Alkalmazhatóak-e a kovaalga ökológiai guildek az ökológiai állapot becslésére a Duna esetében? Trábert Zsuzsa Kiss K. Tihamér, Tóth Bence, Ács Éva
XXXIII. ORSZÁGOS VÁNDORGYŰLÉS
Szombathely, 2015. július 01.
A téma aktualitása, problémafelvetés Miért van szükség kovaalga vizsgálatokra? • Kiváló biológiai indikátor vizek ökológiai állapotváltozása jól nyomon követhető • 2000 EU VKI „2015-ig jó állapotba” kell hozni „minden felszíni és felszín alatti vizet az Európai Unió területén” (www.euvki.hu) 5 élőlénycsoport alapján: fitoplankton, fitobentosz, makrofita, makrozoobentosz, halak vízminősítés (EU VKI MSZ 12749:1993)
Az ökológiai állapotértékelő módszer alapja: • A fajok és a környezeti tényezők kapcsolata • A hazai ökológiai állapotértékelő módszereket (beleértve a fitobentosz alapút is) nem sikerült maradéktalanul interkalibrálni – további kiegészítésekre van szükség, nagy folyók esetében elsősorban a hidromorfológiai stresszorfüggés igazolása területén (ugyanis a fitobentosz módszer többnyire szerves szennyezés jelenlétének ill. eutrofizáció igazolására bizonyult alkalmasnak). •
életforma-típus és guild alapú vizsgálatok tesztelése, mivel számos irodalmi eredmény utal arra, hogy ezek stresszor- és diszturbancia-függők, és hogy ezért a jövőben alkalmas eszközei lehetnek az ökológiai állapotértékelésnek, azonban ezeket eddig csupán kisvízfolyások esetén vizsgálták megvizsgálni nagy folyó esetében is.
Az IPS index és a kovaalga ökológiai guildek IPS=Index of Pollution Sensitivity= az egyes taxonok relatív mennyiségéből és a taxonok ökológiai jellemzőiből számított index •‘Low’ profile guild: kis tápanyagtartalom, nagy vízsebesség
•‘Motile’ guild: nagy tápanyagtartalom, vízsebesség ?
•‘High’ profile guild: nagy tápanyag-tartalom, kis vízsebesség
•‘Planktic’ guild: lentikus környezet
www.plingfactory.de/Science
Anyag és módszer 1. A Duna gödi szakaszának (1672 fkm) litorális régiójában, három éven keresztüli mintavétel (2010-2012).
R3
R1
2. A Duna gödi keresztszelvényében, 3 mintavétel/3 év (2012, 2013, 2014).
R1 R3
2014.05.26. 4 + 5 minta (homok és iszap is; csak kő)
L5
L3 R5
Mintavétel: 2012.05.23 6 minta eltérő vízmélységből, különböző mederanyagról (kő, homok és iszap) 2013.05.13. 5 minta eltérő vízmélységből, de azonos típusú mederanyagról (kő)
R5
L5
L1 L3 L1
R1
R3
L5
L3
L1
Anyag és módszer 3. Kagylóhéjakon végzett kísérlet
- összesen 80 kagylóhéj egy fémlemezre rögzítve; 20 cm-es mélységben - 3 kagylófaj (Unio tumidus: 10 csiszolt és 10 csiszolatlan héj; Sinanodonta woodiana: 10 csiszolt és 10 csiszolatlan; Corbicula fluminea : 20 csiszolt és 20 csiszolatlan héj.
