Absorpcja PSP na jednostkę chlorofilu na wybranych głębokościach

Absorpcja promieniowania słonecznego przez fitoplankton stymuluje fotosyntezę materii organicznej w morzu, przez co jest głównym czynnikiem odpowiedzialnym za zasilanie ekosystemów morskich w energię. Energia słoneczna w komórkach fitoplanktonu jest absorbowana zarówno przez pigmenty fotosyntetyczne jak i pigmenty pełniące role fotoochronne. Tylko kwanty światła zaabsorbowane przez pigmenty fotosyntetyczne (skrót PSP od ang. photosynthetic pigments) mogą uczestniczyć w procesie fotosyntezy. Dlatego znajomość średniego współczynnika absorpcji PSP na jednostkę chlorofilu a pozwala dokładniej oszacować wielkość produkcji pierwotnej w toni wodnej. Jednostką średniego współczynnika absorpcji światła przez PSP na wybranych głębokościach jest [m² (mg chl a)^-1].

Definicja średniego współczynnika absorpcji światła przez PSP na jednostkę chlorofilu a (Majchrowski i in.,2000):

$$\langle a_{ph,psp}^* (z) \rangle= \frac{1}{300}\int_{400nm}^{700nm} a_{ph,psp}^* (z,\lambda)d\lambda$$ gdzie $$a_{ph,psp}^* (z, \lambda)$$ - spektralny współczynnik absorpcji przez PSP na jednostkę chlorofilu a (co symbolizuje gwiazdka) na danej głębokości z.

Metodyka

Średnie współczynniki absorpcji światła przez pigmenty fotosyntetyczne fitoplanktonu na jednostkę chlorofilu a na wybranych głębokościach w Bałtyku wyznaczane są za pomocą modelu DESAMBEM (Woźniak i in., 2008).

Danymi wejściowymi do tego modelu są stężenie chlorofilu a tuż pod powierzchnią oraz dzienna doza oświetlenia powierzchniowego PAR. Wyliczane są pionowe profile stężeń głównych grup pigmentów fotosyntetycznych fitoplanktonu – chlorofili a, b, c oraz karotenoidów fotosyntetycznych i fikobilin (Majchrowski i in., 2007 ). Przy pomocy spektralnej rekonstrukcji opartej na sumie 24 elementarnych pasm absorpcji opisanych funkcjami Gaussa (Ficek i in,. 2004) oraz wyznaczonych stężeń głównych grup pigmentów na danej głębokości model DESAMBEM wyznacza „rozpakowane” (tj. w stanie rozproszonym) spektralne współczynniki absorpcji światła przez pigmenty fotosyntetyczne fitoplanktonu. Następnie następuje proces „upakowania” (tj. wyznaczania współczynników absorpcji dla pigmentów fotosyntetycznych znajdujących się w komórkach fitoplanktonu) współczynników absorpcji przy użyciu spektralnej funkcji efektu upakowania. W wyniku obliczeń otrzymuje się współczynniki absorpcji światła in vivo dla pigmentów fotosyntetycznych PSP fitoplanktonu . Następnie uśredniania się współczynnik absorpcji dla pigmentów fotosyntetycznych po długości fali i dzieli przez wartość stężenia chlorofilu a. Odpowiednie formuły na wyznaczenie spektralnych współczynników absorpcji światła przez fitoplankton dla Bałtyku można znaleźć w artykułach (Woźniak i in., 2008; Ficek i in., 2004).

Walidacja

Wielkości odchyleń w przypadku wyznaczania absorpcji PSP na jednostkę chlorofilu są takie same jak wielkości odchyleń otrzymanych w przypadku walidacji absorpcji na jednostkę chlorofilu (patrz opis absorpcji na jednostkę chlorofilu).