fundamental para comprender la función de los arrecifes", dijo Sawall.

En el pasado, Por lo general, las mediciones de la fotosíntesis se han realizado en un período corto de minutos a horas. Los resultados de estas mediciones, llamadas curvas P-E instantáneas, Grafique la relación entre la productividad primaria y la cantidad de luz que ingresa al sistema (también llamada irradiancia). En breves períodos de tiempo, Estos gráficos producen una relación clásica en la que la productividad aumenta linealmente hasta un punto (llamado punto de saturación) antes de estabilizarse. lo que significa que los corales solo pueden aumentar su fotosíntesis hasta cierto nivel de luz, después de lo cual no se observa ningún aumento adicional.

Sin embargo, Sawall y Hochberg piensan que se requieren mediciones a más largo plazo para medir con precisión la productividad de los arrecifes.

"Las curvas P-E tradicionales ignoran el hecho de que las condiciones del cielo y la disponibilidad de luz cambian en el transcurso de un solo día, así como a lo largo de las estaciones y en diferentes lugares del mundo, ", Dijo Hochberg." En última instancia, estas limitaciones afectan la forma en que caracterizamos la capacidad a largo plazo de un arrecife para la productividad primaria ".

Hochberg señaló que los científicos terrestres han entendido desde hace mucho tiempo que las plantas pueden ajustar sus niveles de pigmento fotosintético para utilizar mejor el largo plazo. campo de luz predominante. En la práctica, esto significa que, aunque los niveles de luz pueden cambiar significativamente en escalas de tiempo cortas y en áreas pequeñas, las plantas se han adaptado de tal manera que, de media, no absorben más luz de la que pueden usar. Dado que los arrecifes están compuestos por organismos fotosintéticos, parecía probable que se mantuviera una relación similar.

A los efectos de su investigación, Sawall y Hochberg obtuvieron por primera vez 52 curvas P-E instantáneas que representan una amplia gama de organismos bentónicos (corales y algas) y comunidades (dominadas por corales, dominado por las algas del césped, y arena con microalgas), así como las condiciones ambientales. Luego, para calcular la irradiancia diaria (a más largo plazo) que representa diferentes intensidades de nubes y duraciones de días, reunieron más de 900 curvas de disponibilidad de luz recopiladas durante un período de tres años por los instrumentos del Servicio Meteorológico Nacional en el Aeropuerto Internacional L.F. Wade en Bermuda.

Usando modelos de computadora, el equipo integró las curvas P-E instantáneas con las curvas de irradiancia diarias, resultando en curvas P-E integradas en el tiempo que muestran la relación entre la fotosíntesis y la disponibilidad de luz en el lapso de un día completo. Sin excepción, todas las curvas integradas en el tiempo modeladas mostraron que la fotosíntesis en las comunidades bentónicas de los arrecifes de coral no alcanza un punto de saturación. Es decir, la fotosíntesis puede saturarse por un instante, pero la fotosíntesis diaria total no lo hace.

"Estos resultados indican que los organismos de los arrecifes, incluyendo tanto corales como algas, lo más probable es que optimice la fotosíntesis en el mismo grado que las plantas terrestres, a escala de un día o más, "Dijo Sawall.

Desde el punto de vista de un científico de arrecifes que intenta comprender cómo funcionan los ecosistemas de arrecifes, estos resultados apuntan a la fotosíntesis como un "integrador ecológico, "lo que significa que las tasas fotosintéticas responden a todas las tensiones que enfrenta un organismo, incluida la temperatura, disponibilidad de luz, niveles de dióxido de carbono, y disponibilidad de nutrientes.

En investigaciones posteriores, Hochberg y Sawall están explorando la relación entre el color de un organismo y su fotosíntesis diaria total. Estos dos parámetros están determinados por los niveles de pigmento de un organismo, y la investigación terrestre ha demostrado que la fotosíntesis se puede predecir midiendo el color expresado por los pigmentos. Esto significa que un sistema de teledetección, como el proyecto COral Reef Airborne Laboratory (CORAL) de Hochberg, tiene el potencial de estimar directamente la producción primaria del ecosistema sin la necesidad de laboriosas mediciones de la química del agua in situ. La producción primaria es una de las métricas que utilizan los científicos para medir la salud de los arrecifes y la función del ecosistema. Las estimaciones precisas de la producción primaria son particularmente importantes para determinar cómo los arrecifes de todo el mundo están siendo afectados por el cambio climático global.