内蒙古荒漠草原植物叶片功能性状关系及其经济谱分析

气候变化和人为干扰导致草原荒漠化加剧, 引发了严重的环境问题。因此, 对荒漠草原植物与环境变化关系的研究愈加迫切, 分析比较荒漠草原不同功能型物种叶片经济谱具有重要意义。该研究通过测定内蒙古荒漠草原生态系统不同功能型植物叶片的光合及叶绿素荧光参数、比叶面积和叶片氮素含量, 验证了荒漠草原植物叶片经济谱的存在, 明确了各功能型植物叶片性状间的关系及其在叶片经济谱中的位置。荒漠草原不同功能型植物叶片性状差异明显, 草本植物的比叶面积(SLA)、单位质量叶氮含量(N_mass)分别是灌木的2.39倍和1.20倍; 一年生植物单位面积最大净光合速率(A_area)、SLA、光合氮利用效率(PNUE)分别是多年生植物的1.93倍、2.13倍和4.24倍; C₄植物的A_area、SLA、PNUE分别是C₃植物的2.25倍、1.73倍和3.61倍。除A_area与单位面积叶氮含量(N_area)、PSII的实际光化学效率(Φ_PSII)与SLA之间不存在显著相关关系外, 叶片性状间存在广泛的相关关系, 且均达到极显著水平。这验证了叶片经济谱在内蒙古荒漠草原植物中也同样存在。进一步分析表明, 一年生植物、草本植物、C₄植物叶片在叶片经济谱中位于靠近薄叶、光合能力强、寿命短的一端; 而多年生植物、灌木、C₃植物叶片靠近厚叶、光合能力弱、寿命长的一端。这说明荒漠草原中不同功能型植物可通过权衡其经济性状间的关系而采取不同的适应策略, 对于荒漠草原生态系统管理具有重要的理论指导意义。     

西藏紫花针茅叶功能性状沿降水梯度的变化

植物叶功能性状与环境因子的关系是近10年来植物生态学的研究热点。该文以广泛分布于青藏高原干旱、半干旱草地的优势植物种紫花针茅(Stipa purpurea)为研究对象, 沿降水梯度(69-479 mm)系统测定了日土、改则、珠峰、当雄和纳木错5个调查地点紫花针茅比叶面积(SLA)、单位重量和单位面积叶氮含量(N_mass, N_area)、叶密度和厚度等叶功能性状以及土壤全氮含量等因子, 试图验证干旱胁迫地区同一物种内SLA-N_mass关系沿降水梯度的策略位移现象是否具有普遍性, 并对是否出现策略位移现象提出可能的解释。研究结果表明: 1) SLA和N_mass与生长季温度和降水以及土壤全氮含量均没有显著关系, SLA与N_mass的关系在干旱半干旱区(年降水/蒸发比< 0.11)与半湿润区(年降水/蒸发比> 0.11)之间并没有出现典型的位移现象; 2)叶密度是决定半湿润区SLA变化的主导因子, 而叶厚度则是干旱半干旱区SLA变化的控制因子, 两者与SLA均呈负相关, 随着温度增加或降水减少, 叶厚度增加而叶密度降低, 导致SLA随温度和降水变化不明显; 3)半湿润区的叶密度增加引起N_area增加, 而干旱半干旱区的叶厚度增加并没有造成N_area的显著变化, 导致N_area沿降水梯度没有显著变化; 4)紫花针茅地上生物量与N_area具有显著正相关关系, 表明N_area的增加有助于提高植被生产力。结果表明, 在干旱胁迫下, 植物通过增加叶厚度来维持不变的N_area可能有助于保持与较湿润地区相似的光合生产和水分利用效率。叶厚度和叶密度对比叶面积的相对影响在干旱半干旱区与半湿润区之间发生转变, 这为进一步检测高寒草地植被的水分限制阈值提供了新思路。     

