Második évi (2012) részbeszámoló

Második évi (2012) részbeszámoló

A veszélyeztetett biodiverzitás megőrzése a Pannon ökorégióban: az ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitás értékelése szentély jellegű és emberi tájhasználatnak kitett élőhelykomplexekben. (Conserving threatened biodiversity in the Pannon Ecoregion: evaluation of ecological, morphological and genetic diversity hotspots and human influenced landscape) című projektben végzett tudományos kutatómunkáról

A project azonosítója: OTKA_A_08-1-2009-0051 (CNK80140)

2012. január 13. Bíró Péter akadémikus Vezető kutató

Tartalom -

2010-2011. évi kutatómunka eredményeinek áttekintése 2012. évi kutatómunka áttekintése eredményeinek áttekintése 1. sz. melléklet

A project azonosítója: OTKA_A_08-1-2009-0051 (CNK80140) A project címe: A veszélyeztetett biodiverzitás megőrzése a Pannon ökorégióban: az ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitás értékelése szentély jellegű és emberi tájhasználatnak kitett élőhelykomplexekben. (Conserving threatened biodiversity in the Pannon Ecoregion: evaluation of ecological, morphological and genetic diversity hotspots and human influenced landscape) A támogatás összege 3 évre 150.000.000,- Ft. A project futamideje (egy év halasztással): 2010-2013 2010-2011. évi eredmények: A fitoplankton diverzitásának vizsgálatát Szigetközi és a Duna alsó szakaszának holtmedreiben és a Balatonban végeztük (vízkémiai elemzések mellett), a taxonómiai elkülönítést követően azok klaszter-analízissel elkülönített funkcionális csoportjain (UPGMA, Gower-index, Shannon-index (H) és egyenletesség (J)). A nyolc funkcionális csoport relatív biomasszájának szezonális változása jellegzetes mintázatot mutat. Szikes tavak pikoalgaflórájának vizsgálatát 13 izolált Choricystis törzsön végezték (öt törzs a Fertőből, nyolc pedig Duna-Tisza közi szikes tavakból (Böddi-, Zab-, Szabadszállási Büdösszékből) származott. A Duna-Tisza közi szikes tavakból izolált törzsek részleges 18SrDNS szekvenciájuk (614 nt) alapján megegyeztek. A Fertőből izolált Choricystis törzsek rbcL szekvenciájuk alapján európai, ázsiai és é-amerikai törzsek közé tartoznak, viszont a DunaTisza közi tavakból származók két elkülönült csoportot alkotnak. A hínarak biodiverzitásának vizsgálatához emberi hatásnak erőteljesen (Tolnai Holt-Duna, Püspökerdei Holt-Duna), csekély mértékben (Balaton Keszthelyi-medence, Fadd-Dombori Holt Duna, Balaton Siófoki-medence, Lipóti Morotva-tó) kitett sekély vízi területeket választottunk ki. A Keszthelyi-öböl hínárjai kb. 32 %-kal nagyobbak a Siófoki-öbölbeliekhez képest (7 faj). A Siófoki-medencében a morfológiai variabilitásuk kb. kétszerese a Keszthelyiöbölbeliekhez képest. A Duna holt-medreiben előforduló 17 hínárfaj kémiai összetétele jelentősen eltért egymástól (fajszám, biomassza). A víz klorofill tartalmának növekedésével a morfológiai plaszticitás előbb nő, majd egy adott értéknél a folyamat megfordul és a morfológiai paraméterek fenotipikus plaszticitása visszaesik. A diverzitási indexek (dominancia, Shannon, Simpson, Margalef, Berger-Parker) az élettani adatokból számolt plaszticitáshoz hasonlóan viselkedtek: alacsony klorofill koncentráció magas diverzitást eredményez. A terresztris növények biodiverzitását a MÉTA országos élőhelytérképezés adatállománya szerint választottuk ki (2x2 km2) a természetközeli és féltermészetes élőhelytípusok közül. 2010-ben 4-4 homoki és hegylábi erdősztyepp, valamint egy dolomitvegetáció mintaterületet mértünk fel, összesen 175 felvételt készítettünk el. A növényfajok kiválasztása morfológiai és genetikai diverzitás vizsgálatához (EcoTILLING: Astragalus varius; RAPD: Astragalus varius, Centaurea arenaria, Alyssum tortuosum) megtörtént, begyüjtésük és vizsgálatuk megkezdődött. A genomi DNS mintákat RAPD reakcióban teszteltük. Az eredmények szerint, a szárított levélminták alkalmasak a DNSvizsgálatokhoz. A zooplankton fajok sokrétűségét a Balatonban, annak hossztengelye mentés, Dunai holtágakban (Püspökerdei holtág, Lipóti morotvató) és szikes tavakban (Sósér, Büdös-, Böddi-, Zab-, Kelemen-szék) „zavart” és „szentély” jellegű vizekben végeztük. A Balatonban 60 minta feldolgozása történt a zooplankton (Cladocera, Copepoda, Rotatoria, Dreissena spp. veligera lárvák) teljes dinamikáira és biometriai mutatóira terjedően. A fajgazdagság a Lipóti morotva-tó nyiltvízi területén volt a legnagyobb, a Copepoda-k viszont

a Püspökerdei Holt Dunában jelentkeztek több fajjal. A Lipóti vízterületen szinte hiányzott a zooplankton, csupán két kerekesféreg és Copepoda-naupliusz fordult elő. Az öt szikes tó közül a Kelemen-szék „szentély” jellegű, és a Sós-ér áll ettől legtávolabb, s ezeket tipikus szíkes-vízi zooplankton népesíti be, döntő mértékben Arctodiaptomus spinosus és Moina brachiata, míg 15 Rotatória fajt azonosítottunk. Először vizsgáltuk az A. spinosus genetikai sajátságait, beállítottuk a módszereket (DNS-izolálási technika, PCR reakciók), melyek a faj kis mérete miatt kritikusak. A DNS-izolálást két módszerrel végeztük, a PCR reakciók körülményeinek beállításakor kétféle Taq polimeráz enzimet teszteltünk négy annelációs hőmérsékleten. Kipróbáltuk a citokróm oxidáz I-es régió szekvenálását is (kapilláris génelektroforézis). 502 bázispárnyi szekvenciát kaptunk, s két haplotípust sikerült kimutatnunk. A makrogerinctelenek körében 7 vízfolyásból (Balaton vízgyűjtője és a Cserhát területe) származó Hydropsyche saxonica (Trichoptera) tegzes-lárva morfológiai diverzitását értékeltük 28 testméret alapján. Robusztusabb testalkat gyorsabb vízfolyással függ össze. Közösségi szintű diverzitás vizsgálatát az árvaszúnyogokon (Chironomidae) végeztük el a Balaton 3 medencéjében, s biomasszájuk a Szemesi-medencében volt a legnagyobb. 2010. októberében részletes vízkémiai és biológiai vizsgálatokat végeztünk a vörösiszap- és lúgszennyezésnek kitett Torna-patak, Marcal, Rába és Mosoni-Duna vízfolyásokon. Folyamatában követjük a havária után az élőlények visszatelepülését. A kovaalga (Cyclotella ocellata), kagyló (Unio crassus és Pseudoanodonta complanata), kétéltü (Triturus dobrogicus) és hüllő (Zootoca vivipara) genetikai mintáit zavart és kevésbé zavart élőhelyekről begyűjtöttük, feldolgozásuk később történik meg. A Balaton két szélső medencéjében az eukarióta- és bakteriális diverzitás júliusban érte el a legmagasabb értékeket. A Keszthelyi-öbölben diverzebb eukarióta közösség él, a Siófoki-medencében ez a baktériumokra érvényes. A lápi póc (Umbra krameri) genetikai vizsgálatához 2010-ben az ország különböző területén 12 mintavételi helyéről 190 példány uszonymintáját gyűjtöttük be Fenékjáró küllő-mintákat (Gobio obtusirostris – G. carpathicus) 25 mintavételi helyről 322 egyedről gyűjtöttük (ez később kiegészült 49 gyüjtőhelyre és 700 szövetmintára). A mintákon mikroszatellit-elemzések történtek, s azonosíthatóak monomorf és polimorf lokuszok. 2012. évi eredmények: 2012-ben vizsgáltuk a Balaton, a Zala és szikes vizek klorofill-a tartalmát, N- és P-forgalmát (1. sz. melléklet). Felmértük 7 Duna-Tisza közi szikes víz algaegyütteseinek tömegprodukcióját, fotoszintézisének intenzitását, az eukarióta pikoalgák genetikai származását (2. sz. melléklet). Különböző vízterekben tisztáztuk a fontosabb kovaalga-fajok elterjedését, DNS-szekvenciájukat, filogenetikai helyzetüket. A kijelölt helyekről gyűjtött mintákból mikromanipulátorral Cyclotella ocellata sejteket izoláltunk, és azokból DNS-t vontunk ki. Megkezdtük ennek a fajnak az esetében is a primerek tervezését az egyes vizsgálni kívánt génszakaszokra, valamint az image analysis-eket. Skeletonema potamos sejteket izoláltunk ugyancsak mikromanipulátorral dunai és tiszai mintákból. A genetikai vizsgálatokhoz primereket terveztünk, majd segítségükkel polimeráz láncreakcióban a négy szakaszt (18S és 28S rDNS, rbcL, psbC) felszaporítottunk, és szekvencia-analízisnek vetettük alá. Megállapítottuk, hogy a Skeletonema nemzetség monofiletikus, az édesvízi S. potamos legközelebbi rokona a brackvízi Skeletonema subsalsum, mellyel együtt a nemzetségen belül alapi leágazást képviselnek. Egy balatoni kovaalga faj esetében morfometriai diverzitás vizsgálatokat is végeztünk image analysis módszerrel, melynek során konvencionális és geometriai morfometriai bélyegeket vettünk fel az egyedekről. Megállapítottuk, hogy a faj szintén széles morfometriai variabilitással bír. Emellett alga diverzitás és zooplankton vizsgálatokat végeztünk az egyes kijelölt élőhely komplexekben. Elvégeztük az AFLP molekuláris ujjlenyomat technika reakciókörülményeinek beállítását és reprodukálhatóságának tesztelését. Leírtuk a malakoközösségek összetételét és diverzitását

