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Feature Article: Glitter Lines: More Than Aesthetic?

By Dana Riddle Posted May 15, 2006 12:00 AM Pomacanthus Publications, Inc.
Este artículo presenta algunos datos iniciales de los recients experimentos relacionados con los efectos fisiologicos de las lineas superficiales del agua en el acuario, comparandolas con las que se generan naturalmente.

En retrospectiva, el primer acuario de arrecife que ví, no tenía mucho. Esto fue a principios de los 80´s, y la tecnología 'Europea' dió el salto a América, revolucionando y revitalizando la afición del acuarismo marino. Este particular acuario de 90 galones ha tenido LPS's (como Euphyllia y Plerogyra), la obligatoria proliferación de alga Caulerpa, y una saludable dosis de cyanobacteria. Pero todo esto literalmente palideció en comparación con la nueva tecnología especialmente la iluminación intensa proporcionada por los Aditivos Metálicos (HQI / MH). No sólo fue el acuario bien iluminado, sino que las líneas generadas con la iluminación a traves del acuario, dan una apariencia natural. Por supuesto ahora tomamos dichas líneas como parte natural de un ambiente artificial.

Utilizamos el término popular 'líneas de reflejo' en este artículo (preferiría el término correcto 'Red Cáustica'). 'Reflejo' se refiere al reflejo de la luz en la superficie del agua. Consultar Lynch y Livingstone (1995) para mayores detalles. Otro término popular para la red cáustica -glitter line- incluye 'shimmer' y 'flicker'). Las líneas de reflejo son causadas por el enfoque causado por el efecto de lente (ambos concavo y convexo) sobre las olas de la superficie del agua, y ciertamente agrega un efecto muy bello a cualquier acuario de arrecife. Pero hay más acerca de las líneas de reflejo que simplemente estética. Que hay de sus efectos en la fotosíntesis, especialmente con el aparato fotosintético de la zooxantela simbiótica? Este artículo presentará algunos datos inciales de experimentos recientes de los efectos fisiológicos de las lineas de relfejo en el acuario, y también como el reflejo artificial se compara con el que se encuentra en los arrecifes naturales.

Hay una fuerte evidencia de los efectos de las lineas de relfejo naturales en la fotosíntesis. Walsh y Legendre (1983) reportan que los efectos artificiales producidas por el 'reflejo' sobre el fitoplancton y sugiere que los flashes que generan la luz intensa incrementan el radio de la fotosíntesis en el fitoplancton marino. En ocasiones, Stramski y Legendre (1992) sugieren que los experimientos realizados no son verdaderamente significativos de los campos de la iluminación natural en cuestión. Estas búsquedas han diseñado cámaras de oleaje para ser utilizadas en experimentos, y este concepto fue utilizado para determinar los efectos de estas líneas en los corales / zooxantelas fotosintéticas en este reporte.

Métodos y Materiales

Ya que el movimiento del agua afecta el radio de la fotosíntesis (consultar Riddle, 2004; Adams, presentación IMAC 2006), el mantener el movimiento constante del agua tiene que ser diseñado para variar la agitación de la superficie (crear líneas de reflejo) . Para complementar esto, un acuario de Plexiglas (107 cm Largo x 28 cm Ancho x 15 cm Alto; cerca de 42"x11"x6") llamado 'tanque de reflejos' - fue construído con una base de madera para soportarlo por encima de otro tanque pequeño como reserva secundaria (el cual mantiene un especimen de Porites lobata). Un agitador magnético y una barra de 8c m proporcionan un constante y respetable movimiento de agua para el coral en el menor contenedor. El tanque de reflejos fue llenado con 8 litros de agua fresca sacada del mar. Una luminaria contiene un aditivo metálico de 400 watts, 6500 K (Iwasaki 'DL') y está suspendido a 36 cm sobre el tanque de reflejos. Ver la figura 1.

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Figura 1: Una vista al equipo utilizado en este experimiento. Nota las condiciones en la foto, ya que no son representativas para la instalación del experimento (por ejemplo: El fluorímetro está midiendo el rango de la fotosíntesis para un coral Porites). Leer el texto para más detalles.

La agitación de la superficie del agua fue variada por una bomba de aire (Tetra Luft) y por difusión del aire, una cabeza de poder, y movimiento de aire proporcionado por un pequeño ventilador eléctrico. Cada método provee diferente forma de movimiento a la superficie del agua (ver Figura 2). Aunque el aireador provee la mejor apariencia natural de líneas de reflejo (con el método del ventilador en segundo), la altura de las olas (y por lo tanto los "picos de luz") proporcionado por este método fue de una modesta amplitud comparada con las caóticas e intensas líneas de reflejo generadas por la cabeza de poder (como fue medido con un medidor cuántico Li-Cor calibrado y un sensor 2 pi). De cualquier forma, las líneas de reflejo generadas por la cabeza de poder, fueron utilizadas en experimentos subsecuentes.

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Figura 2: 'Líneas de reflejo' producidas por varias fuentes. El contraste en las fotos ha sido alterado para una mayor claridad.

Los rangos de fotosíntesis fueron determinados por un 'medidor fotosintético' (un fluorímetro modelo 210 Pulsador de Amplitud Modulada "PAM" fabricado por Heinz Walz GmbH, Effeltrich, Alemania). El rendimiento fotosintético fue grabado como una respuesta a las condiciones de 'relfejo' y 'no reflejo' bajo un rango de intensidades lumínicas. Múltiples medidas de rendimiento, fueron obtenidas en cada caso y el rendimiento promedio, fue el utilizado.