湖北后河保护区珙桐的叶功能性状研究

该研究分析了珙桐群落主要叶功能性状之间的关系,比较了珙桐与林分其它优势树种以及珙桐Ⅰ级(胸径dbh<2.5cm)、Ⅱ级(dbh2.5～22.5cm)和Ⅲ级(dbh>22.5cm)3个龄级间叶功能性状上的差异.结果表明,珙桐的比叶面积(SLA)与单位质量的叶建成成本(CC_m)、单位面积的叶建成成本(CC_a)呈显著负相关(p<0.01).通过与林分其它优势树种相比较,珙桐具有较高的SLA、单位的质量的叶氮含量(N_mass);而CC_m、CC_a、单位面积的叶氮含量(N_area)却相对较低,这表明珙桐能较有效地利用有限资源.珙桐不同龄级的最大光合速率(A_max)、暗呼吸速率(R_d)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)均表现为珙桐Ⅲ级>Ⅱ级>Ⅰ级,而SLA则表现为Ⅰ级>Ⅱ级>Ⅲ级(p<0.05).尽管珙桐Ⅰ级在林下表现出较强的弱光适应能力,但在后期建成为Ⅱ级的过程中,叶片形态与光合生理特性均表现出对遮荫环境的不适应,光资源不足可能是珙桐种群更新受限的主要限制因子之一.     

毛乌素沙地油蒿叶建成成本及相关叶性状沿降水梯度的变化

干旱区植物在如何提高水分利用效率与降低叶建成成本之间可能存在一种权衡。我们假设: 与湿润区植物相比, 干旱区植物能通过调节叶功能性状之间的关系(如通过提高单位面积叶氮含量(N_area)), 实现在相同的叶建成成本下具有更高的水分利用效率。为了验证这一假设, 该研究以毛乌素沙地的广布物种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象, 分析了油蒿叶建成成本沿降水梯度的变化规律及其与比叶面积(SLA)、单位质量叶氮含量(N_mass)、N_area和叶碳稳定同位素比率(δ ¹³C)的关系。结果表明: 油蒿单位质量叶建成成本(CC_m)在不同降水条件下差异不显著, 而单位面积叶建成成本(CC_a)在不同降水条件下虽有显著差异, 但并未随降水减少而明显增加。油蒿CC_m与SLA无显著相关性, 与叶δ ¹³C值呈显著正相关关系。油蒿叶建成成本与N_area呈显著正相关关系, 但这种关系格局在低降水量(264 mm)区与高降水量(310-370 mm)区之间存在策略位移现象——即在相同叶建成成本下, 低降水量区植物比高降水量区植物具有更高的N_area。以上结果表明, 尽管高水分利用效率与高叶建成成本相关, 但与高降水量区植物相比, 低降水量区植物具有较高的N_area并没有导致其叶建成成本增加。     

北京植物园不同功能型植物叶经济谱

通过对北京植物园不同功能型植物的叶片光合参数、叶绿素荧光参数、叶面积、叶干质量以及叶氮含量等性状参数进行测定,分析了不同功能型植物的叶经济谱.结果表明: 生活型中草本植物、生活史中一年生植物、光合型中C4植物靠近叶经济谱中快速投资-收益型物种的一端,而生活型中乔木和灌木、生活史中多年生植物、光合型中C3植物位于缓慢投资-收益型物种的一端,表明不同功能型植物通过叶片性状间的权衡采取不同的环境适应策略,验证了不同功能型植物叶经济谱的存在.不同功能型植物叶片性状具有明显差异,其中不同生活型间的叶片比叶面积(SLA)、叶氮含量(N_mass)、最大净光合速率(A_mass)、光合氮利用效率(PNUE)均表现出草本植物>藤本植物>灌木>乔木;不同生活史间一年生植物的SLA、N_mass、A_mass、PNUE均显著高于多年生植物;不同光合型间植物的A_mass、PNUE、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)均表现出C4>C3.N_mass、A_mass、SLA两两之间呈显著正相关,而PSⅡ有效光化学量子产量(F_v′/F_m′)与SLA呈显著负相关;PNUE与SLA呈显著正相关.     

Community succession and photosynthetic physiological characteristics of pasture plants in a sub-alpine meadow in Gannan,China

