Une mesure détaillée in situ de la productivité brute du périphyton ou de tout microorganisme aquatique dans un site approprié peut améliorer les connaissances actuelles sur les processus contrôlant la dynamique de productivité primaire dans les eaux lentiques. Les principales améliorations apportées aux méthodes proposées sont le caractère non invasif, le rapport coût-efficacité et la possibilité de mesures simultanées à divers endroits. Il permet également la collecte de données volumineuses sans frais supplémentaires.
En remplaçant la barge dans la conduite des expériences, utilisez un kayak gonflable car il est facilement transportable. Sélectionnez un endroit avec une profondeur idéale pour ancrer le flotteur. Ensuite, attachez la barge assemblée derrière la poupe du bateau et abaissez délicatement l’ancre le long du côté du bateau.
Alignez l’ancre en l’accrochant légèrement sous la surface de l’eau afin que le flotteur puisse être facilement remorqué avec l’ancre à l’endroit avec la profondeur requise. Une fois arrivé sur place, détachez l’ancre du bateau et abaissez-la au fond, puis fixez la barge à la chaîne d’ancre et aux chaînes pour attacher les bouteilles d’incubation à la barge. Pour préparer les bouteilles d’incubation, fixez des capteurs optiques d’oxygène sur la paroi interne des bouteilles transparentes de 0,5 litre à col large avec des joints étanches aux gaz, puis créez une couche opaque pour les bouteilles de traitement sombres en les enveloppant de ruban électrique noir.
Découpez un petit trou à l’endroit du capteur optique placé et assurez-vous que le trou coupé est légèrement plus petit que le diamètre du capteur pour empêcher la lumière de pénétrer dans la bouteille. Placez les bouteilles d’incubation dans la boîte portable et plongez avec la boîte à la profondeur respective sans perturber les sédiments dans l’eau environnante. Ensuite, à l’aide de longues pincettes, remplissez soigneusement les échantillons dans les flacons d’incubation, en prenant soin de ne pas trop perturber la biomasse de l’échantillon.
Si les tapis microbiens poussent sur une surface solide telle qu’une petite pierre, transférez soigneusement la pierre entière avec la biomasse intacte dans la bouteille. Remplissez une paire de bouteilles claires et foncées avec de l’eau propre des profondeurs respectives sans sédiments pour servir de témoins vides. Après vous être assuré que l’eau de toutes les bouteilles d’incubation est propre et ne contient aucun sédiment perturbateur, apportez les bouteilles fermées au bateau ancré à la barge flottante.
Fixez les deux premières paires de flacons d’incubation aux mousquetons de la première chaîne, puis mesurez la concentration initiale d’oxygène dans chaque bouteille à l’aide du compteur d’oxygène à fibre optique. Fixez le câble optique du compteur au capteur d’oxygène monté à l’intérieur de la bouteille et, en quelques secondes, lisez la concentration d’oxygène dans le compteur et enregistrez la valeur mesurée. Immédiatement après la mesure, abaissez soigneusement la chaîne avec les bouteilles attachées dans l’eau, en veillant à ce que les bouteilles d’incubation soient placées à la même profondeur que celle à partir de laquelle la biomasse qui y a été placée a été échantillonnée.
Après une heure, mesurez à nouveau la concentration d’oxygène en tirant soigneusement chaque chaîne avec les bouteilles dans le bateau. La lecture de la valeur d’oxygène a été démontrée précédemment et l’abaissement des échantillons dans l’eau à nouveau. Après avoir terminé toutes les mesures, sortez les échantillons des flacons d’incubation et frottez le tapis microbien cultivé à la surface d’une substance dure comme la pierre avec une brosse à dents ou un petit couteau, puis transférez le contenu dans des flacons en plastique.
Une augmentation de la concentration d’oxygène au fil du temps est apparente à la fois dans les flacons témoins et les flacons d’échantillons exposés à la lumière, ce qui indique une productivité nette de l’écosystème. Néanmoins, la pente d’augmentation est significativement plus élevée dans les bouteilles avec des échantillons de tapis microbiens. Le changement de la concentration d’oxygène au fil du temps dans les bouteilles sombres est la somme de la respiration autotrophe et hétérotrophe.
Dans ce cas, la pente de concentration d’oxygène dans la bouteille témoin n’est pas significativement différente de zéro. En soustrayant les taux de respiration de la productivité nette de l’écosystème, on obtient les taux de productivité brute de l’écosystème et les données sont bien conformes à la définition. Une application pratique de cette méthode a été réalisée dans les champs de trois lacs post-miniers qui montrent la productivité brute de l’écosystème de la communauté périphyte pendant la saison de végétation.
Pendant le processus d’échantillonnage de la biomasse sous l’eau, il est important de s’assurer qu’aucune bulle d’air ne reste piégée à l’intérieur des bouteilles d’incubation une fois qu’elles sont fermées après l’ajout des échantillons. En utilisant cette procédure, il est possible de quantifier l’échange d’oxygène entre le plan d’eau et tout organisme ou communauté d’organismes d’une taille appropriée. Cette méthode permet d’étudier la productivité primaire tout au long de l’année de l’organisme sélectionné in situ en rendant la condition naturelle autant que possible, donnant ainsi une meilleure idée de son importance relative pour le métabolisme du carbone tout au long de la vie.