Resultados

La figura 3 demuestra el resultado del experimento. El efecto de líneas de reflejo en la actividad fotosintética es prácticamente el mismo que se observa bajo condiciones de 'sin líneas de reflejo'.

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Figura 3: Resultados del experimento sugieren que las líneas de reflejo no afectan el rango general fotosintético.

Discusión

Por lo menos en un reporte previo de actividad fotosintética bajo condiciones de líneas de reflejo artificiales, muestra como indicador para enriquecer los rangos de fotosíntesis (Walsh y Legendre, 1983). A pesar de la explicación y de la reducción del alcance de este artículo, debe hacerse notar que el reflejo natural en aguas bajas, difiere considerablemente en frecuencia, intensidad y calidad prismática de un reflejo artificial (ver Figura 4).

Figure4.jpg

Figura 4: El baile de las líneas de reflejo atraves de la superficie de un coral Porites en Kahalu'u (Kona), Hawai'i. Noten como estas líneas de reflejo difieren de las generadas artificialmente de la Figura 2.

Aunque varios parámetros fueron controlados en este experimento (como la profundidad del agua, agitación de la superficie y distancia entre la lámpara y la superficie del agua), no fue posible para replicar las líneas de reflejo como se han visto en arrecifes en Kona, Hawai'i. Las líneas de reflejo naturales pueden producir pulsos luminosos cerca de 3 veces la intensidad de la superficie (lo cual es inmediatamente seguida por el desenfoque lumínico por mucho más bajas del promedio). Observa la Figura 5 para las medidas hechas con un Watch Dog data logger y dos sensores PAR de Spectrum Technologies (Plainfield, Illinois, USA) (uno sobre el agua y uno por debajo). En ningún momento de este experimento, se produjeron líneas de reflejo artificiales por las altas intensidades vistas en las líneas de reflejo naturales (datos no expuestos).

Figure5.jpg

Figura 5: Intensidades lumínicas, ambas por debajo y por arriba del agua en una pileta de marea en Hawai. Varios factores (como viento, movimiento del agua, y algunos otros) afectan el enfocaque y la intensidad lumínica de las líneas de reflejo. Bajo el agua, la intensidad lumínica cerca de 7 cm de profundidad, puede ser casi 3 veces la intensidad lumínica de la superficie debido a las líneas de reflejo. De la misma forma, la intensidad lumínica puede disminuir dramáticamente por el desenfoque de la luz por la acción del oleaje.

Las diferencias del campo fotosintético bajo relfejos artificiales en el presente experimento, son sencillas de explicar. Aunque cada intensidad lumínica fue inicialmente medida con condiciones de 'calma' (por ej, sin agitación artificial, por lo tanto 'no reflejo') y momentos después con agitación, fue sencillo determinar las amplitudes de radiación activa fotosintética. El valor PAR promedio de líneas de reflejo medido en cortos períodos (un minuto o dos) siempre son igualadas a la medida PAR cuando hay condiciones de 'no reflejo'. En otras palabras, la intensidad promedio de los campos de luz producidos por líneas de reflejo en algunos segundos posiblemente no excedan la intensidad lumínica promedio en condiciones de 'no reflejo' bajo las mismas circunstancias. Algunos podrían cuestionar por que el rango fotosintético en lugar del rango de transporte de electrones "electron transport rate" (ETR), fue utilizado para comparar los efectos. La respuesta es muy simple: computar el ETR requiere un valor conocido del PAR para ser usado en la ecuación, y esto no es posible en las condiciones del experimento. El PAM 210 no incluye un medidor del PAR (los modelos mas caros tienen un medidor del PAR internamente) y no es posible sincronizar registros instantáneos del rango y el PAR (una medida con mi medidor Li-Cor quantum) en una variable luminosidad como la vista 'con' líneas de reflejo. Adicionalmente, no se debería confundir la caída del rango en la Figura 3 como fotoinhibición. Es natural para el rango fotosintético el caer al incrementar la intensidad lumínica.

La cuestión real es lo que las altas amplitudes de luz producen con líneas de reflejo artificiales y que promueven el 'la subida por la rampa' de la fotosíntesis disponible para mantener un alto rango de fotosíntesis durante (e inevitable) baja intensidad lumínica que sigue el efecto de reflejo. Este reporte sugiere lo contrario. La historia puede ser diferente con las líneas de reflejo en la naturaleza o en un acuario capaz de generar grandes olas con alta frecuencia (la cuales se pueden aproximar a las olas vistas en los arrecifes). Por ahora, parece que las líneas de reflejo son más de estética que de beneficios' (hablando fotosintéticamente) en la mayoría de los acuarios.

Referencias

  1. Lynch, D. y W. Livingston, 1995. Color and Light in Nature Cambridge University Press, 254 pp.
  2. Riddle, D., 2004. PAM Fluorometer Experiments. Advanced Aquarist Online. Volume 3, #6. www.advancedaquarist.com/issues/june2004/feature.htm
  3. Stramski, D. y L. Legendre, 1992. Laboratory simulation of light-focusing by water surface waves. Mar. Biol., 114:341-348.
  4. Walsh, P., y L. Legendre, 1983. Photosynthesis of natural phytoplankton under high frequency light fluctuations simulating those produced by sea surface waves. Limnol. Oceanogr., 28:688-697.
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