 为了解甘南亚高山草甸围封地恢复演替动态, 探究围封恢复进程中植物光合生理特征的变化规律及其影响因子, 对围封试验地内5个典型群落样地进行样方调查, 测定了各群落优势种及3个共有种的光合参数和叶性状参数, 并测定了群落表层土壤(0–20 cm)的水分含量及全氮含量。结果显示: 该围封地内形成一个以草本植物→半灌木→灌木的演替序列, 群落表层土壤含水量及全氮含量随着演替的进行逐渐增加; 在演替的时间尺度上, 各演替阶段优势种光合生理特征间存在明显差异, 随着演替的进行, 群落优势种的净光合速率(A_area)、光合水分利用效率(WUE)、相对叶绿素含量(SPAD)呈降低趋势, 其叶片氮含量(N_mass)、光合氮利用效率(PNUE)、比叶面积(SLA)随演替变化没有严格一致的规律, 而更多地表现为不同植物功能型之间的差异; 从演替前期到后期, 同种植物的A_area、SPAD值逐渐降低, 非豆科植物披碱草(Elymus dahuricus)、老鹳草(Geranium wilfordii)的PNUE、WUE随演替进行呈降低趋势, 其N_mass、SLA随演替进行却呈增加趋势, 然而豆科植物紫苜蓿(Medicago sativa)由于具有固氮能力, 受养分限制不明显, 这些光合生理特征值没有随演替发生明显的变化。这些结果表明, 在恢复演替过程中, 该围封地由一个物质获得能力强的群落向物质保持能力强的群落过渡, 土壤水分含量及全氮含量是推动这种过渡发生的主要因子。掌握围封地群落演替过程中的光合生理动态对于亚高寒退化草甸恢复具有一定的理论指导意义。     

帽儿山17个种源落叶松针叶的水分利用效率比较

研究环境变化下的树木水分利用效率对探讨森林生态系统碳水耦联关系及其对气候变化的响应和适应对策具有重要意义。落叶松(Larix gmelinii)为我国北方森林的建群种之一。将水热条件不同的17个种源落叶松种植在帽儿山森林生态系统研究站的同质园内30年后, 测定其针叶水分利用效率(WUE)及其相关因子。结果表明: WUE、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、比叶面积(SLA)和叶片氮含量(N_L)均存在显著的种源差异(p < 0.05)。WUE和G_s呈显著指数相关关系, 当G_s < 0.2时WUE随G_s的增大而明显增大, 而当G_s > 0.2时WUE趋于稳定。WUE和SLA及N_L分别呈线性负相关和正相关关系, 且随种源原地的干燥度指数(AI)的增大其相关性明显增强。WUE和种源原地年平均气温、平均年降水量及AI分别呈线性负相关、负相关和正相关关系, 并且相关系数依次增大; T_r则仅和种源原地年平均气温呈线性正相关关系, 而P_n和种源原地AI呈线性正相关关系。不同种源落叶松由于对种源原地环境条件的适应而存在针叶结构和生理特征的显著差异, 并因此引起针叶水分利用效率的差异。     

四川巴郎山齿果酸模叶片氮素及其分配的海拔响应

在卧龙自然保护区, 按海拔梯度选择了齿果酸模(Rumex dentatus)的4个分布地点(2350、2700、3150和3530 m), 对各研究地点的齿果酸模进行了叶片光合、扩散导度、叶片碳稳定同位素组成(δ¹³C)、氮素含量、光合氮利用效率(PNUE)、比叶面积(SLA))等参数的测量, 以期揭示该植物叶片氮素、氮素分配情况及其他生理生态参数随海拔的响应趋势, 进而明确氮素及其分配在齿果酸模响应和适应海拔梯度环境的生物学过程中的作用。结果表明: 随着海拔的升高, 齿果酸模的叶片单位面积氮含量(N_area)随之增加, 进而光合能力随之增加。随着海拔升高而增加的扩散导度也在一定程度上促进了这一趋势, 这可能是落叶草本植物对于高海拔低温所导致的叶寿命缩短的适应结果。沿着海拔梯度, 植物叶片氮素和扩散导度均通过羧化位点与外界CO₂分压比(P_c/P_a)而间接影响叶片δ¹³C值, 且相比之下, 以氮素为基础的羧化能力对于P_c/P_a的作用更大些, 进而导致齿果酸模叶片δ¹³C随海拔增加; 随着海拔的升高, 齿果酸模叶片将更多的氮素用于防御性结构组织的建设, 这也是SLA和PNUE降低的主要原因; 在光合系统内部, 随着海拔的升高, 植物光合组织增加了用于捕光系统氮素的比例, 使得植物可以更好地利用随海拔升高而增强的光照资源, 进而促进了光合能力的增加。可见, 氮素及其在叶片各系统间(尤其是在光合系统与非光合系统间)的分配方式是齿果酸模适应和响应海拔梯度环境的关键。     