4. Joint Danube Survey 2013 (JDS3)
A Duna szinte teljes hosszának mintázása (Regensburgtól a torkolatig). A vizsgálat időtartama: 2013. aug. 14-szept. 13. Kovaalga mintavételi helyek: Geisling (2), Deggendorf (2), Wildungsmauer, Pozsony (4), Hrusov (2), Medve (2), Kolozsnéma, Szőny/Iza (2), Szob (2), Dunaföldvár, Paks, Baja, Aljmas/Dráva, Erdőd, Újvidék, Vrbica/Simian (4)
Anyag és módszer • környezeti változók mérése: – összes szerves anyag – összes oldott anyag – NO3-N, NH4-N, PO4-P (vagy össz-nitrogén, össz-foszfor) – lebegőanyag-tartalom – zavarosság – vízhozam, vízállás – KOI – oldott oxigén – pH – vezetőképesség • mintánként 5-5 db, szürkés-barnás bevonatot tartalmazó kő • a minták laboratóriumi feldolgozása, előkészítése fénymikroszkópos vizsgálatokhoz • vízminősítési index értékek kiszámítása (OMNIDIA 5.3)
EREDMÉNYEK
I. 3 ÉVES PERIÓDUSÚ VIZSGÁLAT
Főkomponens-elemzés a vegetációperiódusban a domináns fajok alapján
IPS – nem éri el a „jó” vízminőséget IPS – „jó” vízminőség
• IPS index alapján a „jó” és „nem jó” minősítésű minták jól elkülönültek • a minták csoportosulása szignifikáns korrelációt mutat a fajok és a PO4-P koncentrációja között
EREDMÉNYEK
I. 3 ÉVES PERIÓDUSÚ VIZSGÁLAT
Főkomponens-elemzés a vegetációperiódusban a guildek aránya (rel. abund.) alapján IPS – nem éri el a „jó” vízminőséget IPS – „jó” vízminőség
• a guildek alkalmazásakor nem tapasztaltuk a „jó” és „nem jó” minősítésű minták egyértelmű elkülönülését
PCA a környezeti változók és az IPS, ill. a környezeti változók és a guildek között Pearson-féle korrelációs együttható (r) az IPS és a guildek, ill. a változók között:
IPS
IPS-HPG
r=(-0,059)
IPS-LPG
r=0,489
IPS-MG
r=(-0,429)
IPS-PG
r=0,076
IPS-hőm.(T)
r=(-0,391)
HPG-T
r=(-0,239)
LPG-T
r=(-0,051)
MG-T
r=(-0,036)
PG-T
r=0,235
IPS-PO4-P
r=(-0,308)
HPG-PO4-P
r=(-0,047)
LPG-PO4-P
r=(-0,112)
MG-PO4-P
r=0,494
PG-PO4-P
r=(-0,574)
IPS-NO3-N
r=0,277
HPG-NO3-N
r=0,127
LPG-NO3-N
r=0,052
MG-NO3-N
r=0,075
PG-NO3-N
r=(-0,228)
EREDMÉNYEK
II. KERESZTSZELVÉNY VIZSGÁLATOK 160 2014
140
Variációs koefficiens (CV%)
A HPG és az LPG arányai segítségével számított CV% értékek alapján a keresztszelvény nagyobb stabilitást mutatott (közel homogén), a MG és a PG alapján azonban nagy fokú instabilitást (heterogenitást) tapasztaltunk.
2013
120 2012
MG
PG
2013
60
2012
2013 2014
40 2013 2014
IPS 200
100%
HPG
LPG
MG
PG
Az ökológiai guildek CV% értékei a keresztszelvény m entén a vizsgált 3 évben
18
80%
60% 14 40% 12 20%
10
14.L2
13.L1
12.L1
13.L3
12.L3
13.L5
12.L5
12.R5
13.R3
12.R3
14.R1
8
13.R1
0%
A mintavétel pontjai különböző vízmélységekben (m) a Duna felsőgödi keresztszelvény mentén 2012-2014-ben
IPS index
16
12.R1
Az ökológiai guildek relatív abundancia értékei (%)
LPG
2012
2012
80
20 HPG
2014
100
A guildek arányaiban jelentős különbségek mutatkoztak, az IPS értékeiben is megfigyelhető biz. mértékű fluktuáció, de mindig a ‘jó’/’közepes’ vízminősítési kategória határ felett voltak az értékek.
EREDMÉNYEK HPG
LPG
III. Kagylóhéjakon végzett vizsgálat MG
PG
IPS
csiszolt
47,816
7,524
38,835
5,825
13,2
csiszolt
56,341
2,683
38,780
2,195
13,1
csiszolatlan
37,624
1,980
59,653
0,743
11,8
csiszolatlan
65,757
1,241
32,010
0,993
14,1
csiszolatlan
53,598
10,174
32,258
3,970
13,3
19,96
82,98
28,08
78,07
A guildek relatív abundanciája (%)
CV%
100 80 60
Noha tápanyag tartalom, fényintenzitás és vízsebesség tekintetében homogén volt a közeg (csupán az aljzat volt az, ami eltérő volt: csiszolt és csiszolatlan héjak), a LPG és a PG relatív abundanciája szélsőségesen változott. A belőlük számított CV% értékek instabil (heterogén) környezetre utaltak. Az IPS értékei is különböztek egymástól biz. mértékben.