kagyló- és csiga-fajokban, különböző mértékű, zavarásnak kitett élőhelyeken. védett és veszélyeztetett kétéltü és hüllő-vizsgálataink során a dunai gőte (Triturus dobrogicus) és az elevenszülő gyík (Zootoca vivipara) populációk elterjedését, genetikai készletét és eltéréseiket (mitokondriális tRNSThr és tRNSPro gének közötti IGS régió, nagyfokú hosszpolimorfizmussal). A különböző populációk közti genetikai differenciálódást viszonylag magasnak találtuk. Két magyarországi dunai gőte (Triturus dobrogicus) populáció (Mórahalom és Hont) 5 illetve 7 egyedében faj-specifikus primerek segítségével vizsgáltuk az IGS és az azt megelőző teljes citokróm-b gént. Az IGS régió a környező kódoló szakaszokhoz hasonló, alacsony szintű intraspecifikus variabilitást mutatott. Az 1601 bp adat alapján a két populáció közti genetikai differenciálódás szintje viszonylag magas (FST=0,65, p=0,003), és a mórahalmi populáció (π=3,42) nagyobb genetikai diverzitást mutat, mint a honti (π=0,86). Az elevenszülő gyík (Zootoca vivipara) 58 egyedéből gyűjtött kisméretű szövetmintákból teljes genetikai anyagot vontunk ki, majd a nem fehérjekódoló 16s rRNS gén egy kb. 500 bp és a fehérjekódoló cytochrome b gén egy kb. 300 bp hosszú szakaszát szekvenáltuk. Az ML analízis átfogó topológiára mutat rá, amit hét fő csoport jellemez a 16s rRNS génszakasz, és öt fő csoport a cyt b génszakasz esetében. A magyarországi elevenszülő gyík állomány nagyfokú genetikai változatossága mind ökológiai, mind természetvédelmi szempontból lényeges. A fajt időközben a védett kategóriából a fokozottan védett kategóriába sorolták (3. sz. melléklet). Magyarországon. Makrofiton vizsgálatokat emberi hatásnak erőteljesen (Tolnai Holt-Duna, Püspökerdei Holt-Duna), mérsékelten (Balaton Keszthelyi Medence, FaddDombori Holt-Duna) és csekély mértékben (Balaton Siófoki medence, Lipóti Morotva-Tó) kitett sekély vízi területeken végeztünk. A hínár biomassza növekedéséhez alapvetően az üledék tápanyagtartalmának az emelkedése szükséges (4. sz. melléklet). A Pannon biogeográfiai régióra jellemző hat élőhelykomplex (homoki erdőssztyepp, hegylábi lösz erdőssztyepp, dolomit erdőssztyepp, hegyvidéki erdők, alföldi mocsarak és szikesek) szentély jellegű és közepesen degradált területein jelöltünk ki típusonként 2 pár, összesen 24 tájablakot. 3 dolomit, 4 középhegységi erdő, 4 szikes és 4 alföldi mocsár mintaterületen összesen 414 felvétel készült. A mintavételezés során felvételeinkbe összesen 1157 döntő többségében őshonos faj fordult elő, ami a hazai edényes flóra (2500 faj) mintegy 45%-a. Az arány jóval magasabb (64%), ha azt vesszük alapul, hogy az őshonos és nem antropogén élőhelyekhez kötődő hazai fajok száma mintegy 1800 (5. sz. melléklet). A nagyobb kiterjedésben, változatosabb élőhelyösszetétellel fennmaradt buckásokban az Alyssum tortuosumnak nem csak nagyobb, de morfológiailag változatosabb populációja maradhatott fenn. Elvégeztük az Astragalus varius, Alyssum tortuosum és Myriophyllum spp. RAPD és PCO (principal Coordinate analysis-eit, a populációk elkülönülésének leírására a genetikai távolságon alapuló UPGMA klaszteranalíziseket (6. sz. melléklet). Részletes vizsgálatok folytak a Balaton zooplanktonján, és bevonatlakó gerinctelen fajegyüttesein. Feldolgoztuk a szikes vizek jellegzetes planktonrákjának, az Arctodiaptomus spinosus-nak az elterjedését, fajon belüli genetikai diverzitását, haplotípusait. A morfometriai elemzéssel kimutatott különbségeket a fenotípusos plaszticitás eredményezi (7. sz. melléklet). Felmértük a Balaton üledéklakó és Tisza-menti holtmedrek növényzet közt élő árvaszúnyog együtteseit. A Hydropsyche saxonica tegzesfaj különböző földrajzi helyekről származó populációinak genetikai (RAPD) vizsgálata elkezdődött (8-9. sz. melléklet). A védett és veszélyeztetett halfajok között egy csoportot részletesen elemeztünk (Gobio gobio fajkomplex), megkezdődtek a RAPD vizsgálatok. A Dunától keletre és nyugatra a faj éles genetikai elkülönülést mutat. Elkezdődött az előző évben optimalizált mikroszatellit primerekkel az Umbra krameri genetikai változatosságának elemzése is (10. sz. melléklet). Az eredmények hamarosan megjelennek az átdolgotott honlapunkon.

1. sz. melléklet

Tápanyagforgalmi vizsgálatok a Balatonban és szíkes vizekben Közlemények és előadások Horváth Hajnalka, Kovács W. Attila, Présing Mátyás (2012): Fikocianin meghatározási módszerek és alkalmazásuk különböző trofitású víztereken. Hidrológiai Közlöny 93. évf. (közlésre elfogadva) p. 4. Horváth Hajnalka, Zsigmond Eszter, Kovács Attila, Présing Mátyás (2012): Fikocianin meghatározási módszerek és alkalmazása a Balaton és a Kis-Balaton felszíni vizeiben. 13. Kolozsvári Biológus Napok, 2012. március 30-31. Poszter Zsigmond Eszter, Horváth Hajnalka, Présing Mátyás: A Balaton és Kis-Balaton vízminőségének jellemzése a tápelemek és a fotoszintetikus pigmentek (a-klorofill és fikocianin) koncentrációja alapján. 13. Kolozsvári Biológus Napok, 2012. március 30-31. Poszter Hajnalka Horváth, Kálmán Mátyás, György Süle and Mátyás Présing (2012): Contribution of N2-fixation to the nitrogen balance of water quality control reservoir (Kis-Balaton Water Protection System, Hungary). International Conference-Water Resources and Wetland, Tulcea Romania, 2012. szeptember 14-16. Poszter Horváth Hajnalka (2012): Extrakciós módszerek összehasonlítása a fikocianin meghatározására és alkalmazásuk magyarországi víztereken. Pannon Tudományos Nap, Nagykanizsa, 2012. október 18.

Tápanyagforgalmi munkacsoport Hidrobotanikai osztály MTA OK BLI Beszámoló a KTIA–OTKA CNK–80140 támogatásával 2012-ben végzett munkáról 2012-ben az előző évek munkáit folytatva, a hidrobotanikai kutatások biogeokémiai környezetének megismeréséhez, különböző vizek fizikai és kémia paramétereit (hőmérséklet, átlátszóság lebegőanyag, klorofill-a) de kiemelten a nitrogén és foszfor formák koncentrációit határoztuk meg. 2. A Balaton medencéi A tó két leginkább eltérő trofitású medencéjéből (Siófoki és Keszthely- medencék) és a Zala torkolatából vett vízmintákat tavasztól őszig kéthetente, télen havonta vizsgáltuk. A további 2 medencében (Zánkai- és Szigligeti-medence) és a Siófoki medence keleti felében, kora tavasztól késő őszig, havonta végeztünk méréseket. A klorofill-a koncentrációk alapján, a tó minden medencéjében nagyon alacsony biomassza értékek voltak jellemzők (1., 2. és 5. ábra). A Siófoki-medencében 5-10 µg/l a Keszthelyi-medencében pedig 10-20 µg/l között változott a klorofill-a koncentrációja, amely a hosszú, tartós nyári felmelegedés alatt sem érte el a 30 µg/l értéket. A tó minden medencéjében szokatlanul alacsony, az előző évekénél is kevesebb összes oldott N koncentrációkat (40-60 µg/l) állapítottunk meg télen, ami tavasszal tovább csökkent, és egész évben 10-20 µg/l között változott (1., 2. és 6. ábra). Ez csak akkor emelkedett az egyes medencékben 2-3 alkalommal, hirtelen és jelentősen ezen értékek fölé (50-60 µg/l), ha a víz felkavarodott. Az ortofoszfát és az összes oldott P koncentrációja egész évben, minden medencében, néhány µg/l volt csupán. Az összes oldott P ennél természetesen magasabb (2030 µg/l) volt. A nitrogénhez hasonlóan azonban, az egyes medencékben 2-3 alkalommal, hirtelen és jelentősen megnőtt, akár 50-60 µg/l értékre. A formált foszfor koncentráció hirtelen emelkedését nem az alga biomassza növekedése (lásd klorofill-a koncentrációk nagysága és változása), hanem a víz felkavarodása okozhatta (4. és 7. ábra). A Zalával befolyó, az algák számára közvetlenül hasznosítható, oldott nitrogénformák koncentrációja az előző évekhez hasonlóan viszonylag alacsony volt (3. ábra). Télen – tavasszal volt a legmagasabb (300 µg/l-ig), nyár közepén rövid ideig haladta meg a 100-150 µg/l-t. A többi időszakban 50 és 100 µg/l között változott. Az oldott foszforformák koncentrációja hasonló határok között (50-100 µg/l) mozgott egész évben, de a nyári nitrogén csúcsok idején azoknál magasabb foszfor koncentrációkat (200-300 µg/l) mértünk. A befolyó víz oldott N/P aránya egész évben, de különösen nyáron volt alacsony, ami a nitrogénkötő kékalgáknak kedvezhet. 2. Szikes tavak Méréseink az alföldi szikes tavakon aktuális végzett hidrobotanikai kutatások környezetkémiai háttereként szolgálnak. Tél végén a Zabszéki szikes vízben 7 gyűjtési helyről vett vízminták részletes tápanyag vizsgálatát végeztük el. Minden gyűjtési helyen bő nitrogén ellátást tapasztaltunk (1. táblázat). Még a téli lassú felmelegedéskor is mértünk ammónium nitrogént (10-30 µg/l) és ennek többszörösét nitrát és nagyságrenddel többet karbamid nitrogén formában. Az összes oldott nitrogénformák koncentrációja minden gyűjtési ponton meghaladta a 200 µg/l értéket. Tavasszal, a téli nitrogén koncentrációk mintegy felét mértük,

ami elsősorban a karbamid jelentős csökkenésének volt köszönhető. Egyetlen kivétel a Kelemenszéken mért szokatlanul magas nitrát koncentráció (2 mg/l körül) volt. Őszre az oldott nitrogénformák koncentrációja ismét emelkedett, és elérte ill. néhány vízben meghaladta a téli értékeket. Ebben az időszakban is a Kelemenszék és mellette a Sósér tűnt ki magas nitrát koncentrációival. A késő ősszel mért foszfor koncentrációk mind a 6 tóban rendkívül magasnak mondhatók. A nitrogénformákhoz hasonlóan, foszforból is Kelemenszéken találtunk a legtöbbet, amit most a Büdösszéken mért értékek követtek. A bőséges tápanyagellátás semmilyen, elsődleges termelést befolyásoló hatása nem tételezhető fel. Az oldott tápanyagok koncentrációit kismértékben az algák és magasabb rendű vízi növények, a vízállás, de főleg a madarak és különösen is a vonuló madarak hatalmas tömege befolyásolta és ennek ismeretében lehet és kell azokat értékelni.

μg/l, °C 30

Vízhőmérséklet Klorofill-a

20

10

0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

μg N/l nitrát-N karbamid-N ammónia-N

80 60 40 20 0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

μg P/l TP TOP ORP

80 60 40 20 0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

1. ábra A hőmérséklet, klorofill-a és a különböző nitrogén és foszforformák koncentrációi a Balaton Siófoki-medencéjében 2012-ben (TP - összes foszfor, TOP - összes oldott foszfor, ORP - oldott reaktív foszfor)

μg/l, °C 30


20

10

0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

μg N/l nitrát-N karbamid-N

80

ammónia-N

60 40 20 0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

μg P/l TP TOP ORP

80 60 40 20 0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

2. ábra A hőmérséklet, klorofill-a és a különböző nitrogén és foszforformák koncentrációi a Balaton Keszthelyi-medencéjében 2012-ben (TP - összes foszfor, TOP - összes oldott foszfor, ORP - oldott reaktív foszfor)

μg/l, °C 30


20

10

0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

μg N/l nitrát-N karbamid-N ammónia-N

300 200 100 0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

μg P/l TP TOP ORP

300 200 100 0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

3. ábra A hőmérséklet, klorofill-a és a különböző nitrogén és foszforformák koncentrációi a Zala torkolatánál 2012-ben (TP - összes foszfor, TOP - összes oldott foszfor, ORP - oldott reaktív foszfor)

mg lebegőanyag/l

μg P,N/l 100

Siófok

TP ON l.a.

