Jak zapowiadałem ostatnio, w tym wpisie omówię artykuł, w którym zaprezentowałem wyniki uzyskane podczas doktoratu.
W badaniach uwzględniłem skład stabilnych izotopów węgla w trzech komponentach środowiska: w wodzie, w roślinach wodnych oraz wytwarzanych przez nie węglanach (badałem samą roślinę, czyli materię organiczną i wytrącone przez nią węglany). Analizowałem stosunek cięższego izotopu węgla 13C do 12C odniesionego do standardu używanego dla tego typu analiz (o standardzie przeczytasz tutaj). Obiektem badań były jeziora o znacznej twardości wody (takie, które mają znaczne ilości wapnia i magnezu w wodzie). Jest to ważne, z uwagi na to, iż w takich jeziorach występuje zjawisko wytrącania się węglanu wapnia lub magnezu w wodzie i na powierzchni, jak również w strukturach komórkowych roślin wodnych. Analizy były prowadzone w wodzie w rozpuszczonym węglu nieorganicznym (ang. DIC – dissolved inorganic carbon). Roślinami, które badałem były ramienice, są to duże glony, posiadające struktury zbliżone do roślin naczyniowych. Charakteryzują się budową plechową z nibyłodygą, międzywęźlami, nibyliśćmi, nibylistkami, przylistkami i czasem też kolcami. Elementy te złożone są z jednojądrowych komórek, w okolicach międzywęźli zagregowanych w komórczaki. Poniżej przykładowa budowa ramienic, które badałem. Polska nazwa pierwszej to ramienica omszona (Chara tomentosa L.) i jest to jedna z większych ramienic występujących w Polsce. Drugi badany gatunek to zdecydowanie mniejsza ramienica krucha (Chara globularis Thuill.). Muszę wspomnieć, że ramienice w jeziorach o dużej zawartości wapnia wytrącają węglany wapnia na powierzchni sowiej plechy, dzięki czemu tworzą się tak zwane inkrustacje węglanowe.
W poprzednim wpisie już zdradziłem jakie były najważniejsze wyniki badań w opublikowanym artkule. Jednak wydaje mi się, że warto je bardziej wyjaśnić i dokładniej omówić. Badania prowadzone były na siedmiu jeziorach, w takiej konfiguracji, aby każdy z badanych gatunków był pobrany z pięciu jezior. W trzech jeziorach oba gatunki współwystępowały w dwóch występowała tylko C. tomentosa oraz w pozostałych dwóch C. globularis. W każdym jeziorze pobrano materiał z trzech stanowisk dla każdego gatunku aby dało się to lepiej interpretować metodami statystycznymi (kiedyś zrobię wpis na temat metod statystycznych). W celu lepszej interpretacji wyników zastosowałem dwa schematy zestawiania ze sobą wnyków. Całościowo dla wszystkich pięciu jezior, dla obu gatunków. Drugiemu podejściem było zestawienie wyników dla dwóch gatunków w tych jeziorach, w których występowały razem. Wyniki badań wyraźnie wskazały na to, że wartości izotopowe dla węgla różnią się pomiędzy gatunkami zarówno w węglanach jak i materii organicznej. Trend ten był widoczny dla wszystkich jezior. Wyższe wartości o prawie 8‰ stwierdzono w węglanach oraz o około 15‰ w materii organicznej dla gatunku C. tomentosa. Te zróżnicowanie było szczególnie zauważalne w tych trzech jeziorach, gdzie rosły oba te dwa gatunki. Skład izotopowy węgla w wodzie (a dokładniej w DIC) nie różnił się prawie wcale, w obrębie miejsc, z których były pobierane te rośliny. Mimo to zaobserwowano tak duże różnice w węglanach i materii organicznej.
Tu właśnie zaczyna się zabawa, którą najbardziej lubię w pracy naukowej, czyli próba zrozumienia i znalezienia w innych publikacjach naukowych informacji, dlaczego taka sytuacja miała miejsce. Dochodzi do tego też kontaktowanie się z innymi naukowcami, znającymi się bardziej na różnych zależnościach, które mogły na taki stan rzeczy wpłynąć. Na koniec argumentowanie uzyskanych wniosków w taki sposób, by przekonać innych specjalistów, w procesie recenzji, do takiego a nie innego scenariusza (i ostatecznie zaakceptowanie lub też odrzucenie artykułu przez dane czasopismo do publikacji – o procesie publikacyjnym i całej tej otoczce też zrobię wpis na bloga).
Nasze ustalenia dotyczące tych zaobserwowanych różnic były bardziej teoretyczne i oparte na wnioskowaniu, na podstawie tego co już wiadomo na temat procesów ustalania się składu stabilnych izotopów węgla w węglanach i materii organicznej zanurzonej roślinności wodnej. W skrócie stwierdziliśmy, że te dwa gatunki roślin najpewniej różnią się sposobem i źródłem węgla użytego do procesu fotosyntezy. Zgodnie z dostępną wiedzą na ten temat, różnice w przypadku użycia do fotosyntezy z wody dwutlenku węgla (CO2) a wodorowęglanów (HCO–3) mogą sięgać 7-11‰ w zależności od temperatury wody. U badanych ramienic to ten właśnie przedział wartości było obserwowany jako różnica w wartościach izotopów węgla w węglanach. Dodatkowym czynnikiem, który mógł mieć wpływ na tak duże różnice w wartościach izotopowych węgla dla materii organicznej, mógł być poziom zróżnicowania w ekologii tych gatunków. Ramienica omszona zazwyczaj w jeziorze rośnie płycej w trochę cieplejszej i bardziej wymieszanej wodzie. Przez to, że jest duża, nie tworzy też tak bardzo zwartych zbiorowisk. Ramienica krucha, która rośnie głębiej, tworzy zwarte zbiorowiska z mniej wymieszaną wodą i możliwe, że pobiera CO2 też z wody nadosadowej równocześnie korzystając z dostępnych w wodzie otoczenia wodorowęglanów (HCO–3).
Kolejnych, bardziej szczegółowych badań potwierdzających powyższe przypuszczenia nie przeprowadziliśmy, bo mój czas na doktoracie się skończył a badania tego tupu są kosztowne i bez środków zewnętrznych prowadzenie kompleksowych badań jest utrudnione. Obecnie realizuje projekt na jeziorach o miękkiej wodzie, praktycznie bez węglanów, więc ten temat nadal czeka na okazję do rozwinięcia w przyszłości.
Hydro Zgredek 