油蒿资源利用效率在生长季的相对变化及对环境因子的响应

为了探明西北半干旱区典型沙生植物油蒿(Artemisia ordosica)叶水平资源利用效率的相对变化及对环境因子的响应机制, 该研究于2018年5-10月, 使用LI-6400XT便携式光合仪测定了毛乌素沙地油蒿叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(E)、叶表面光合有效辐射(PAR_l)、叶表面温度(T_l)、叶表面相对湿度(RH_l), 在实验室计算叶片单位面积氮含量(N_area), 分析了叶片氮利用效率(NUE)、水分利用效率(WUE)、光利用效率(LUE)与环境因子之间的关系及NUE、WUE、LUE之间的相对变化。研究结果表明, 在充足且稳定光强下油蒿的P_n主要受温度的影响, NUE、WUE与VPD_l、T_l之间具有显著负相关关系, NUE、WUE与LUE间为正相关关系, NUE、WUE和LUE最大值分别发生在5、7和9月, 分别为9.43 μmol CO₂·g^-1·s^-1、3.86 mmol·mol^-1、0.04 mol·mol^-1, 资源利用效率的变化主要受P_n的影响。温度通过影响植物N分配来改变P_n, 进而影响着资源利用效率, WUE与LUE显著正相关, 对构建荒漠区生态系统能量交换过程模型有重要意义。     

藏东南色季拉山林线过渡带7种灌木植物的叶氮回收潜力

在湿润的青藏高原东南部, 为什么常绿灌木广泛占据高海拔的林线过渡带及以上的高山带, 而落叶灌木只能零星分布?未来气候变暖对该区不同功能群物种的影响是否相同?通过测定西藏东南部色季拉山林线过渡带7种灌木凋落叶的氮含量, 比较了极端高海拔地区灌木不同表达单位的叶氮回收潜力在不同功能群间的差异, 以及不同海拔、不同坡向间的差异, 试图从养分限制的角度为解答上述科学问题提供基础数据。研究结果表明: 1)从基于单位质量叶氮含量(N_mass)的叶氮回收潜力来看, 常绿灌木裂毛雪山杜鹃(薄毛海绵杜鹃) (Rhododendron aganniphum var. schizopeplum)显著高于其他6种落叶灌木, 但由于受比叶重的影响, 基于单位面积叶氮含量(N_area)的叶氮回收潜力则表现为落叶灌木总体较高; 2)落叶灌木山生柳(Salix oritrepha)和拉萨小檗(Berberis hemsleyana)的叶氮回收潜力在不同海拔或不同坡向间均无显著差异, 但裂毛雪山杜鹃基于N_mass的叶氮回收潜力在高海拔地段明显偏高。在极端高海拔的林线过渡带, 通过降低凋落叶中的氮含量(增加叶氮回收潜力)以达到高效的养分利用可能是常绿灌木裂毛雪山杜鹃适应高寒胁迫环境的重要策略。与落叶灌木相比, 常绿灌木裂毛雪山杜鹃叶氮回收潜力对未来气候变暖可能更敏感。     

Importance of canopy structure on photosynthesis in single- and multi-species assemblages of marine macroalgae

Plant communities utilize available irradiance with different efficiency depending not only on their photosynthetic characteristics but also on the canopy structure and density. The importance of canopy structure are well studied in terrestrial plant communities but poorly studied in aquatic plant communities. The objective of this study was to evaluate macroalgal community photosynthesis in artificial constructed communities of one to four species with different morphologies along a range of leaf (i.e.=thallus) area densities. In a laboratory set-up we measured net photosynthesis and dark respiration in constructed assemblages of macroalgae, excluding effects other than photosynthesis of individual tissue and distribution of photons in the canopy from influencing metabolism. We hypothezised that 1) canopy structure determines the actual rates of photosynthesis relative to the optimal rates and 2) multi-species communities attain higher maximum photosynthetic rates than single species communities. We found that differences in canopy structure outweighed large differences in tissue photosynthesis resulting in relatively similar maximum community photosynthetic rates among the different single and multi-species assemblages (20.1–40.5 μmol O₂ m⁻² s⁻¹). Canopy structure influenced community photosynthesis both at low and high leaf area densities because it determines the ability of macroalgae to use the photosynthetic potential of their individual tissues. Due to an averaging effect the photosynthetic rate at high leaf area density was more similar among multi-species community than among single-species communities. Multi-species communities had, on average, a slightly higher photosynthetic production than expected from photosynthesis of single species communities. Moreover multi-species communities were capable of exposing new tissue to irradiance up to high densities thereby avoiding a decrease in net photosynthesis. This finding suggests that multi-species communities may be able to maintain higher biomass per unit ground area than single-species communities.     