80

100 80

60

60

40

40

20

20

0

0

100

100

Keszthely

80

80

60

60

40

40

20

20

0 400

0 100

Zala

80

300

60 200 40 100

20

0

0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

4. ábra Az összes foszfor (TP), az oldott nitrogén (ON = ammónia + nitrát + karbamid) és a lebegőanyag (l.a) koncentrációi a Balaton Siófoki- és Keszthelyi-medencéjében és a Zala torkolatánál 2012-ben

Klorofill-a Fűzfő Zánka Szigliget

μg/l, °C 30

Vízhőm érséklet Fűzfő Zánka Szigliget

20

10

0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov

dec

5. ábra A hőmérséklet és a klorofill-a koncentrációi a Balaton különböző medencéiben 2012ben.

márc

ápr

máj

jún

júl

aug

szept

okt

80

okt

Fűzfő Zánka Szigliget

szept










80


aug


júl


jún


máj


ápr


márc



μg N/l

nitrát-N karbamid-N ammónia-N

60

40

20

0

nov

μg P/l

PP OP ORP

60

40

20

0

nov

6. ábra A különböző nitrogén és foszforformák (PP - partikulált foszfor, OP - oldott nem reaktív foszfor, ORP - oldott reaktív foszfor) koncentrációi a Balaton medencéiben 2012-ben

mg lebegőanyag/l

μg P,N/l

Fűzfő

TP ON l.a.

80

80

60

60

40

40

20

20

0

0

Zánka 80

80

60

60

40

40

20

20

0

0

Szigliget 80

80

60

60

40

40

20

20

0

0 jan

febr márc ápr

máj

jún

júl

aug szept okt

nov dec

7. ábra Az összes foszfor (TP), az oldott nitrogén (ON = ammónia + nitrát + karbamid) és a lebegőanyag (l.a) koncentrációi a Balaton medencéiben 2012-ben

2.sz. melléklet

Szikes tavaink még feltáratlan diverzitása

Szikes tavaink még feltáratlan diverzitása A Duna-Tisza közi szikes tavak esetében a Zab-széken 2012 telén alga tömegprodukciót figyeltünk meg, annak ellenére, hogy a tavon 6 cm vastag jégtakaró alakult ki, melyet 11 cm hó borított. A jég- és hótakaró a fotoszintetikusan aktív sugárzás (PAR) kevesebb, mint 20%át engedte a vízoszlopba. Az algák mennyisége (a-klorofill koncentráció) elérte, sőt egy mintavételi ponton kissé meg is haladta az 1000 µg L-1 értéket (1. táblázat). 1. táblázat: A Zab-székben 2012 februárjában kialakult alga tömegprodukció során mért fizikai és kémiai paraméterek és az algák mennyisége (a-klorofill koncentráció). Mv.hely

Koordináták

T (°C)

Vezetőképesség

pH

a-klorofill (µg L-1)

(µS cm-1) Zab 1.

N46° 49.59’ E19° 10.30’

1

8260

9,73

991,54

Zab 2.

N46° 49.61’ E19° 10.29’

-1

8810

9,64

742,78

Zab 3.

N46° 49.64’ E19° 10.25’

-0,3

8800

9,58

977,07

Zab 4.

N46° 49.66’ E19° 10.23’

-0,5

8900

9,58

1039,23

Zab 5.

N46° 49.70’ E19° 10.16’

-0,6

8780

9,61

776,97

Zab 6.

N46° 49.72’ E19° 10.15’

-1,1

9450

9,57

821,15

Zab 7.

N46° 49.73’ E19° 10.15’

-1,4

14060

9,73

979,48

A Zab-székben észlelt tömegprodukció során meghatároztuk a fitoplankton fotoszintézisének fényintenzitás függését 14C módszerrel (1. ábra). Az Eilers & Peeters modell segítségével illesztett fotoszintézis-fényintenzitás görbék alapján a fitoplankton egységnyi térfogatra vonatkoztatott elsődleges termelése 1460 µg C L-1 h-1, egységnyi a-klorofillra vonatkoztatott elsődleges termelése pedig 1,4 µg C µg a-klorofill

-1

h-1 volt. A fénytelítési

paraméter (Ik) értéke 37 µmol m-2 sec-1, az optimális fényintenzitás (Iopt) értéke pedig 124 µmol m-2 sec-1 volt. A kapott eredmények alapján elmondhatjuk, hogy a Zab-székben a fitoplankton a téli alacsony hőmérsékleti- és fényviszonyok ellenére is produktív és nagymértékben alkalmazkodott a téli fénylimitált körülményekhez.

A korábbi szikes tavi fotoszintézis

adatainkkal (Somogyi és Vörös, 2006) összevetve a fénytelítési paraméter és az optimális fényintenzitás értéke a téli időszakban szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a nyári időszakban (Ik: 62 - 157 µmol m-2 sec-1, Iopt: 130 - 203 µmol m-2 sec-1).

1.b

1.a 1600

1.6 P (µg C µg a-klorofill-1 h-1)

1400 P (µg C l -1 h-1)

1200 1000 800 600 400 200 0

0

200

400

600

800

1000 1200 1400

Fényintenzitás (µmol m-2 sec-1)

1.2

0.8

0.4

0.0

0

200

400

600

800

1000 1200 1400

Fényintenzitás (µmol m-2 sec-1)

1. ábra: A fitoplankton egységnyi térfogatra (1.a) és egységnyi a-klorofillra (1.b) vonatkoztatott fotoszintézis-fényintenzitás görbéje a Zab-székben (4. mintavételi hely) 2012. februárjában. A görbe illesztése az Eilers és Peeters (1988) modell segítségével történt. A Zab-székben a téli tömegprodukció során a fitoplanktont kizárólag pikoeukarióta algák uralták, melyek mennyisége (abundancia) meghaladta a 60 millió sejtet milliliterenként. A pikoalgák pontos rendszertani meghatározása kicsiny méretük és szegényes morfológiai karaktereik miatt hagyományos mikroszkópos módszerekkel nem kivitelezhető (Callieri, 2008), ezért közösségi molekuláris (DNS alapú) biológiai módszerekkel vizsgáltuk a pikoeukarióta közösség diverzitását. 2012 februárjában a 4. sz. mintavételi helyről vett vízmintából közösségi DNS-t izoláltunk, majd a 18S riboszómális RNS gén klónozását végeztük el zöldalga-specifikus primerek segítségével. A kapott eredmények alapján a vízmintában kilenc különböző zöldalga taxon volt jelen (2. ábra). Ezen taxonok egy része (AV-6, AV-26 és AV-62) a korábban a Böddi-székből leírt Chloroparva pannonica fajjal mutatott közeli rokonságot, ugyanakkor a taxonok másik része egy különálló leszármazási vonalat alkotott (97-98%-os hasonlósági értékekkel), amely valószínűleg több, még le nem írt fajt is magába foglal (2. ábra). Egy új algafaj leírásához azonban annak tiszta tenyészetbe vonására van szükség, azért elkezdtük a pikoeukarióta algatörzsek izolálását a Zab-szék téli fitoplanktonjából. A törzsek izolálása módosított szélesztéses módszerrel (szűrt, szikes tóvizet tartalmazó) BWM táptalajon, 8 és 21ºC-on, 40 μmol foton m-2 sec-1 fényintenzitáson 10:14 órás sötét:világos ciklusban történik.

2. ábra. A Zab-székből származó klónok és a kontinentális vizekben előforduló eukarióta pikoalgák leszármazási viszonyai a 18S rDNS alapján (mintegy 650 nukleotid pozíció, a méretvonal bázispáronként 0,01 nukletotid-szubsztitúciónak felel meg). Irodalom: Callieri, C. (2008): Picophytoplankton in freshwater ecosystems: the importance of smallsized phototrophs.  Freshw. Rev., 1: 1-28. Eilers, P.H.C. & Peeters, J.C.H. (1988): A model for the relationship between light intensity and the rate of photosynthesis in phytoplankton.  Ecol. Mod., 42: 199-215. Somogyi, B. & Vörös, L. (2006): A pikoplankton fotoszintézisének karakterisztikái sekély tavakban. Hidrológiai Közlöny 86: 110-112.

3. sz. melléklet

Az MTA ÖK Duna-kutató Intézet eredményei (algológiai, malakológiai, kétéltű és hüllővizsgálatok

A kijelölt helyekről gyűjtött mintákból mikromanipulátorral Cyclotella ocellata sejteket izoláltunk, és azokból DNS-t vontunk ki. Megkezdtük ennek a fajnak az esetében is a primerek tervezését az egyes vizsgálni kívánt génszakaszokra, valamint az image analysiseket. Skeletonema potamos sejteket izoláltunk ugyancsak mikromanipulátorral dunai és tiszai mintákból. A genetikai vizsgálatokhoz primerek terveztünk, majd segítségükkel polimeráz láncreakcióban a négy szakaszt (18S és 28S rDNS, rbcL, psbC) felszaporítottunk, és szekvencia-analízisnek vetettük alá. A kapott szekvenciákból és az NCBI GenBank adatbázis szekvenciáiból törzsfát szerkesztettünk. Megállapítottuk, hogy a Skeletonema nemzetség monofiletikus, az édesvízi S. potamos legközelebbi rokona a brackvízi Skeletonema subsalsum, mellyel együtt a nemzetségen belül alapi leágazást képviselnek. Összehasonlítva a faj két folyóban élő populációit, a S. potamos a vizsgált génekben nem mutat polimorfizmust, ami összhangban áll morfológiájának kis variabilitásával. Emellett egy balatoni kovaalga faj esetében morfometriai diverzitás vizsgálatokat is végeztünk image analysis módszerrel, melynek során konvencionális és geometriai morfometriai bélyegeket vettünk fel az egyedekről a faj taxonómiai helyzetének a tisztázása végett. Megállapítottuk, hogy a faj szintén széles morfometriai variabilitással bír, tenyészetbe vonása azonban sajnos ezidáig nem sikerült, hogy a genetikai elemzéseket is elvégezhessük, a mikromanipulátoros izolálása viszont bizonytalan, mivel a fajt csak elektronmikroszkóppal lehet egyértelműen elkülöníteni a közel rokon fajától. Emellett alga diverzitás és zooplankton vizsgálatokat végeztünk az egyes kijelölt élőhely komplexekben (a zooplankton esetében a DKI-ban csak a 8. komplexben). A malakológiai gyűjtéseket megismételtük 2012-ben az Ipoly, Rába, Bodrog és Tisza 3-3 mintavételi helyén. A vizsgált mintavételi helyek a különböző folyószakaszok szerint zavarásmentes vagy emberi tájhasználatnak kitett jellegűek. A gátak szerepe különösen fontos a két veszélyeztetett kagylófaj szempontjából, mivel az Unionidae családba tartozó kagylók parazita glochidium lárvái számára egyes halfajok gazdaszervezetként szolgálnak. Amennyiben a gátak jelenléte miatt a halak mozgástere korlátozott, a kagylók populációi elszigetelődhetnek egymástól. Az összes helyszínen 25 cm-es élhosszúságú szabvány vízihálóval vettünk mintát 2 mes transzekt mentén (0.5 m2) 3 ismétléssel, és mértük a gyűjtött egyedek morfológiai tulajdonságait (hosszúság, magasság, szélesség), valamint digitális fotók készültek a morfológiai elemzésekhez. A nagytestű kagylófajok denzitásának becsléséhez 0.25 m2-es kvadrátot használtunk 15 ismétléssel. Mindkét kagylófaj az Ipolyban érte el a legmagasabb denzitás értéket (U. crassus: 17.9 egyed/m2, P. complanata: 1.6 egyed/m2). A 2011-ben gyűjtött haemolympha mintákból kinyert DNS nem volt megfelelő minőségű a költséghatékony AFLP módszer alkalmazásához, ezért 2012-ben helyenként 10 db U. crassus egyedből vettünk láb- és köpenyszövet mintát. Jelenleg a szövetmintákon zajlik az AFLP reakciókörülményeinek beállítása és reprodukálhatóságának tesztelése. A malakoközösségek összetételének és diverzitásának összehasonlítása a 2011-ben gyűjtött kagyló- és csigafajok segítségével elkezdődött. A malakofauna összetétele alapján a Duna és a Tisza vízrendszerének mintavételi helyei elkülönülnek egymástól, a zavarástól mentes és a zavarásnak kitett mintavételi helyek esetén viszont nem figyelhető meg egyértelmű tendencia a malakofauna összetétele, és a közösségi diverzitás alapján. Ugyanez látszik beigazolódni az algavizsgálatok alapján is. Két magyarországi dunai gőte (Triturus dobrogicus) populáció (Mórahalom és Hont) 5 illetve 7 egyedében faj-specifikus primerek segítségével vizsgáltuk az IGS és az azt megelőző teljes citokróm-b gént. Az IGS régió a környező kódoló szakaszokhoz hasonló, alacsony szintű intraspecifikus variabilitást mutatott. Az 1601 bp adat alapján a két populáció közti genetikai

