Benthic chamber for metabolic measurements of underwater flora: a new realization

Benthic chambers are widely used in studies concerning both marine sediments and flow of solutes through them up to high depth. Benthic chambers were used also for studies on metabolism of coral reefs and vegetable biomasses; these studies can be carried out for use up to a few meters of depth because the data acquisition instruments can be placed above the water surface. Difficulties arise when these measurements have to be made to depths of several tens of meters. In these cases, the instruments should be waterproof for pressures up to several bar. For a study, in collaboration with the Department of Biology - University of Pisa, a benthic chamber was designed and built. The chamber is able to carry out metabolic measurements of underwater flora at depths between 0 and 50 m. The chamber is large enough to contain several plants and provides a reasonable compromise with chamber handling. Parameters which can be measured are underwater solar radiation (global, red, green, blue), depth, temperature, pH, conductivity, dissolved oxygen. In the Chamber there are two operation phases: measurement of water physical-chemical parameters, altered by biological activity of plants and a water exchange with external water. A pump system avoids the water stratification and allows the water renewal. Results of several tests confirm full compliance of the benthic chamber with respect to the requirements of marine biologists and to the project data.

Le camere bentiche sono ampiamente utilizzate in studi riguardanti sia i sedimenti marini sia i flussi di soluti attraverso questi fino a profondità di alcune migliaia di metri. Altri studi, con impiego di camere bentiche, hanno riguardato il metabolismo di barriere coralline e di biomasse vegetali; questi studi possono essere condotti facilmente per pochi metri di profondità poiché, in tal caso, gli strumenti di acquisizione possono essere posti sopra la superficie dell'acqua. Le complicazioni tecnologiche nascono quando misure di questo tipo devono essere fatte a profondità di qualche decina di metri. In questi casi, non potendo mantenere fuori dall'acqua gli strumenti di "servizio" siamo costretti a rendere tutto impermeabile a pressioni fino a qualche bar. Per uno studio condotto in collaborazione col Dipartimento di Biologia dell'Università degli Studi di Pisa, è stata progettata e realizzata una camera bentica per misure metaboliche della flora subacquea, in grado di operare a profondità da zero a oltre 50 metri. Le dimensioni della camera, sufficienti a contenere diverse piante, sono tali da consentire un accettabile compromesso fra funzionalità e maneggevolezza. Le grandezze misurate sono: radiazione solare subacquea, globale e nelle bande, del rosso, del verde, del blu, profondità, temperatura, pH, conducibilità, ossigeno disciolto. Nella Camera sono previste due fasi operative: misura dei parametri fisico-chimici dell'acqua, alterati dall'attività biologica delle piante, sostituzione dell'acqua interna con acqua prelevata all'esterno per impostare nuove condizioni iniziali. Un gioco di pompe evita la stratificazione dell'acqua, durante la fase di misura, e assicura il rinnovamento dell'acqua all'interno della camera. I risultati ottenuti hanno confermato la piena corrispondenza, della camera, ai requisiti dei biologi marini e dei dati di progetto.