不同组成群落3种共有植物光合生理特征研究

为研究物种在不同群落中光合生理特征的变化,以亚高寒草甸围封恢复地为研究对象,对样地内3个不同组成群落进行样方调查,测定了物种高度及各群落垂直方向上光照强度以及群落中3个共有种披碱草(Elymus dahuricus)、刺儿菜(Cirsium setosum)和紫花苜蓿(Medicago sativa)的净光合速率(Aarea)、叶片氮含量(Nmass)、比叶重(LMA)及光合氮利用效率(PNUE)。结果表明:(1)3个样地的群落组成有明显的差异,豆科植物的增多可以一定程度上改善群落氮养分状况,但植物叶片Nmass还受到群落优势种竞争的影响。(2)同一物种在不同群落的高度不同,不同群落垂直方向上光照强度也不相同,导致同一物种在不同群落中能够获得的光照强度有一定差异。(3)在养分、光照强度有差异的情况下,不同植物的Aarea、LMA及PNUE在不同群落中的变化趋势不尽相同,而Narea与Aarea的关系在总体上、群落间及物种间变化不大,基本上显示了较强的正相关关系。由此可见,群落组成、结构引起的光照及氮素差异是导致同一物种光合生理特征在不同群落中变化的重要因素,但不同物种光合生理特征对光照及氮素变化的响应不同。     

模拟氮沉降对长白山苔原灌草混合群落中植物光合特性的影响

由于草本植物持续上侵长白山灌木苔原,形成了强烈的灌草群落种间竞争。本研究以牛皮杜鹃-小叶章群落（Comm.Rhododendron aureum-Deyeuxia purpurea）为对象,根据小叶章的入侵程度设置4种盖度差异显著的样方（无、轻度、中度、重度入侵）,并设3个施氮水平（自然状态、添加11.8 kgN·hm^-2·a^-1及添加23.6 kgN·hm^-2·a^-1）,进行原位氮沉降模拟实验,监测灌木牛皮杜鹃和草本植物小叶章光合特性的差异和变化趋势,研究小叶章入侵苔原带的内在生理机制。结果显示：（1）小叶章净光合速率大于牛皮杜鹃,小叶章盖度越高、其叶绿素含量越高,而牛皮杜鹃叶绿素含量降低,随着小叶章入侵程度的增加,其净光合速率增强;（2）施氮可以提高牛皮杜鹃和小叶章的叶绿素含量和净光合速率,促进植物生长,但小叶章的增幅更大,从而增强了小叶章的竞争优势;（3）施氮和小叶章入侵具有复合作用,小叶章盖度越大,对其施氮导致小叶章净光合速率与叶绿素含量的增幅越大,而牛皮杜鹃的增幅减小。所以小叶章的成功入侵可能与其具有较高的净光合速率有关,并且施氮有利于提高小叶章的净光合速率,随着氮沉降的继续增加,更有利于小叶章的生长并提高其竞争力。     

遮阴对谷子和花生光合特性的影响

本文论述了遮阴处理后不同光照强度对谷子(Setaria italica)和花生(Arachis hypogaea)某些光合特性的影响。这主要表现在它们的光补偿点和光饱和点都有所降低,在弱光下,净光合速率和光—光合曲线的最初斜率增大,尤其是相对光合速率的增高更为显著。同时,叶片的叶绿素含量增加,含水量增多,叶片厚度变薄,光合生产量下降。这些特点的变化趋势是一致的,只是变化的程度有所差别。另一方面,它们的光饱和光合速率对遮阴的反应却显然不同,谷子减低,花生几乎没有变化。由此可以看出,谷子属于阳性植物,而花生则近于耐阴植物。花生的耐阴性高于谷子。本文的某些数据可以为配置谷子或花生与高杆作物,如玉米或高粱,组成的间作群落结构提供参考。     

Photophysiology in two major southern ocean phytoplankton taxa: photosynthesis and growth of Phaeocystis antarctica and Fragilariopsis cylindrus under different irradiance levels