differenciálódás szintje viszonylag magas (FST=0,65, p=0,003), és a mórahalmi populáció (π=3,42) nagyobb genetikai diverzitást mutat, mint a honti (π=0,86). Az elevenszülő gyík (Zootoca vivipara) 58 egyedéből gyűjtött kisméretű szövetmintákból teljes genetikai anyagot vontunk ki, majd a nem fehérjekódoló 16s rRNS gén egy kb. 500 bp és a fehérjekódoló cytochrome b gén egy kb. 300 bp hosszú szakaszát szekvenáltuk. Az ML analízis átfogó topológiára mutat rá, amit hét fő csoport jellemez a 16s rRNS génszakasz, és öt fő csoport a cyt b génszakasz esetében. A magyarországi elevenszülő gyík állomány nagyfokú genetikai változatossága mind ökológiai, mind természetvédelmi szempontból lényeges tény, különös tekintettel arra, hogy számos populáció élőhelyének fennmaradását különböző tényezők veszélyeztetik. A munkánk során keletkező eredmények ismertetése is hozzájárult ahhoz, hogy a fajt időközben a védett kategóriából a fokozottan védett kategóriába sorolták Magyarországon.

4. sz. melléklet

Makrofita vizsgálatok a Balatonban és 4 Dunai Holt-Ágban

Makrofita vizsgálatok a Balatonban és 4 Dunai Holt-Ágban Bevezetés A vizsgálatunk célja, hogy a meghatározzuk az emberi tevékenység hatását a vizekben található hínarak biodiverzitására, morfológiai, élettani variabilitására. Ehhez NyugatMagyarország antropogén hatásoknak különböző mértékben kitett tavaiból, holtmedreiből (1. ábra) gyűjtöttük az adott területre jellemező fajösszetételt, biomassza értékeket, a közös fajok morfológiai, élettani és genetikai diverzitását. Vizsgálatainkhoz kiválasztottunk emberi hatásnak erőteljesen (Tolnai Holt-Duna, Püspökerdei Holt-Duna), mérsékleten (Balaton Keszthelyi Medence, Fadd-Dombori Holt-Duna) és csekély mértékben (Balaton Siófoki medence, Lipóti Morotva-Tó) kitett sekély vízi területeket (1. ábra). Balatoni mintavételi területeket egyrészt a tó keleti, oligotróf állapotban lévő Siófoki medencéjében, másrészt a nyugati, időnként eutróf, Keszthelyi medencéjében jelöltünk ki. A területek módszertani megfontolásból elsősorban a tó északi partján helyezkedtek el (1. ábra). A mintavételi helyek vize tápanyagtartalomban csak csekély mértékben tértek el, elsősorban az oldott reaktív foszfor (ORP) mennyisége volt számottevően nagyobb, illetve ehhez kapcsolódóan a medencék klorofill-a tartalma, vagy is algák biomasszája is jelentősen eltért egymástól (1. táblázat). Ez elsősorban a víztestek egyedi fényklímáját határozta meg. Jelentős eltérés volt megfigyelhető az üledék tápanyagtartalmában: a Keszthelyi medencében a tápanyag nagyobb mennyiségben állt a hínarak rendelkezésére (1. táblázat).

1. ábra. A makrofitonok vizsgálatához kijelölt területek.

A Dunai holtágak közül a Lipóti Morotva-Tó és a Püspökerdei Holt-Dunára, illetve a Fadd-Dombori és a Tolnai Holt-Dunára eset a választás (1. ábra). A holtágak közötti biotikus eltérések szembetűnőek voltak. A Duna holtágai közül a Lipóti Morotva-Tó, illetve a FaddDombori Holt-Duna rendelkeztek a legtisztább vízzel (4, ill. 21 μg l-1 kl-a tartalom) szemben a Püspökerdei és a Tolnai Holt-Dunában mért 77 ill. 89 μg l-1 értékekkel (1. táblázat). A Lipóti Morotva-Tó, mint természetvédelmi terület, kimagasló tisztaságú és átlátszóságú vízzel rendelkezett. Míg a vízbenés az üledékben is nagy mennyiségű tápanyag volt található, a vizsgált víztestek között itt volt a legalacsonyabb az üledék teljes oldható foszfortartalma (79 μg l-1) (1. táblázat). Feltűnő volt Morotva-Tó vízének alacsony relatív (~40%) és abszolút (~4 mg l-1) oxigéntartalma. A vizsgált víztestek közül a Siófoki medencében volt a

legalacsonyabb az üledék teljes oldható nitrogén tartalma, a Püspökerdei Holt-Dunában volt a legalacsonyabb a vízoldható nitrogén tartalma, míg a Fadd-Dombori Holt-Dunában volt a legalacsonyabb a víz oldható foszfor tartalma (1. táblázat). Tolnai Holt-Dunában volt a legnagyobb klorofill-a és legmagasabb nitrogén tartalma a víznek, de az üledék állagának és erőteljes metán ill. kénhidrogén kibocsátásban is kitűnt a vizsgált hely, illetve itt sikerült egyedüli esetben kimérni negatív O2 rétegzettséget. 1. Táblázat. A vizsgált víztestek klorofill‐a (kl‐a), illetve a víz (µg l‐1) és üledék (mg l‐1) teljes oldható nitrogén ‐1 (TON), teljes oldható foszfor (TOP – µg l ) tartalma. 4‐6 érték átlaga ± SE.

Siófoki Medence Keszthely Medence Püspökerdei Holt‐Duna Lipóti Morotva‐Tó Tolnai Holt‐Duna Fadd‐Dombori Holt‐Duna

üledék TOP TON 93±7 1,4±0,2 132±9 6,5±1,1 247±6 1,4±,4 79±8 3,7±1,6 85±2 5,5±0,4 112±4 1,9±0,5

kl‐a 12±3 29±7 77±9 4±1 89±16 21±5

víz TON 31±7 26±6 14±1 68±6 187±19 18±6

TOP 13,9±3,6 16,8±2,1 40,1±2,6 13,4±2,3 1,1±0,3 0,8±0,2

Módszertan A kijelölt helyekről, lehetőség szerint több mélységből, a lehető legjobb állapotú (nem sérült, teljes hosszú, stb.) növényeket választottuk. A növényeken a feldolgozásuk során meghatároztunk több (~10) morfológiai és élettani változót. A paraméterek egy része a levelek morfológiáját, mások a hajtás habitusát és méretét jellemezték. A növények hosszát és a szár vastagságát mérőszalaggal és tolómércével mértük le. A levelek méreteit digitalizálást (Cannon Lide60) követően az ImageJ (http://rsb.info.nih.gov/ij/) képelemző szoftver segítségével határoztuk meg. A mért morfológiai változókból egy sort önállóan használtunk, míg másokat összevontuk aránypárként, és ezek alapján vetettük össze a mintavételi helyek adatait. Az élettani variabilitás alapjául elsősorban a kifejtett levelek fénybiológiai paramétereit vettük. A hínarak fotoszintézisének vizsgálatához PAM-2500as klorofill fluorimétert használtunk, illetve egyes esetekben egy előre kidolgozott eljárást (Tóth és Herodek, 2009) vettünk igénybe. A levelek fotoszintetikus pigment tartalmának meghatározásához Wellburn módszerét használtuk (Wellburn, 1994). Az adatok statisztikai kiértékelését normál eloszlású adatokra t-teszttel, nem normál eloszlás és sikertelen standardizálás (logaritmizálás) vagy varianciák heterogenitása esetén, Mann-Whitney U-teszttel végeztük. Abban az esetben, amikor rendelkezésünkre állt több, az év során végzett mérés, akkor kétutas varianciaanalízissel (dátum és helyek) hasonlítottuk össze a kapott adatokat. Egyes morfológiai, illetve élettani változók és az abiotikus tényezők között fennálló kapcsolat minősítésére korrelációs analízis használtunk (RExcel) (Baier and Neuwirth, 2007). Eredmények A vizsgált területek fajgazdagságban és biomasszában is jelentősen eltértek egymástól. A gyökerező makrofita megtelepedéséhez szükséges kisebb vízmélység, lassú vízáramlás és feliszapolódott aljzat mind a hat helyen adott volt. Ennek ellenére a Tolnai Holt-Dunát alacsony fajszám mellett (5 faj) magas fitomassza (~ 64±18 g [sza] m-2) jellemezte Myriophyllum spicatum és Potamogeton crispus kodominanciával, azonban a nyár beköszöntével ez az érték a töredékére (~2 g [sza] m-2) csökkent, vagy is a vegetációs időszak során egyedül a Tolnai Holt-Dunánál figyeltük meg a jellemzően hínáros (június közepéig) és jellemzően algás állapotok váltakozását, ami egyértelműen az adott terület leromlottságát

mutatja. A Lipóti Morotva-Tó fajgazdagsággal (11 faj) és relatíve alacsony biomasszával (~ 16 g [sza] m-2) tűnt ki. A Fadd-Dombori Holt-Dunában volt a legalacsonyabb fajszám (4), azonban a legmagasabb (260±99 g [sza] m-2) fitomassza. A Püspökerdei Holt-Dunát az alacsony biomassza (< 10 g [sza] m-2) és a jelenlévő fajok relatíve nagy száma jellemezte. A Balaton esetében a fajgazdagság a Siófoki és a Keszthelyi medencékben majdhogynem azonos volt (7, illetve 8), 4 (Potamogeton perfoliatus, M. spicatum, Ceratophyllum demersum, Najas marina) faj folyamatos jelenlétét mutatva. Az egyik közös faj (M. spicatum) biomassza jellemzőiből kitűnik, hogy sem a kiemelkedően tiszta (Lipóti Morotva-Tó), sem a kiemelkedően szennyezet (Tolnai HoltDuna) területeken nem volt található nagyobb számban és biomasszával. A legnagyobb méretű növények a közepes tisztaságú Balatonban és Fadd-Dombori Holt-Dunában találhatóak, még annak ellenére is, hogy ott esetenként zárt állományban voltak (lehetséges önárnyékolás). A M. spicatum méretei a Fadd-Dombori Holt-Dunában (~20-40 g [sza] növény-1) és a Balatonban (30-50 g [sza] növény-1) egy nagyságrenddel haladták meg a Tolnai Holt-Dunában található egyedek méreteit (éves átlag - 2-3 g [sza] növény-1) és 4-5-ször voltak nagyobbak a Püspökerdei Holt-Dunában (5-8 g [sza] növény-1), illetve a Lipóti MorotvaTóban található növényeknél (8-10 g [sza] növény-1). 14 12

szár/gyökér

10 8 6 4 2 0 1

2

3

4

5

6

7

-1

üledék TON (mg l ) 2. ábra. A vizsgált területek Myriophyllum spicatum növényeinek gyökér/szár arányának alakulása az üledék teljes oldható nitrogén tartalmának függvényében. Minden egyes jel a 10‐18 növény átlaga±SE. Pearson korreláció r=0,84, P=0,036.

