Javaslat Közép-Európa legnagyobb sekély tava, a Balaton ökológiai állapotának megítéléséhez bentonikus kovaalga vizsgálatok segítségével I. Elıvizsgálatok
Bolla Beáta Környezettudományi Doktori Iskola I. évf.
Témavezetı: Prof. Dr. Kiss Keve Tihamér
Bevezetés - Balaton: Közép-Európa legnagyobb sekély édesvíző tava,
ökológiai, gazdasági, turisztikai jelentıséggel bír - EU Víz Keretirányelv V. Direktíva: Minden EU tagállam feladata felmérni vizeinek ökológiai állapotát, ill. elérni jó ökológiai állapotát 2015-ig - referenciaállapothoz való viszonyítás (emberi beavatkozás nincs vagy minimális) - minısítés alapja: kémiai vizsgálat mellett biológiai elemek → fitoplankton, fitobenton, makrofiton, makroszkópikus gerinctelenek, halak - vizsgált élılénycsoportok fajösszetétele és mennyiségi viszonyai alapján történı biológiai minısítés
- Élıbevonat – komplex közösség – a különbözı taxonómiai csoportok együttes vizsgálata bonyolult - bevonat alapján történı minısítés - kovaalgákra fókuszál - Okok: - széleskörő elterjedtség az édesvízi ökoszisztémákban - a bevonat nagy részét alkotják - elsıdleges termelık – tápláléklánc alapját képezik - rövid életciklus, nagy szaporodási ráta → gyors reakció a környezeti változásokra (eutrofizáció, változások a tápanyagkínálatban, szennyezés) - Minısítés alapja: - nemzeti tótipológia - referenciahelyek, referenciaállapot megállapítása
Kovaalga alapú minısítés szempontjai - térbeli heterogenitás kérdése → mintavételi helyek kijelölése - idıbeli heterogenitás kérdése → mintavételi idıpont (ok) - mintavételi aljzat kérdése - irodalmi adatok ellentmondásosak - eltér-e az egyes aljzatokon kialakuló kovaalga-flóra , illetve hogyan befolyásolják az esetlegesen eltérı fajösszetételő közösségek a minısítést? - minısítı metrika kérdése - kovaalgaindexek: fajok érzékenységi és indikátorértékén alapulnak - nagy részük folyóvízi közösségekre lett kidolgozva - jelenlegi indexek közül van-e /melyik alkalmas a Balaton értékelésére
A vizsgálat célja Ökológiai állapotbecslés és biológiai monitoring célokra megfelelı, gyakorlatban alkalmazható, kovaalgákon alapuló minısítı rendszer alapjainak kidolgozása a Balatonon Részei: (1) Mintavételi helyek kiválasztása - Van-e eltérés a Balaton négy medencéjének kovaalgaflórája között? (2) A Balaton esetében leginkább megfelelı mintavételi aljzat kiválasztása (3) A Balatonra legalkalmasabb minısítı index kiválasztása
Vizsgálati módszerek (1) Mintavételezés - mintagyőjtés a Balaton 4 medencéjének északi ill. déli partjáról - évente kétszer, nyár és ısz elején - aljzatok: nád (2006-tól), kı (2007-tıl), üledék, mesterséges (2008) - nád és kı győjtése 5x ismétlésben - kompozit minta
(2) Minták feldolgozása - kémiai változók mérése in situ: pH, oldott O2, vezetıképesség - TP, TN, kl-a, ammónia, BOI, TOC, KOI, foszfát, hidrogénkarbonát, karbonát, szilícium - minták roncsolása hidrogénperoxiddal - preparátumkészítés - kovaalgataxonok meghatározása fény- és elektronmikroszkópos vizsgálattal
(3) Adatok feldolgozása és kiértékelése - Shannon-Wiener diverzitás, egyenleteség - klaszteranalízis, fıkomponens-analízis (PCA), fıkoordináta-analízis (PCoA) - kovaalgaindexek számítása (Omnidia 5.1)
Eddig elvégzett vizsgálatok és eredmények I. Kémiai változók és az a-klorofill tartalom változása - egyes változók esetén Balatonban határozott gradiens volt kimutatható : TP, kl-a és szervesanyag mennyiség (KOI-n ill. TOC-on keresztül nyomon követve) NY→K irányú csökkenése
B o x P l o t (B IP V IP B a l a to nké m i á kka l .s ta 4 2v* 2 1 c )
