Light and photosynthesis in intertidal benthic diatoms

Kurzfassung

Diatomeen der Sandflächen des Barnstable Harbor (Massachusetts, USA) wurden eingesammelt und ihre Photosyntheserate bei verschiedenen Quantitäten natürlichen Sonnenlichts mit Hilfe der C⁻¹⁴-Methode ermittelt. Es zeigte sich, da7sB die Diatomeen dem Lichtfaktor gegenüber eine sehr große Toleranz besitzen. Die Intensität der Photosynthese erreichte Maximalwerte bei etwa 14% des mittäglichen Mitte-Sommer-Sonnenlichts; aber selbst volles Sonnenlicht verursachte nur einen geringfügigen Leistungsabfall. Es wurden Messungen über das Durchdringungsvermögen der Sonnenstrahlung bis in die Sandschichten, in welchen die Diatomeen bei Niedrigwasser leben, durchgeführt. Diese Messungen zeigen, daß bei trockengefallenem Sand und an einem wolkenlosen Sonnentag gegen Nachmittag die Photosyntheserate die Atmungsintensität übertreffen kann, selbst wenn die Diatomeen 3,0 mm unter der Sandoberfläche leben. In 2,0 mm Sandtiefe bis zur Oberfläche kommt die Photosyntheserate unter den genannten Bedingungen bis auf 90% oder näher an die Maximalleistung heran. Der hohe photosynthetische Nutzeffekt bei geringen Lichtintensitäten ermöglicht den Diatomeen, beachtliche Kohlenstoffmengen zu fixieren, selbst bei niedrigem Sonnenstand. Der Photosynthese-Mechanismus ist gut an die Wanderbewegungen der Diatomeen angepaßt.

Summary

1. The rate of photosynthesis at varying amounts of natural sunlight has been measured for large pennate littoral diatoms which inhabit the sand flats of Barnstable Harbor, Massachusetts, and which exhibit vertical migration to the surface at low tide.

2. The algae require only 12 gm. cal./cm.²/hr. to reach their maximum photosynthetic capacity.

3. Full mid-day summer sunlight (75 gm. cal./cm.²/hr.) results in only a 10% inhibition of maximum photosynthesis.

4. Measurements of light penetration through the sand in which the diatoms are found indicated 10% of solar radiation reaches 1.5 mm.

5. At noon on a cloudless mid-summer day these species existing as deep as 3.0 mm. are probably above their compensation level, while those from 2.0 mm. to the surface are able to photosynthesize at 90% or better of their maximum rate.

6. The photosynthetic efficiency at low light levels enables these diatoms to fix considerable carbon even when the flats are exposed when the sun angle is low.

7. The migration pattern of these diatoms does not result in significant inhibition of photosynthesis but rather their photosynthetic apparatus is well adapted to such migratory activity.