Szembetűnő volt a Myriophyllum spicatum morfológiai adaptációja a tápanyag dús üledékhez (2. ábra). Az alacsony tápanyagtartalmú helyeken a szár/gyökér arány alacsonyabb volt, ami a tápanyagtartalom (elsősorban az üledék nitrogéntartalámnak) növekedésével nőtt, vagy is a fitomassza nagyobbik hányada származott a szárból (2. ábra). A vizsgált területek dominancia- és diverzitás indexei az esetek többségében nem mutattak jellegzetes tendenciákat. A egyedüli szignifikáns pozitív korrelációt a fajok száma, a Margalef (fajgazdagság) és a Shannon (diverzitás) indexek mutattak a víz teljes oldható foszfor tartalmával (2. táblázat). A víz teljes oldható foszfor koncentrációja nem volt szignifikáns hatással a hínarak élettani és morfológiai tulajdonságaira, habár elmondható, hogy míg a vízben oldott foszfor mennyiségének növekedésével a morfológiai és élettani tulajdonságok nőttek, addig ezeknek a tulajdonságok variabilitása csökkent (3. táblázat). A víz teljes oldható nitrogén tartalmának nem volt kimutatható hatás a hínarak egyedés fajszámára, fajgazdagság és diverzitás indexeire (2. táblázat). A teljes oldható nitrogén ezzel szemben ellentétes irányú hatással volt a hínarak élettani és morfológiai paramétereire: a víz oldott nitrogén tartalmának növekedésével enyhén nőtt a növények morfológiai és élettani tulajdonságai, míg az adott paraméter variabilitása enyhén csökkent (3. táblázat).

2. Táblázat. A vizsgált területek faj és egyed számainak, fajgazdagság (Margalef) és diverzitás (Shannon) indexeinek korrelációja a víz klorofill‐a (kl‐a), illetve a víz és üledék teljes oldható nitrogén (TON), teljes oldható foszfor (TOP) tartalmával. A táblázatban a számok a Pearson korrelációs együtthatót illetve annak szignifikanciáját mutatják (rP). ns – nem szignifikáns, * ‐ P<0,05.

üledék, teljes oldható nitrogén üledék, teljes oldható foszfor víz, kl‐a víz, teljes oldható nitrogén víz, teljes oldható foszfor

egyedek száma 0,03 ns ‐0,09 ns ‐0,71 ns ‐0,26 ns ‐0,20 ns

fajok száma ‐0,35 ns ‐0,09 ns ‐0,26 ns 0,00 ns 0,88 *

Margalef Shannon index index ‐0,20 ns ‐0,06 ns ‐0,09 ns ‐0,03 ns 0,14 ns 0,20 ns 0,09 ns 0,06 ns * 0,83 0,81 *

3. Táblázat. A Potamogeton crispus levélterületének és a levélterület variabilitásának korrelációja a víz klorofill‐a (kl‐a) és lebegőanyag (lebegő), illetve a víz és üledék teljes oldható nitrogén (TON), teljes oldható foszfor (TOP) tartalmával. A táblázatban a számok a Pearson korrelációs együtthatót illetve annak P szignifikanciáját mutatják (r ). ns – nem szignifikáns, * ‐ P<0.05.

levélterület morfológiai variabilitása

kl‐a ‐0,04ns ‐0,17ns

lebegő 0,17ns ‐0,28ns

víz TON 0,33ns ‐0,52ns

TOP ‐0,56ns 0,29ns

üledék TON TOP 0,85* ‐0,43ns * ‐0,78 0,33ns

Az egyedek száma, ha nem is szignifikánsan (r=0,71, P=0,111), de csökkent a víztest klorofill-a tartalmával, míg a fajgazdagság (Margalef) és diverzitás (Shannon) indexek szintén nem (r=0,34 ill. r=0,38) szignifikánsan nőttek (2. táblázat). A vizsgált víztestek vizek klorofill tartalma nem volt kimutatható hatással sem a növények élettani funkcióira, sem a mért morfológia paraméterekre (3. táblázat). Ehhez hasonlóan a mért élettani és morfológiai paraméterek fenotipikus plaszticitása is a kl-a tartalomtól függetlenül változott 1,6 és 6,8-as értékek között (3. táblázat). Az üledék teljes oldható foszfor koncentrációjának marginális szerepe volt a faj és egyed szám, illetve a Margalef és Shannon indexek alakulásában (2. táblázat), nem befolyásolta sem a morfológiai tulajdonságok, sem azok variabilitásának alakulását szignifikánsan (3. táblázat). Az üledék teljes nitrogén tartalma sem volt hatással az egyed- és a fajszámra, illetve nem befolyásolta sem a diverzitás, sem a fajgazdagság indexeket (2. táblázat) és nem befolyásolta a főbb élettani paramétereket. Ezzel szemben a vizsgált egyedek morfológiai tulajdonságaira szignifikáns hatással volt (3. táblázat). Az üledék nitrogénellátottság növekedésével a levelek morfológiai tulajdonságai (levélterület, levélhossz, levélszélesség) jelentősen nőttek (3. táblázat). A morfológiai tulajdonságok átlagértékének növekedésével párhuzamosan, az adott területen tapasztalható morfológiai változatosság jelentősen csökkent (3. táblázat): a morfológiai tulajdonságok 2-3-szoros növekedésével, a morfológiai változatosság 5-6-szoros csökkenése volt tapasztalható. A 3. táblázat adataiból jó kivehető, hogy a morfológiai tulajdonságok átlagának alakulása, illetve az adott tulajdonság variabilitásának változása teljesen ellentétes trendet mutatott (kivéve klorofill-a koncentráció). Vagy is azok a környezeti tényezők, amelyek a morfológiai tényezők erőteljes növekedését eredményezték, kiváltottak egy bizonyos szintű uniformizálódást, vagy is nagyméretű, de egyforma levelei voltak a P. crispus növényeknek (3. ábra). Ezzel szemben a kevésbé tápanyag dús területeken a levelek átlagméretei kisebbek voltak, de az egyeden belül és az egyedek között is nagy morfológiai variabilitás volt megfigyelhető (3. ábra).

7

levélterület variabilitása

6

5

4

3

2

1 3

4

5

6

7

8

9

levélterület (cm2) 3. ábra. A Potamogeton crispus levélterülete és a levélterület variabilitása közötti összefüggés. Az ábrázolt vonal egy kéttényezős exponenciálisan csökkenő egyenletet mutat (y=12,5*e(‐0,27*x), R=0,89; illesztés ANOVA: F=16,2, P=0,0159). A két tényező közötti Spearman rangkorrelációs együttható r=‐0,94 (P=0,0048).

Összefoglalás Az vízi élőhelyek esetében az antropogén hatás, ill. a zavarás főleg a növényi tápanyagok feldúsulásában nyilvánul meg. A tápanyagok elsősorban a vízben, és ezt követően az üledékben is felhalmozódnak. A tápanyag-felhalmozódás a vízben közvetlenül a víztér eutrofizálódásához vezet (nagyobb kl-a tartalom, nagyobb algaprodukció), ami az árnyékoláson keresztül a hínárbiomasszát is befolyásolja. A hínár biomassza növekedéséhez alapvetően az üledék tápanyagtartalmának az emelkedése szükséges, ami közvetve (a reszuszpenzión és az utólagos algásodáson keresztül) a fény mennyiségének csökkenése a morfológiai variabilitás időszakos, vagy teljes csökkenéséhez vezet. Vizsgálataink szerint elsősorban a nitrogénformák feldúsulása vezet jelentős fitomassza gyarapodáshoz, míg az üledék egyéb tápanyagformái, illetve a víz tápanyagtartalma a hínarak szempontjából csak másodlagos, közvetett szerepet játszhat. Az eredményeink kimutatták a tápanyag-ellátottság pozitív hatását nem csak a fitomassza, hanem a növények vizsgált morfológiai paramétereire. Mesterséges és természetes körülmények között több kutatás is kimutatott hasonló eredményeket előzőleg (Cronin és Lodge, 2003; Crossley és mtsai., 2002; Moore és Wetzel, 2000; Vári és mtsai., 2010), azonban a vizsgálataink eredményei alapján kizárólag az üledék teljes nitrogén tartalma fejtett ki szignifikáns hatást. A növények méretnövekedésével párhuzamosan jelentősen csökkent a morfológiai variabilitás. Legjobb tudomásunk szerint egyedülálló eredménynek számít a tápanyaglátottság és a morfológiai variabilitás között bemutatott összefüggés. A morfológiai variabilitás elsősorban a vízoszlop optikai heterogenitásának függvénye: az árnyékosabb vízrétegekre (növények bazális része) jellemzőbbek a nagyobb levelek, míg a világosabb vízrtegekben a levelek kisebb méretűek lesznek (Cenzato és Ganf, 2001; Cronin és Lodge, 2003; Tóth és mtsai., 2011; Vári és mtsai., 2010). A vízoszlopban megfigyelhető vertikális heterogenitást elsősorban a vízben lebegő anyagok szabják meg. A vizsgálataink kimutatták, hogy sem a kl-a, sem teljes lebegőanyag tartalom nem volt összefüggésben a mért paraméterekkel, vagy is a hínarak tápanyag-ellátottsága direkt módon csökkenti a vizsgált fajok morfológiai variabilitását. A víz optikai tulajdonságai által generált variabilitást ellensúlyozva az üledék nitrogén tartalma egyfajta uniformizálódást eredményez a levelek méretében.

A fény, mint a térbelileg (horizontális és vertikális) legváltozatosabb környezeti tényező, elsősorban az azt érzékelő szövetekben (többnyire levelek) fejti ki hatását (De Kroon és mtsai., 2005). Ez egy sor egyedi, helyi morfológiai választ generál, illetve a morfológiai paraméter tipikus vertikális eloszlását (Tóth és mtsai., 2011; Vári és mtsai., 2010). A tápanyag limitált feltételek mellett, a hínarak, így a P. crispus is konzervatív erőforrás-felhasználás stratégiát alkalmaz, ami lehetővé teszi a hínár számára, hogy alkalmazkodjon az adott helyen, adott mélységben uralkodó fényviszonyokhoz. Ezzel a magasabb morfológiai rugalmassággal a növény hatékonyabban képes a fotoszintézisre és ez eredményezi a levelek differenciált elhelyezését a száron. Bár ez a fajta morfológiai variabilitás a belső (fejlődési stádium, sectoriality) és külső (abiotikus, biotikus) tényezők kölcsönhatásának eredménye (De Kroon és mtsai., 2005; Orians és Jones, 2001; Wells és Pigliucci, 2000), eredményeink azt mutatják, hogy ez jelentős mértékben megváltoztatható, méghozzá egy olyan környezeti tényező által, amely az egész növényre hat. A tápanyag többlet ökológiailag antagonista (uniformizáló) hatása valószínűleg az anyagcsere aktivizációján át fejti ki hatását és az egyfajta ökotípus-szerű specializációhoz vezet (Funk és mtsai., 2007; De Jong, 2005; Sultan, 2000). Baier, T., Neuwirth, E., 2007. Excel :: COM :: R. Computation. Stat. 22, 91-108. Cenzato, D., Ganf, G., 2001. A comparison of growth responses between two species of Potamogeton with contrasting canopy architecture. Aquat. Bot. 70, 53-66. Cronin, G., Lodge, D.M., 2003. Effects of light and nutrient availability on the growth, allocation, carbon/nitrogen balance, phenolic chemistry, and resistance to herbivory of two freshwater macrophytes. Oecologia 137, 32-41. Crossley, M.N., Dennison, W.C., Williams, R.R., Wearing, A.H., 2002. The interaction of water flow and nutrients on aquatic plant growth. Hydrobiologia 489, 63-70. Funk, J.L., Jones, C.G., Lerdau, M.T., 2007. Leaf-and shoot-level plasticity in response to different nutrient and water availabilities. Tree physiol. 27, 17-31. De Jong, G., 2005. Evolution of phenotypic plasticity: patterns of plasticity and the emergence of ecotypes. New Phytol. 166, 101-118. Kohler A., 1978. Methoden der Kartierung von Flora und Vegetation von Süßwasserbiotopen. – Landschaft+Stadt 10: 73-85. De Kroon, H., Huber, H., Stuefer, J.F., Van Groenendael, J.M., 2005. A modular concept of phenotypic plasticity in plants. New Phytol. 166, 73-82. Moore, K.A., Wetzel, R.L., 2000. Seasonal variations in eelgrass (Zostera marina L.) responses to nutrient enrichment and reduced light availability in experimental ecosystems. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 244, 1-28. Orians, C.M., Jones, C.G., 2001. Plants as resource mosaics: a functional model for predicting patterns of within-plant resource heterogeneity to consumers based on vascular architecture and local environmental variability. Oikos 94, 493-504. Sultan, S.E., 2000. Phenotypic plasticity for plant development, function and life history. Trends Plant Sci. 5, 537-542. Tóth, V.R., Herodek, S., 2009. A simple incubation tank for photosynthesis measurements with six light intensities. Ann. Limnol.- Int. J. Lim. 45, 195-202. Tóth, V.R., Vári, Á., Luggosi, S., 2011. Morphological and photosynthetic acclimation of Potamogeton perfoliatus to different environments in Lake Balaton. Ocean. Hydrobiol. Stud. 40, 43-51. Vári, Á., Tóth, V.R., Csontos, P., 2010. Comparing the morphology of Potamogeton perfoliatus L. along environmental gradients in Lake Balaton (Hungary). Ann. Limnol-Int. J. Lim. 46, 111-119. Wellburn, A.R., 1994. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. Plant Physiol 144, 307-313. Wells, C.L., Pigliucci, M., 2000. Adaptive phenotypic plasticity: the case of heterophylly in aquatic plants. Perspect. Plant Ecol. 3, 1-18.