The Ross Sea, Antarctica, supports two distinct populations of phytoplankton, one that grows well in sea ice and blooms in the shallow mixed layers of the Western marginal ice zone and the other that can be found in sea ice but thrives in the deeply mixed layers of the Ross Sea. Dominated by diatoms (e.g. Fragilariopsis cylindrus) and the prymnesiophyte Phaeocystis antarctica, respectively, the processes leading to the development of these different phytoplankton assemblages are not well known. The goal of this article was to gain a better understanding of the photophysiological characteristics that allow each taxon to dominate its specific habitat. Cultures of F. cylindrus and P. antarctica were each grown semi-continuously at four different constant irradiances (5, 25, 65, and 125 μmol quanta/m2/s). Fragilariopsis cylindrus produced far less photosynthetic pigment per cell than did P. antarctica but much more photoprotective pigment. Fragilariopsis cylindrus also exhibited substantially lower rates of photosynthesis and growth but also was far less susceptible to photoinhibition of cell growth. Excess photosynthetic capacity, a measure of the ability of phytoplankton to exploit variable light environments, was significantly higher in both strains of P. antarctica than in F. cylindrus. The combination of these characteristics suggests that F. cylindrus has a competitive advantage under conditions where mixed layers are shallow and light levels are relatively constant and high. In contrast, P. antarctica should dominate waters where mixed layers are deep and light levels are variable. These results are consistent with distributions of phytoplankton in the Ross Sea and suggest that light is the primary factor determining composition of phytoplankton communities.     

秦岭火地塘林区锐齿栎群落中6种植物光合特性研究

用Li-6400便携式光合测定系统测定了火地塘林区主要成林树种锐齿栎群落中6种植物的光合特性。结果表明：（1）从林冠层到草本层,光合有效辐射强度明显减弱,并且乔木层、灌木层和草本层之间的差异均达到了显著水平（P〈0．05）;（2）乔木层锐齿栎的光合速率日变化为“双峰”曲线,表现出明显的“午休”现象,而林下植物灌木层和草本层光合速率日变化整体上呈“单峰”曲线,无“午休”现象;（3）光饱和点和光补偿点均表现为乔木〉灌木〉草本。表明植物光合“午休”现象是由中午高光强、高气温和低湿度引起的。并非某些植物的特性．植物的光合特性与其生境特点相符。     

Photosynthetic activity of benthic diatoms in response to different temperatures

The photosynthetic activities of benthic diatoms in response to temperature changes were assessed by measuring chlorophyll fluorescence kinetics. Small benthic diatom species with large surface area to volume (SA/V) ratios responded to increasing temperature differently from large diatoms, since larger ratios caused lower photosynthetic activity under high-temperature conditions. The small SA/V ratios of large cells may be advantageous in benthic environments under adverse conditions such as high temperature and/or strong light. A size-dependent differential response of benthic diatoms to changes in environmental factors such as temperature may result in an altered distribution of the different diatom communities.     

芍药组内不同类群间光合特性及叶绿素荧光特性比较

为了比较分析芍药组不同类群光合生理差异以及它们对各自不同光照环境的适应性, 测定了芍药组(Paeonia sect. Paeonia) 4种2变种的光合日变化、光响应曲线、CO₂响应曲线, 以及叶绿素荧光特性。结果显示, 芍药组中不同类群之间光合速率差异明显, 各个种类的“午休”程度不同, 芍药(Paeonia lactiflora )和毛果芍药(P. lactiflora var. trichocarpa)的强光抑制现象没有川赤芍(P. veitchii)、美丽芍药(P. mairei)和窄叶芍药(P. anomala)明显。叶绿素荧光特征能够反映芍药组不同类群光合生理的差异。芍药组内不同类群地理分布的差异能部分从光合生理特征的适应性方面得到解释。     

In situ photochemical activity of the phytobenthic communities in two Antarctic lakes

Photochemical activity of phytobenthic communities in two freshwater lakes in East Antarctica was estimated using a submersible pulse-amplitude modulation (PAM) chlorophyll fluorometer, to answer the following questions: (1) Are the communities under bright summer photosynthetically active radiation (PAR) photosynthetically active? (2) If active, which community shows the most active signals? (3) Where is the most productive part (or depth) in the lake? Our limnological measurements indicated the two lakes were ultra-oligotrophic. Diving observations revealed that the phytobenthos of the lakes was moss-dominated which had different life-forms (moss shoots in shallow depths of both lakes, moss-pillars in the shallow lake, pinnacle moss-microbial complex community in the deeper lake). In addition, various mat-forming microbial communities inhabited the lake beds. In situ measurements of photochemical parameters indicated that shoots of mosses living just below the littoral slope, and the apical part of the moss pillars, had the highest photosynthetic activity in open water summer conditions, but mat-forming microbial communities and the other moss-microbial complex communities, showed rather lower activity. Most of the mat-forming phytobenthos surface also showed positive photosynthetic activity, but there were some cases of negligible signals in the shallow depth. This suggests that the photosynthetic activities of mat-forming communities in the shallow water were suppressed by strong ambient light in summer.