title: Optical characteristics of the calcifying macroalga Padina pavonica along a light gradient
Creators: name: Harder, Daniel Lukas
Publisher: name: :none
Year: 2019

description: Die kalzifizierende Braunalge Padina pavonica ist eine von nur zwei bekannten Braunalgen, die kalzifizieren bzw. eine Thallus–Karbonatauflage bilden. In dieser Diplomarbeit geht es um die Frage, warum P. pavonica kalzifiziert. Die Hypothese lautet, dass die Kalkauflage als Sonnenschutz dient. Individuen, welche in geringerer Wassertiefe wachsen und welche daher höherer Strahlung ausgesetzt sind, sollten daher eine höhere Kalziumkarbonatschicht aufweisen als tiefer wachsende, weniger strahlenexponierte Individuen. Mit einer dickeren Kalkauflauflage sollte weiters, mehr Strahlung reflektiert werden. Es wurde erwartet, dass sich sowohl der Anteil an transmittiertem, als auch an absorbiertem Licht, mit abnehmender Reflexion bzw. mit geringerer Strahlungsexposition erhöhen sollte. Weiters sollte untersucht werden, ob eine erhöhte Kalkauflage bzw. die dadurch erhöhte Strahlungsreflexion zu vergleichsweise reduzierter Biomasseproduktion führt. Tiefer wachsende, bzw. weniger strahlungsexponierte Exemplare sollten daher größer und schwerer sein. Aufgrund der temperaturabhängigen Wachstumsgeschwindigkeit sollten vergleichsweise große, tiefwachsende Exemplare älter sein als Exemplare naher der Oberfläche. Die Untersuchungen und das Samplen wurde in Rovinj (Kroatien) im Juni 2018 durchgeführt. Innerhalb von drei Wochen wurden mittels Apnoetauchen Exemplare entnommen und im Labor des Rudjer Boskovic Institute, Kroatien, untersucht. Die erhaltenen Gewichtsmessungen (Frischgewicht, Trockengewicht, Wasseranteil, Kalziumkarbonatgewicht) zeigen eine Zunahme mit Abnahme der Strahlungsexposition. Auch die Thallusfläche nahm im gleichen Ausmaß zu. Die Menge an Karbonat, welche mittels Lösung durch Essigsäure entnommen wurde, zeigte also nicht die erwartete Abnahme mit reduzierter Strahlung und auch die Reflexionsmessungen, welche mittels Spektroradiometer (Ocean Optic: USB4000 Miniature Fibre Optic Spectrometer) durchgeführt wurden zeigten keine signifikanten Korrelationen zu Strahlungsexposition. Die Transmission zeigte hingegen die erwartete Abnahme mit zunehmender Strahlungsreduktion, wohingegen die Absorption konstant blieb. Dies kann auf einen reduzierten Pigmentgehalt und eine Reduktion der Thallusdicke zurückgeführt werden. Zu Beginn der Wachstumsperiode von Padina (April bis September), konnte die Sonnenschutzfunktion, der Kalzifikation, daher nicht festgestellt werden. Diese könnte sich jedoch im Laufe der Wachstumsperiode entwickeln. Auf Grund der, trotz konstantem relativem Kalkgehalt (Kalk pro Fläche), größeren und schweren Exemplare in tieferen, weniger lichtexponierten Regionen, kann angenommen werden, dass tieferwachsende Exemplare weniger gezeiten- und wellenexponiert sind und daher ungestörter und, aufgrund der Temperaturreduktion, langsamer wachsen.
description: Calcification of water plants is a result of photosynthetic activity. In some groups such as green and red algae, carbonate covers are frequently found, in others such as brown algae, calcification is an exception. We focused on the calcifying phaeophyte Padina pavonica and studied optical properties, which are strongly shaped by carbonate cover. It is proposed that the carbonate cover acts as a sun protector with reflecting excess light. Specimens growing at high irradiance should have a thicker calcium carbonate layer due to increased carbonate precipitation than individuals from low light habitats. We moreover expected an increase of thallus absorbance (A) with decreasing reflectance (R) at lower irradiance exposition to optimize light harvesting. The research was conducted in Rovinj (Croatia) in summer 2018. Specimens were collected from the bay and immediately analyzed in the laboratory of Rudjer Boskovic Institute. We found an absolute increase of thallus area, fresh mass, dry mass and organic mass (OM) with reduced irradiance, but the amount of carbonate per area precipitation did not show the expected reduction at low irradiance. Also, R measurements did not show the expected significant correlation with increasing irradiance exposition. Thallus A stayed constant throughout the light gradient. Transmission (T) however showed an increase with reduced irradiance. This pattern is due to significantly reduced thallus thickness and reduced pigment content and can be explained to minimize the packaging effect. Growing season of the perennial P. pavonica thalli is April to September. We were not able to prove light protection via carbonate cover, which might be measurable only later in the year. The larger and heavier specimens in low light habitats suggest higher age of the thalli compared to exposed ones. Low light environments are found in sheltered areas and higher depths. These less disturbed habitats enable survival during storm events.