5. sz. melléklet

A növényi biodiverzitás becslése táji és regionális léptékben

A növényi biodiverzitás becslése táji és regionális léptékben A korábbiakban megtörtént a mintaterületek kiválasztása. 6 a Pannon biogeográfiai régióra jellemző élőhelykomplex (homoki erdőssztyepp, hegylábi lösz erdőssztyepp, dolomit erdőssztyepp, hegyvidéki erdők, alföldi mocsarak és szikesek) szentély jellegű és közepesen degradált területein jelöltünk ki típusonként 2 pár, összesen 24 tájablakot. A kiválasztás során a korábbi országos élőhelytérképezés (MÉTA) eredményeire támaszkodtunk. Megtörtént a választott mintavételezési módszer tesztelése. Mintaterületenként 3 ismétlésben 20x20 m-es nem preferenciálisan kihelyezett cönológiai felvétel készül minden, előforduló élőhelytípusban. Az első évben elkészült 4 homoki, 4 hegylábi lösz és 1 dolomit mintaterület mintavételezése. A jelen periódusban befejeztük a kiválasztott élőhelykomplexek mintavételezését. 3 dolomit, 4 középhegységi erdő, 4 szikes és 4 alföldi mocsár mintaterületen összesen 261 felvétel készült. Összegezve a végleges adattáblázat 414 felvételt tartalmaz. A felvételek koordinátáit rögzítettük, így lehetséges későbbi ismétlésük a változások nyomonkövetése céljából. Az mintaterületekben meghatározzuk az élőhelyek és a természetességi kategóriák kiterjedésének arányát. Ennek érdekében megtörtént a vizsgált területek adatainak lekérdezése a MÉTA adatbázisából, valamint a GIS munkák előkészítő lépései. Az élőhelytípusok területarányával súlyozva az egyes élőhelyeken kapott fajszámokat összehasonlítható lesz az egyes mintaterületek átlagos alfa diverzitása. Elővizsgálatként kiszámoltuk a felvételenkénti átlagos fajszámát, valamint a mintaterületek összegzett fajszámát, amelyek összevetését az 1. és a 2. ábrák tartalmazzák. Eredményeink azt mutatják, hogy az egyes élőhelykomplex típusok növényi biodiverzitásának mérsékelt zavarásra adott válasza erősen eltér. Az erősen az abiotikus stressz által meghatározott élőhelyek erősen limitált fajkészlete alig csökkent, (mocsarak, homok), vagy éppen növekedett (szik) a zavarás hatására. A degradáció csak a specialisták arányának csökkenésében ismerhető fel. Az eredetileg rendkívül fajgazdag dolomit és lösz erdőssztyepp komplexek jóval érzékenyebben reagáltak, jelentős fajszámcsökkenést mutattak mind a teljes fajszám, mind a specialisták esetében. A középhegységi erdők fajkészlete nem reagált az adott mértékű, intenzívebb, de nem átalakító mértékű erdészeti kezelést jelentő zavarásra, feltehetőleg azért, mert az mintaterületek folyamatosan erdei élőhelyek voltak a múltban is, és az élőhely kontinuitás szerepe meghatározó az erdei élőhelyek fajgazdagsága szempontjából. A mintavételezés során felvételeinkbe összesen 1157 döntő többségében őshonos faj fordult elő, ami a hazai edényes flóra (2500 faj) mintegy 45%-a. Az arány jóval magasabb (64%), ha azt vesszük alapul, hogy az őshonos és nem antropogén élőhelyekhez kötődő hazai fajok száma mintegy 1800. A módszer tehát alkalmas kiterjedt régiók őshonos flórájának extenzív becslésére.

Hegylábi lösz 350 34

127 126

150 212

100

specialista

300

46

130

250 200

350

Fajszám/4km2

Fajszám/4km2

144

generalista

specialista

35

198

250

2 3 81

200

Gereg rontott

Ostorosvölgy szentély

201

0

Novaj rontott

Csákvár szentély

Zalahaláp rontott

Erdő generalista specialista

19 150

25 84

100

17

75 81

54

61

20

Fajszám/4km2

Fajszám/4km2

200

Csévharaszt Kunadacs szentély rontott

55

48

Bócsa szentély

Tázlár rontott

6

200

99

98

148

147

152

148

Felsőtárkány szentély

Bükkzsérc rontott

Diósjenő szentély

Királyrét rontott

129

119

150

0

antropogén

400

generalista

generalista specialista

350

specialista

350

9

5

50

antropogén

400

300

250 200

8

150

94 8 2 23 56

9 84

67 93 35

Bodrogzug Pácin rontott szentély

63

Fajszám/4km2

300

Fajszám/4km2

6

250

Szik

Mocsár

0

specialista

100

73

0

50

generalista

300

250

Várpalota rontott

antropogén

350

300

100

Tés szentély

400

antropogén

350

172

133

Homok 400

50

93

186

50

Sárhegy szentély

11 97

121

0

5 87

150 100

154 50

antropogén

400

generalista

41

300

Dolomit

antropogén

400

250 200 150 100 50 0

Szabadszállás szentély

Izsák rontott

11 58

14 4 43

30

35

Kelemenszék szentély

Bába-szék rontott

7 39

73

29

28

Büdös-szék Sóstó rontott szentély

1. ábra: Az élőhelykomplexek fajszámának és zavarástűrés alapján számolt fajösszetételének mérsékelt zavarásra adott válasza a mintaterületekre (2x2 km) kapott összegzett fajkészletek alapján.

Hegylábi lösz

generalista

5.6 5.3 4.4

Fajszám/400m2

30.0 60 36.5

50

25.1

40

7.6

29.3

49.7

41.2

36.0

60 50

0.4 0.2 15.0

40

1.0

Sárhegy szentély

Gereg rontott

Ostorosvölgy szentély

Novaj rontott

38.7

44.2

Csákvár szentély

Zalahaláp rontott

Tés szentély

Várpalota rontott

Mocsár

80

antropogén

90

generalista

generalista

80

specialista

specialista

70

60 50 40 2.8 30 16.3 20

4.3

2.8

18.1

16.8

13.7

Csévharaszt szentély

Kunadacs rontott

3.2

13.8

17.2

17.8

14.6

Bócsa szentély

Tázlár rontott

Fajszám/400m2

70

Fajszám/400m2

34.3

31.2

0

antropogén

90

60 50 40

Erdő

20

0.6 4.1

10

15.4 Bodrogzug szentély

1.4 12.3

17.8

7.4 Pácin rontott

Szabadszállás szentély

Szik

11.4 Izsák rontott

antropogén generalista

80

specialista

0.8 18.1

90

generalista

80

14.9

0

antropogén

90

0.7

30

0

specialista

70

60 0.5 50 0.3

18.7 0.5

14.2

16.2

30

0.6 18.2

Fajszám/400m2

70

Fajszám/400m2

18.9

23.1

Homok

40

0.4

10

0

10

15.1

30 20

25.0

10

specialista

70

30 20

generalista

80

specialista

70

antropogén

90

Fajszám/400m2

80

Dolomit

antropogén

90

60 50 40 30 20

20 28.7

35.9 22.0

10

24.3

10 0

0 Felsőtárkány szentély

Bükkzsérc rontott

Diósjenő szentély

Királyrét rontott

0.8 6.3 4.8

0.2 5.4 5.4

Kelemenszék szentély

Bába-szék rontott

0.9 7.1

2.1 9.6

5.7

3.8

Büdös-szék Sóstó rontott szentély

2. ábra: Az élőhelykomplexek fajszámának és zavarástűrés alapján számolt fajösszetételének mérsékelt zavarásra adott válasza a felvételekre kapott átlagos fajgazdagság alapján.

A növényi morfológiai és genetikai diverzitás vizsgálata A növényi morfológiai és genetikai diverzitás vizsgálatához megtörtént a mintavétel. A pályázatban megtervezett vizsgálat a terepi mintavételek tapasztalatai alapján módosult. A herbáriumi példányok alapján kiválasztott, kellő morfológiai változatosságot mutató fajok egy részét ¨C bár azok szakértői vélemények, illetve korábbi cönológiai felvételek szerint előfordultak a mintaterületeken ¨C nem találtuk meg, vagy ha igen, kiértékelhetetlenül alacsony egyedszámban, így a megmintázandó fajok számát csökkentettük, a mintaterületek számát viszont megnöveltük. Mivel a pannon ökorégió egyik legjellegzetesebb élőhelytípusa a homoki erdőssztyepp vegetáció, és ez az egyetlen, melynek jelentős része Magyarországon található, s így a mintavétellel a kiterjedésének nagy részét lefedhetjük, ezért a morfológiai vizsgálatok során leginkább erre koncentráltunk. A mintavétel menete és a megmintázott fajok: A kiválasztott mintaterületeken lehetőség szerint 5-5 foltból („szubpopulációból”) 10-10 egyed morfológiai bélyegeit rögzítettük (3. ábra). Cardamine bulbifera (L.) Cranz: A vizsgálatot két rontott és a két szentély jellegű középhegységi erdő mintaterületen (Királyrét, Felsőtárkány, Diósjenő, Bükkzsérc) végeztük el, összesen 237 egyeden. Alyssum tortuosum W. et K.: A mintavételt a két szentély és a két rontott homoki erdőssztyepp mintaterületen kívül további négy, különböző intenzitással használt, különböző kiterjedésben megmaradt homokbuckásban is elvégeztük (Csévharaszt, Fülöpháza, Orgovány, Tázlár, Tatárszentgyörgy, Balástya, Kunadacs, Bócsa). Mivel a cönológiai mintavételre kijelölt dolomitterületeken a faj nem volt jelen, így a dolomiton élő populációit a Budaihegység dolomitkopárjain mintáztuk meg (Odvas-hegy, Kisszénás). (összesen 333 egyed) Az egyedekből szedett szövetmintákat a szegedi partnerekhez juttattuk RAPD-on alapuló genetikai vizsgálatra. Astragalus varius S. G. Gmel: A vizsgált nyolc homoki mintaterületből haton fordult elő (Tázlár, Bócsa, Fülöpháza, Csévharaszt, Orgovány, Kunadacs), összesen 166 egyedet mintáztunk meg. A genetikai mintákat EcoTILLING-re Szegedre juttattuk. Astragalus onobrychis L. A faj egyedeit négy homoki (Bócsa, Tatárszentgyörgy, Fülöpháza, Kunadacs) és három dolomit mintaterületen (Csákvár, Zalahaláp, Várpalota) találtuk meg, összesen 161 egyed morfológiai bélyegeit vizsgáltuk meg. A megmintázott egyedek genetikai vizsgálata Szegeden folyik. A morfológiai adatok kiértékelése és a genetikai vizsgálatok jelenleg zajlanak. Előzetes eredmények alapján a nagyobb kiterjedésben, változatosabb élőhelyösszetétellel fennmaradt buckásokban (4. ábra) az Alyssum tortuosumnak nem csak nagyobb, de morfológiailag változatosabb populációja maradhatott fenn. (5. ábra). A jelenlegi morfológiai diverzitás függ a buckás kiterjedésétől, és a populáció múltbeli méretétől is.

