Liknar skogar på land, den viktigaste energikällan för korallrev i tropiskt grunt vatten är ljus. Fotosyntetiska alger, kallad zooxanthellae, lever i vävnaderna hos revbyggande koraller och förse dem med syre och produkter från fotosyntes, inklusive glukos och aminosyror. Korallerna, i tur och ordning, använda dessa produkter som energikälla för att bygga kalciumkarbonatskelett och växa mer levande vävnad. Andra ekologiskt viktiga revorganismer, såsom makroalger och gräsalger, beroende av ljus för tillväxt och reproduktion också, vilket gör ljuset till drivkraften bakom tillväxten och den övergripande produktiviteten i korallrevs ekosystem.

Av denna anledning, korallrevsforskare är intresserade av att bestämma sambandet mellan primär produktivitet och varierande ljusförhållanden. I ett papper publicerat förra månaden av två BIOS -revekologer i den vetenskapliga tidskriften PLoS ONE , postdoktor Yvonne Sawall och hennes rådgivare, docent Eric Hochberg, presentera bevis för att rev optimerar sin fotosyntetiska kapacitet till rådande miljöförhållanden, såsom allmän tillgänglighet av ljus, näringsämnen, koldioxid, och temperatur.

"Primärproduktion, eller mängden fotosyntes som äger rum, bestämmer slutligen revbiomassa och tillväxt, "Sawall sa." Det betyder att noggranna mätningar av produktiviteten är avgörande för att förstå revfunktionen. "

Förr, mätningar av fotosyntes har vanligtvis gjorts under en kort tidsperiod på minuter till timmar. Resultaten av dessa mätningar, kallas omedelbara P-E-kurvor, diagramma förhållandet mellan primär produktivitet och mängden ljus som kommer in i systemet (kallas även bestrålning). Under korta perioder, dessa grafer ger ett klassiskt förhållande där produktiviteten ökar linjärt till en punkt (kallad mättnadspunkten) innan nivellering avgår, vilket betyder att koraller bara kan öka sin fotosyntes upp till en viss ljusnivå, varefter ingen ytterligare ökning observeras.

Dock, Sawall och Hochberg tycker att långsiktiga mätningar krävs för att noggrant mäta revproduktivitet.

"Traditionella P-E-kurvor ignorerar det faktum att himmelförhållanden och ljustillgänglighet förändras under en enda dag, såväl som över årstiderna och på olika platser runt om i världen, "Sa Hochberg." I slutändan, dessa begränsningar påverkar hur vi karaktäriserar ett revs långsiktiga kapacitet för primär produktivitet. "

Hochberg påpekade att markforskare länge har förstått att växter kan justera sina fotosyntetiska pigmentnivåer för att bäst utnyttja det långsiktiga, rådande ljusfält. I praktiken, detta innebär att - även om ljusnivåerna kan förändras avsevärt på korta tidsskalor och i små områden - har växter anpassat sig så att, i genomsnitt, de absorberar inte mer ljus än de kan använda. Med tanke på att rev består av fotosyntetiska organismer, det verkade troligt att ett liknande förhållande skulle hålla.

För undersökningens skull, Sawall och Hochberg erhöll först 52 momentana P-E-kurvor som representerar ett brett spektrum av bentiska organismer (koraller och alger) och samhällen (koralldominerade, torvalger dominerade, och sand med mikroalger), liksom miljöförhållanden. Sedan, att beräkna daglig (längre sikt) bestrålning som representerar olika molnintensiteter och daglängder, de samlade mer än 900 kurvor för lättillgänglighet som samlats in under en treårsperiod av National Weather Service-instrument på L.F. Wade International Airport i Bermuda.

Med hjälp av datormodeller, laget integrerade de momentana P-E-kurvorna med de dagliga bestrålningskurvorna, vilket resulterar i tidsintegrerade P-E-kurvor som visar sambandet mellan fotosyntes och ljustillgänglighet under en hel dag. Utan undantag, alla de modellerade tidsintegrerade kurvorna visade att fotosyntesen i korallrevbentiska samhällen inte når en mättnadspunkt. Det är, fotosyntesen kan mättas ett ögonblick, men den totala dagliga fotosyntesen gör det inte.

"Dessa resultat indikerar att revorganismer, inklusive både koraller och alger, troligen optimera fotosyntesen i samma grad som markväxter, på en dag eller längre, Sa Sawall.

Ur en revforskares synvinkel som försöker förstå hur revets ekosytem fungerar, dessa resultat pekar på fotosyntesen som en "ekologisk integrator, "vilket betyder att fotosyntetiska hastigheter svarar på alla påfrestningar som en organism står inför, inklusive temperatur, ljus tillgänglighet, koldioxidhalter, och näringstillgänglighet.

I efterföljande forskning, Hochberg och Sawall utforskar förhållandet mellan organismens färg och dess totala dagliga fotosyntes. Dessa två parametrar bestäms av en organisms pigmentnivåer, och markforskning har visat att fotosyntes kan förutses genom mätning av färg som uttrycks av pigmenten. Detta innebär att ett fjärranalyssystem, såsom Hochbergs COral Reef Airborne Laboratory (CORAL) -projekt, har potential att direkt uppskatta ekosystemets primära produktion utan att behöva mödosamma vattenkemiska mätningar på plats. Primärproduktion är en av de mått som forskare använder för att mäta revhälsa och ekosystemfunktion. Exakta uppskattningar av primärproduktionen är särskilt viktiga för att avgöra hur rev runt om i världen påverkas av globala klimatförändringar.