Box Plot (BI PVIPBalatonkém iákkal. st a 42v*21c)
B ox P lot (B I P V IP B alat onkém iákkal.st a 42v*21c)
14
50
42 40
45 13
38
40 35
36
12
30
34
25
32
11
KOI (k)
TOC
Foszfát-P
20
10
15
30 28
10
26 9
5
24
0 1
2
3
NewVar F oszfát-P: KW -H(3;21) = 4.93759726; p = 0.1764
4
Median 8 25%-75% Non-O utlier Range
1
2
T O C : K W -H (3 ;2 1 ) = 1 4 .9 5 2 74 2 ; p = 0N.0ew 0 1V9 a r
3
4
Me d i 22 an 2 5 % -7 5 % 1 2 3 N o n -Ou tl i e r R a n g e NewV ar K O I (k): K W -H(3; 21) = 5. 25436115; p = 0. 1541
4
M edian 25% -75% Non-O utlier Range O ut liers
- PCA- analízis alapján a fenti változók adják a variancia legnagyobb részét, vagyis ezek tekinthetık a Balatonban a fı kémiai drivereknek, melyek befolyásolják a kovaalga-összetételt, így az általuk becsülhetı ökológiai állapotot - 1. évben: szilícium értékek a tóban minden mintavételi ponton és minden idıben magasak voltak, tehát a Balaton kovaalgaközössége nem Si- limitált
II. Társulás- struktúra - összeen 48 bevonatmintában 214 taxont azonosítottunk → A Balaton kovaalgaflórája rendkívül gazdag! - leggyakoribb fajok: Achnanthidium minutissimum, Amphora pediculus, Cymbella exigua, Encyonopsis minuta, Staurosira grigorszkyi, Navicula cryptotenella, and Nitzschia dissipata.
A, Mintavételi aljzatok összehasonlítása - A két aljzattípus diverzitása nem különbözött szignifikánsan, de az átlagos diverzitás a kövön nagyobb volt (4,02) mint a nádon (3,18) - A nád karakterfajai az Achnanthidium minutissimum, Cymbella exigua - a kövön jellemzıbb fajok : Staurosira grigorszkyi, Amphora pediculus, Diatoma vulgaris, Cyclotella ocellata SI
SI
22
14
20 18
12
16
10
14
8
12 10
6
8
4
6
2
2
0
A Balaton nádbevonatának karakterfajai (SI számítás alapján)
'F
IS ' 'A BI A' 'N C TE ' 'F BR E' 'R AB B' 'C VU L' 'C PL I' 'G ST A' 'F R AS ' 'A P ED ' 'F C PE ' 'C PL A ' 'N IF R'
O M S'
'G
'N D
'
T'
M
U
'A E
M IC '
PU
'C
'G
I'
N' U
'F H
EX
'C
'A M
IN '
0
HU 'A N ' PE 'C D ' E ' D XI ' VU 'C L ' H 'N E L ' C 'C T E' O C 'A E' M I 'N N' DI 'F S ' PI 'N N ' IN 'A C ' L ' G I B' TE 'N R ' SO 'N C ' R 'G F A' PU 'N M ' TP ' F T' BR ' C E' M ' G IC ' YA T'
4
A Balaton kıbevonatának karakterfajai (SI számítás alapján)
C. exigua
E. minuta A. minutissimum G. pumilum S. grigorszkyi
D. vulgaris
A. pediculus
C. ocellata
- klaszteranalízis - Bray Curtis, UPGMA
- A minták klaszter-analízise a két aljzattípus bentonikus kovaalgaflórájának éles elkülönülését mutatta - az ordinációs elemzés megerısítette a klaszteranalízis eredményét - a kı bevonatában jellemzıen nagy számban találtunk Centrales csoportba tartozó, planktonikus fajokat, melyek kiülepedtek az aljzatra -az epiliton minták domináns faja a Staurosira grigorskyi (Fragilaria hungarica), melynek autökológiájáról nincsenek információk az OMNIDIA adatbázisában - az epifiton domináns fajai (pl. Achnantidium minutissimum, Gomphonema pumilum) magas és közepes tápanyagkoncentrációjú vizekre jellemzı, ruderális fajok
B, Mintavételi helyek összehasonlítása
- átlagos fajszám legkisebb a Keszthelyi medence mintáiban, legmagasabb a Siófoki medence mintáiban - Shannon diverzitás 1,25- 5,05 között, a medencék átlagos diverzitása nem különbözött szignifikánsan - klaszteranalízis - az egyes aljzatok mintáit külön- külön elemezve a nádról győjtött minták alapján az egyes medencék elkülönülése látható, de nem mindenhol kifejezett. A minták inkább a győjtés ideje szerint csoportosultak. - a kırıl származó minták esetében az északi és a déli partról győjtött minták elkülönülése látható, itt a győjtés ideje kevésbé befolyásolt.