0.4 0.3

a

0.0

1:1 1:2 2:1 2:2 zavart szentély zavart szentély

Astragalus onobrychis

Alyssum tortuosum

0.4 0.3

0.2

0.1

0.1

Ns.

0.2

Distance to centroid

0.5

Ns.

0.3

0.4

a

0.1

0.2



a

0.2

a


b

b

b

0.3

a

Astragalus varius

0.1


0.4

Cardamine bulbifera



3.ábra. A cönológiai mintavételre eredetileg kijelölt zavart és szentély jellegű területek összehasonlítása a fajok morfológiai változatossága alapján. A homoki erdőssztyeppre jellemző fajok vizsgálatát később kiterjesztettük több mintaterületre.

4.ábra: Az Alyssum tortuosum, az Astragalus varius és az Astragalus onobrychis morfológiai és genetikai mintavételére kiválasztott eltérő méretű, és különböző intenzitású tájhasználat alatt álló homokbuckás mintaterületek.

0.25

distance to centroid

0.2 0.15 0.1

R² = 0.7093

0.05 0 3

4

5

6

7

lg buckásméret (m2)

5.ábra. Az Alyssum tortuosum morfológiai bélyegeinek divergenciája a buckások kiterjedésének függvényében.

8

Publikációk: Lhotsky B, Ónodi G, Barabás S, Csecserits A, Molnár Cs, Nagy J, Szitár K, Kertész M, Rédei T. A növényi biodiverzitás változása mérsékelt tájhasználat hatására a pannóniai terresztris élőhelyeken. In: Lengyel Sz, Varga K, Kosztyi B (szerk.) Többfrontos természetvédelem: A VII. Magyar Természetvédelmi Biológiai Konferencia Program és Absztrakt kötete, p. 135. Debrecen, 2011.11.03-06. Ónodi G, Lhotsky B, Barabás S, Botta-Dukát Z, Bölöni J, Csecserits A, Kertész M, Molnár Cs, Nagy J, Szitár K, Rédei T. Közepes intenzitású tájhasználat hatása a lokális és táji léptékű növényi biodiverzitásra pannon terresztris élőhely-komplexekben. In: Bartha S, Mázsa K (szerk.) Előadások és poszterek összefoglalói, p. 81. Keszthely, 2012.09.05-07.

6. sz. melléklet

Növényfajok molekuláris diverzitásának elemzése

SZBK – a növényfajok molekuláris diverzitásának elemzésével foglalkozó csoport második éves szakmai jelentése Korábbi eredmények: Az első évben megtörtént azon növényfajok kiválasztása, melyet a molekuláris genetikai vizsgálatokra alkalmasnak találtunk. A tavalyi beszámolóban leírt elvégzett előkísérletek alapján a génspecifikus allélok meghatározásával történő diverzitás vizsgálatokhoz a pillangósvirágú Astragalus varius növényfajt választottuk ki. A RAPD módszeren alapuló jellemzésre pedig a szárazföldi Alyssum tortuosum és a vízi Myriophyllum spicatum fajokat választottuk ki. A második évben végzett munka eredményei részletesen: •

1) Az Astragalus varius minták részletes molekuláris jellemzése

A terepi munkát elvégző kollégáktól hat különböző homoki buckás helyszínen gyűjtött több mint 180 egyedről származó mintát kaptunk. A hat helyszín populációi elhelyezkedésük alapján alpopulációkra vannak beosztva. Ezek közül első körben SNP (Single Nucleotide Polymorphism) kimutatásos előkísérletre (CelI hasítással, szekvenálással) 8 egyedet választottunk ki: a csévharaszti helyszínről a C41, C42 jelű egyedeket, Fülöpházáról a három alpopulációt reprezentáló F1 és F2, F31 és F32, F41 és F42 egyedeket. Ezekből genomi DNSt tisztítottunk, és a tavalyi előkísérletekben megbízható PCR terméket adó primerpárok közül választva végeztük az amplifikált fragmentek jellemzését, polimorfizmusok kimutatását: CelI hasítás után PAA gélen: 6 primerpárral kapott PCR termékeivel; Szekvenálással: 4 primerpárral végzett PCR termékeivel. Az egyik primerpárral kapott fragmentek CelI hasítás utáni PAA gélfuttatás és szekvencia kiértékelését mutatja az 1. ábra és az és 1. táblázat. A.

B.

1. ábra PCR termékek CEL I emésztési mintázata denaturáló PAA gélen ezüst-festéssel

1. A. ábra: 3 = 4 = 6 = heterozigóta egyedek, ugyanazt a 2-2 allélt hordozzák; 5 = heterozigóta egyed eltérő mintázattal (1 vagy 2 eltérő alléllal, még tesztelni kell); 1, 2, 7, 8: homozigóta egyedek, 1-1 allélt hordoznak (tesztelni, hogy hányfélét) 1. B. ábra: 1 = 2 = 8: egyazon allélt hordozzák; 7: eltérő allélt hordoz; 1, 2, 7, 8 által hordozott 2 allél megegyezik a 3,4,6 egyedekben található allélokkal A CelI hasítást követő PAA gélen történő DNS szálak futtatásának eredményéből tehát kikövetkeztettük, hogy a vizsgált 8 egyedben összesen 3 vagy 4 allélt detektáltunk. Ennek igazolására, illetve annak eldöntésére, hogy valójában 3 vag y4 allélról van-e szó, a különböző allélokat megszekvenáltuk, ezek eredményét az 1. táblázat összegzi.

1. táblázat: PCR termékek (allélok) polimorfizmusának meghatározása szekvenálással. A táblázatban felsorolt homozigóta egyedek az I. ill. a II. sz. allélokat hordozzák a jelölés szerint. A 3 = 4 = 6 = heterozigóta egyedek az I. és II. sz. allélokat együtt hordozzák, míg az 5 heterozigóta egyed az I. és III. sz. allélokat hordozza. Ezen kísérletek alapján választottuk ki azt a három különböző génspecifikus markert, melyre megfelelő felbontással tudjuk meghatározni az allélok polimorfizmusát. A morfológiai elemzést végző vácrátóti munkatársakkal egyeztetve jelenleg meghatározzuk az egyedek kiválasztási stratégiáját, majd a következő munkaszakaszban a szelektált 60-80 egyed mintáiból DNS-t tisztítunk és elvégezzük a génspecifikus markerek SNP analízisét. Az így kapott adatokból aztán statisztikai elemzésekkel kapjuk meg a diverzitás vizsgálatok eredményeit.

•

2) Az Alyssum tortuosum minták diverzitás vizsgálata RAPD markerekkel

Az Alyssum tortuosum minták begyűjtését szintén a vácrátóti kollégák végezték, akik nyolc homokbuckás területen 280 mintát gyűjtöttek. A megfelelő kísérleti körülmények beállításakor először azt teszteltük, hogy a minták elegyben történő jellemzése milyen összetételben lenne optimális. Próba PCR reakciókat végeztünk egy alpopulációból származó egyedi DNS mintákon, valamint 5 egyedi DNS vagy 10 egyedi DNS mintából készült elegyeken. Ezek eredményei azt mutatták, hogy az egy szubpopulációból származó öt egyedi DNS minta elegyei elegendően és megfelelően reprezentálják az adott szubpopulációt a tervezett összehasonlításokhoz. Ezért munkánkat a továbbiakban ilyen mintaelegyeken folytattuk. A következő felmerülő kérdés, hogy vajon egy populáción belül hány

szubpopuláció elegyén végzett RAPD reprezentálja megfelelőképpen a populáció fragmentösszetételét a más populációkkal való összevetésben, illetve melyekkel lehet a populációkon belüli diverzitást is jellemezni. Értelemszerűen először a populációkon belül két, egymástól távol eső szubpopulációt választottunk ki az öttagú DNS elegyek elkészítéséhez, majd egy harmadik, „közbülső” szubpopuláció egyedeiből is készítettünk elegyet. Több primerrel és két populációban is vizsgálatokat végeztünk, melynek eredményeként megállapítottuk, hogy a két, egymástól távol eső szubpopulációhoz képest a harmadikként bevont szubpopuláció nem eredményezett számottevő új fragmentet. Úgy ítéltük meg, hogy vizsgálatainkhoz egyelőre két, egymástól távol eső szubpopuláció elegye elegendő mértékben reprezentálja az adott populációt. A RAPD reakciókhoz hatvan különböző 10-mer primert teszteltünk (OPAA 1 – 20, OPAB 1 – 20 és az OPAF 1 – 20) két-két templáton. A primerek kiválasztásánál a primer által generált fragmentek számát és megbízhatóságát tartottuk szem előtt, melyet ismétlésben teszteltünk. Ennek eredményeként 10 primert választottunk ki, melyekkel elvégeztük a RAPD reakciókat a meghatározott 14 DNS elegyen (hat populációt 2-2 alpopuláció reprezentált, míg két populációt csekély mennyiségű egyed miatt csak 1- mintaelegy reprezentált), megfelelő ismétlésekkel. Az így kapott RAPD fragment mintázatokon a fragmenteket egyedi azonosítóval láttuk el és primerenként minden egyes mintaelegy fragmentösszetételét táblázatban rögzítettük. Ezáltal azonosíthatók lettek az egyes mintaelegyek közt polimorfizmust mutató fragmentek, és azok is, melyek mindegyik mintában megtalálhatók voltak (azonos vagy monomorf fragmentek). Az ily módon a fragmentek különböző szubpopulációkbani jelenlétéről, illetve hiányáról kapott adatokat táblázatos formában összesítettük. A használt tíz primer által a 14 mintaelegyen kapott fragmentek számát, illetve a detektált polimorfizmusok mennyiségét a 2. táblázat szemlélteti.

Primer kód

szekvencia

Kapott fragmentek száma Polimorf

OPAE 15 OPAF 04 OPAF 06 OPAF 14 OPAB 02 OPAB 07 OPAB 09 OPAB 10 OPAB 14 OPAB 18

TTCCGAACCC GGTGATCAGG GGGAATTCGG TGCTGCAGGT TGATCCCTGG GGTGACGCAG TGGGGGACTC CTGCTGGGAC TCCGCTCTGG CCACAGCAGT

Összes

Monomorf

∑

11 8 17 6 15 9 13 7 14 17

2 6 3 2 3 4 4 1 3 4

13 14 20 8 18 13 17 8 17 21

117

32

149

2. táblázat: Az egyes primerekkel a 14 mintaelegyen végzett RAPD reakciókban kapott fragmentek száma, megoszlása.

Az Excel táblázatban vezetett összesítő táblázatot a Past programba beolvasva kiszámítottuk a vizsgált szubpopulációk közötti hasonlóság mértékét a Nei’s féle koefficiens

alapján. Így megkaptuk a mintaelegyek által reprezentált szubpopulációk közötti genetikai távolságok mátrixát, melyet a 2. ábra szemléltet.