40 20 0 HPG
LPG
MG
PG
EREDMÉNYEK
IV. JDS3
IPS
Az ökológiai guildek relatív abundanciája (%)
Az ökológiai guildek relatív abundanciájának változása a Duna mentén a torkolat felé haladva (2013. aug. 15 - szept. 10.)
Mintavételi helyek a Dunán a torkolat felé haladva
JDS CTRQ
Cond 4
Total N
14 8
24
IPS
MG
3
Szignifikáns kapcsolatot (Pearsonkorrreláció) mutattunk ki a következők között:
LPG 2 164
IPS – LPG, HPG, PG
HPG 23
88
LPG – PG, IPS, (HPG)
1
HPG – IPS, (PG)
101 99 0
135 288
219
-1 185
113
103
T water
121
134
MG – PG
Total P DO conc DO sat
PG – PG, LPG, (HPG), MG
pH
-2 114
Pearson-korrelációs együttható értékei a metrikák között
108 chll a Suspended Solids
-3 PG -4 Flow
r
LPG
HPG
MG
PG
IPS
0,770
0,513
0,234
-0,729
0,419
0,05
-0,728
-0,033
-0,430
LPG
-5 -5
-4
-3
-2
-1
0 Axis 1
1
2
3
4
5
HPG MG
Főkomponens analízis: a guildek, környezeti változók és a mintavételi helyek közötti kapcsolat (A számok a mintavételi helyeket jelölik a forrástól (itt: Geislingtől Vrbica/Simian-ig) a torkolat felé haladva, növekvő sorrendben.)
-0,699
A Duna esetében szignifikáns összefüggést találtunk a planktonikus fajok aránya (holt sejt arány elhanyagolható volt a mintákban) és az IPS index értékének a csökkenése között. 100 80 2
R = 0,7983 PG%
60 40 20 0 0
1
2
3
4
5
Egy 70%-os arány már több, mint 3mal csökkentheti az index értékét (természetesen fajtól függően, mert pl. a Discostella fajok nem, de pl. a Cyclotella meduane jelentősen csökkenti az IPS nagyságát).
-20 Csökkenés mértéke az IPS index értékében
Az IPS index elsősorban a növényi tápanyagterhelésre és a szervesanyag terhelésre érzékeny, azonban kimutatható a hidromorfológiai beavatkozások hatása is (pl. tározók jelenléte), mert ha jelentősen megnő a planktonikus fajok aránya a mintában, akkor leromlik az index értéke.
KONKLÚZIÓ •
A kovaalga ökológiai guildek és a környezeti változók között csupán néhány esetben tapasztaltunk kapcsolatot, melyek sok esetben elhanyagolhatók voltak. A négy guild közül csak a ‘low profile’ és a ‘motile’ guildbe tartozó taxonok korreláltak az IPS-sel. Az IPS index jó korrelációt mutatott számos vizsgált környezeti változóval.
•
A keresztszelvény vizsgálat esetén a guildek arányában jelentős különbségek mutatkoztak – részben függve (a ‘low profile’ és a ‘high profile’ guildek esetében) – az aljzat típusától; az IPS értékei között is megfigyeltünk kis eltéréseket egy keresztszelvény mentén. A vizsgálat rávilágított arra, hogy a mederanyag típusa fontos szerepet tölt be a kovaalga közösség kialakulásában.
•
A keresztszelvény és a JDS3 vizsgálat eredményei sem erősítették meg a guildek és a változók közötti kapcsolatokat, számos esetben a szakirodalomban szerepeltekkel ellentétes eredményeket kaptunk. Kérdéses, hogy a guildek önmagukban valóban hasznos eszközei lehetnek-e a jövőben az ökológiai állapotértékelésnek. Nagy folyókban nem ajánlható.
•
Az IPS index ugyan elsősorban a növényi tápanyagterhelésre és a szervesanyag terhelésre érzékeny, azonban nagysága összefüggést mutat egyes hidromorfológiai stresszorokkal is.
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