- PCO analízis: a minták négy csoportba oszthatók, jól elkülönül a két aljzat és a Balaton északi ill. déli partjáról származó minták
III. A Balaton vízminısége - A vizsgált mintavételi helyeken a minısítés eredménye az OMNIDIA programmal számolt indexekkel általában jó volt, néhány esetben kiváló, de több esetben kaptunk közepes minısítést is elsısorban a Keszthelyi medencénél - A nád bevonat (epifiton) alapján számolt minısítések szorosabb korrelációt mutattak a kémiai változók értékeivel, mint a kı bevonat (epiliton) alapján
Eredmények értékelése (1) - A Balatonban bizonyos NY→K-i irányú gradiensek megfigyelhetık, a szervesanyag mennyiség, a foszforformák és a kl-a csökkenı tendenciát mutat. A fıkomponens analízis alapján a tóban a fı kémiai driverek a foszforformák és a szervesanyag-mennyiség
(2) - A mintavételi helyek közt különbségek figyelhetık meg, de a medencék szerinti éles elkülönülés helyett az északi és a déli part elkülönülése kifejezett. A különbség oka lehet, hogy a déli part hullámzásnak jobban kitett, valamint a lebegı részecskék áramlás a déli part felé irányul → hordalékosság, rosszabb fényklíma → fajok alkalmazkodása → Fragilaria sensu lato dominancia
- A medencék közül a Szemesi medence adatai szórtak leginkább, ez a terület mind a Siófoki, mind a Szigligeti medencével hasonlóságot mutat, mintegy átmenetet képezve. További vizsgálatok: Fentiek alapján a monitorozáshoz elégnek tőnik 6 mintavételi pont is, a Szemesi medence elhagyható. (3) - A kı és a nád bevonatának kovaalga közössége egyértelmően különbözött, mind fajlista, mind a statisztikai vizsgálat alapján. -A kı bevonatában számos planktonikus faj – kiülepedés- nem valódi tagjai a bevonatnak - kövön a bizonytalanságot okozó egyéb faktorok: szivacsok megtelepedése, vándorkagylók legelése - kövi bevonatból számolt indexek és a vízkémiai változók közt nagyon alacsony korreláció
- nád esetében a bevonat egységesebb, de ordinációs elemzéssel itt is megfigyelhetıek voltak az északi és déli part közti különbségek - A nád bevonat alapján számolt kovaalga-indexek és a fı vízkémiai változók között szorosabb korrelációkat találtunk - Jelenleg a nád jobb aljzatnak tőnik, de további vizsgálatok szükségesek. - További vizsgálatok: 2008-tól üledék és mesterséges aljzat (mattított üveg) vizsgálata is. Különbözı aljzatok alapján kapott minısítés összevetése egymással és a kémiai változókkal.
Köszönöm a figyelmet!
Köszönet: Dr. Ács Éva, Dr. Kis Keve Tihamér, Reskóné Nagy Mária , Dr. Várbíró Gábor