2. ábra: A mintaelegyek közötti genetikai távolság mátrixa. A mátrixon látható elegyek rövidítései: K11-15; K46-50 (Kunadacsról származó szubpopulációk a fentebb leírtak szerint), B1-5; B41-45 (Bócsáról származó szubpopulációk), C1-5; C41-45 (Csévharasztról származó szubpopulációk), F6-10; F36-40 (Fülöpházáról származó szubpopulációk), O1-5; O21-25 (Orgoványról származó szubpopulációk), TS1-5; TS21-25 (Tatárszentgyörgyről származó szubpopulációk), T1-5 (Tázlárról származó szubpopuláció), illetve a Ba1-5 (Balástyáról származó szubpopuláció). Bár a 10 primerrel végzett kísérlet során azonosított 149 RAPD fragment közel 80 %-a mutatott polimorfizmust a mintaelegyek között, a populáción belüli polimorfizmus jóval kevesebb, átlagosan 15,2 %-os (SD± 4,12). A 8 populáció vizsgálata során azonosításra került 149 fragment közül átlagosan 69,7 (SD± 6,4) fordult elő populációnként. Továbbá az is megfigyelhető, hogy a legváltozatosabb szubpopulációk (bócsai szubpopulációk) is nagyobb hasonlóságot mutatnak, mint a legközelebb álló populációk (Tázlár és Balástya). A Nei’s féle genetikai távolság (hasonlóság) a populáción belül 0,88 és 0,95 között mozgott, a populációk között ugyan ez az érték 0,59 (Balástya és Kunadacs között) és 0,86 (Balástya és Tázlár között) volt. A populációk elkülönülésének leírására a genetikai távolságon alapuló UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean) klaszteranalízissel kapott eredményt a 3. ábra szemlélteti. Az ábrán színkóddal jelöltük a populációk csoportosítását. Zöld színnel a zavarásnak kevéssé kitett, piros színnel a közepesen zavart, míg kék színnel az erősen zavart és degradálódott populációkat jelöltük. A dendogrammon jól látszik, hogy a populációk szubpopulációi minden esetben egymáshoz közel kerültek. A dendogrammon a kunadacsi populáció korai leválása látszik a többi populációtól. Az erősen zavart populációk hasonlósága is jól látszik, illetve az hogy a két másik közepesen zavart területtel alkotnak közös kládot, de azoktól elválnak. A csévharaszti populáció korai leválása, illetve a további kettő kevésbé zavart populáció csoportosulása olvasható még le a dendogramról.

Ugyancsak a genetikai távolságon alapuló módszer a Neigbour joining, mely elsősorban közel rokon csoportok egymáshoz való viszonyának az ábrázolására való. Az általunk vizsgált populációk így kapott dendogramja a 4. ábrán látható.

3. ábra: A Nei’s féle genetikai távolságon alapuló UPGMA dendogram ábrája, a szubpopulációk és a genetikai távolság feltüntetésével.

4. ábra: A Nei’s féle genetikai távolságon alapul Neigbour joining dendogramja a szubpopulációk feltüntetésévél. A Neigbour joining módszerrel kapott dendogram megerősíti az UPGMA módszerrel készült dendogramot a szubopulációk hasonlóságában; az orgoványi, tatárszentgyörgyi és a két erősen degradálódott populáció hasonlóságát, illetve azon belül is a két degradálódott populáció elkülönülését. A dendogramon jól látszik, hogy a 3 kevésbé zavart terület bár egymáshoz közelebb kerültek, mint a többihez, de egymással parafiletikus kapcsolatban vannak. Továbbá láthatjuk a kunadacsi populáció elkülönülését is.

PCO-t (Principal Coordinate analysis) is alkalmaztunk a populációk csoportosulásának ábrázolására, a feltételezett viszonyok megerősítése céljából. A teszt eredményét az 5. ábra szemlélteti. A PCO megerősíti a klaszteranalízisekkel kapott eredményeket a három nagyméretű populáció (melyet a zöld ellipszisben látható hat szubpopuláció reprezentál) és a két közepes méretű populáció (melyet a piros ellipszisben található négy alpopuláció reprezentál) kapcsolatát illetően, továbbá a kunadacsi populáció helyzetét is alátámasztja. A populációk elkülönülése is jól látszik az ábrán, a nagyméretű és a közepes méretű populációk jól láthatóan két csoportra oszlanak, illetve a két kis méretű populáció helyzetét is megerősíti.

5. ábra. A PCO teszt eredménye. A molekuláris módszerrel kapott adatokat és értékelésüket ezek után összevetjük majd a morfológiai elemzést végző vácrátóti munkatársak által kapott eredményekkel és az összegzett eredményeket közösen publikáljuk majd.

Ezen RAPD eredményekből eddig egy TDK dolgozat született, mely továbbjutott az országos TDK versenyre. Szerzője és címe: Kovács Szilárd: A homoki ternye (Alyssum tortuosum) magyarországi populációinak vizsgálata RAPD markerek segítségével •

3) Myriophyllum minták diverzitás vizsgálata RAPD markerekkel

A Myriophyllum fajok mintáival végzendő RAPD kísérleteknél eddig az alső tesztelések készültek el. A 2011-ben a tihanyi kolléga által gyűjtött és tőle kapott minták közül 5 mintából izoláltunk DNS-t (2 a Balatonból, 2 a Felső-Dunából, 1 az Alsó-Dunából származott). Ezeken 14 RAPD primer felhasználásával végeztünk rezkciókat, ezek összefoglalását a 3. táblázat mutatja.

3. táblázat: Myriophyllum mitákon kapott RAPD PCR termékek összsítése. Tavasszal megbeszéltük a tihanyi kollégával a 2012 évben történő mintagyűjtést, ősszel aztán a kapott előzetes eredmények alapján együtt meghatároztuk a mintákon végzendő RAPD kísérleteket. A megbeszéltek alapján elkezdtük a mintákból a DNS tisztítását, majd elvégezzük a RAPD kísérleteket és értékelésüket.

7. sz. melléklet

Zooplankton és bevonatlakó gerinctelen kutatások

Zooplankton és bevonatlakó gerinctelen kutatások 2012-ben Balaton, zooplankton 2012 március és október között a Balaton 5 standard tóközépi mintavételi pontján (Fűzfő, Tihany, Zánka, Szigliget magasságában és a Keszthelyi-öbölben) nyolc alkalommal gyűjtöttünk zooplanktont és vizsgáltuk annak faj- és korösszetételét, valamint egyedsűrűségét. A gyűjtésekhez 50 cm magas és 35 liter belső térfogatú Schindler-Patalas mintavevőt használtunk, amelynél az alkalmazott cserélhető szűrőtölcsér lyukbősége a kerekesférgek gyűjtéséhez 40 m és a rákokhoz és kagylólárvákhoz 60 m volt. Alkalmanként és helyenként a felszíntől lefelé haladva 50 cm-es rétegenként véve a mintákat, a teljes vízoszlop zooplanktonját mintáztuk, de ezeket összeöntve vizsgáltuk. A mintákat etilalkohollal (50% végkoncentráció), a kerekesférgek vizsgálatára vetteket formalinnal (4%-os formalin végkoncentráció) tartósítottuk. A zooplankotban összesen 84 taxonómiai egység jelenlétét-hiányát, és mennyiségének (egyed l-1) szezonális alakulását kísértük figyelemmel. A zooplankton tömegének eloszlása 2012-ben a hosszú tó mentén sokkal egyenletesebb volt, mint a korábbi években, és különbség esetén a mennyiségi csúcsok a Keszthelyi-öbölben és Fűzfő magasságban alakultak ki. A rákplankton mennyisége az év során 88 és 286 egyed l-1 között változott, s ennek több mint fele a Copapoda-k nauplius lárvája volt. Ezek tömege március-áprilisban, a jég eltakarodása után volt a legmagasabb (130-170 egyed l-1), amelyet mág a jég alól vett eseti zooplankton minták téli nőstényeinek nagy fekunditása előrevetített. A legtömegesebb faj az Eudiaptomus gracilis volt, és néhány Cyclops-féle. A Cladocera rákok egyedei a rákplankton 0-27%-át tették ki. Az év során a vándorkagyló (Dreissena) planktonikus veligera lárváinak tömege a korábbi értékekhez képest visszaszorult, amely egyértelműen a vízszint ezévi jelentős csökkenésével kapcsolatos, mert a parti kőszórásokról és a nádasokról leapadt a víz és a litorális vándorkagyló kolóniák kiszáradtak, illetve elpusztultak. A kerekesférgek esetén is a nyugat kelet irányú egyedszám csökkenés érvényesült, de nem minden hónapban. Júliusban és szeptemberben alakult ki egyértelmű nyugat kelet irányú egyedszám csökkenés a kerekesféreg közösségben. A Keszhelyi-öböl 307 egyed l-1 maximumát júliusban az eutrófikus vizekre jellemező Keratella tecta nagy egyedszáma (253ind/l) adta, mely a közösséget közel 83%-ban jellemezte, a szeptemberi magas egyedszám értéket (236 ind/l) a Synchaeta oblonga/tremula (137 ind/l) és a Notolcha squamula (98 egyed l-1) egyedeinek nagy egyedszáma határozta meg. A Balaton medencéi közül a Keszhelyi-öböl július, szeptember és október hónapokban volt a legmagasabb Rotatoria sűrűséggerl jellemezhető terület. A Szigligeti-öböl legdominánsabb faja a Keratella cochlearis és a K. tecta volt. A szomszédos, nyugati mintavételi helyhez hasonlóan szintén júliusi (255 egyed l-1) és szeptemberi (119 egyed l-1) maximummal jellemezhető. Június (70 egyed l-1), július 255 (egyed l-1) és augusztus (38 egyed l-1) hónapokban a Balaton legnagyobb kerekesféreg denzitású terültének bizonyult a többi mintavételi hellyel összevetve. A Zánkai- és a Tihanyi-öböl kis egyedszámokkal jellemezhető terület, maximum egyedszámai a következők: Zánkai-öböl: 230 ind/l júliusban, Tihanyi-öböl: 213 ind/l májusban. A fauna némiképpen módosul a tihanyi területen, mert itt van jelen a Pompholyx sulcata (97 egyed l-1 májusban) és jelenik meg nagy egyedszámban a Diaphanosoma egyedeken rögzült, epizoikus Brachionus sessilis júniusban (34 egyed l-1) 87%-át adva az összes kerekesféreg egyedszámnak. A Fűzfői öböl a Balatonnak viszonylag kis kerekesféreg egyedszámmal jellemezhető területe, maximális egyedszáma a májusi 112 egyed l-1 érték. A szomszédos Tihanyi öbölhöz hasonlóan itt is a K. tecta, K. cochlearis és a P. sulcata a leggyakoribb fajok.

Balaton, bevonatlakó gerinctelenek A korábbi 2009-2011 évekhez hasonlóan 2012-ben is folytattuk a köves parti zónában a bevonatlakó gerinctelen fauna felmérését. A 2011-es minták feldolgozását befejeztük és a 2012-ben gyűjtött minták nagy részét feldolgoztuk. 2012-ben június 4-5-én, július 30-31-én és szeptemberben 24-26-án történt mintavétel Keszthelyen, Szigligeten, Tihanyban, Balatonalmádiban és Balatonberényben. Az északi parton a korábban alkalmazott struktúra szerint két rétegből (vízfelszín és mederfenék közeléből), a déli parton a sekély vízben egy rétegből vettünk mintát. Szeptemberben a vízszint jelentős csökkenése miatt Balatonberényben nem tudtunk mintázni, Keszthelyen és Szigligeten pedig az alacsony vízszint miatt csak egy szintet tudtunk definiálni, azaz egy mélységből vettünk csak mintát. Keszthelyen, Szigligeten és a déli parton számos helyen találtunk az iszapban nagyobb mennyiségben amuri kagylót (Sinanodonta woodia), szifója körül nagy méretű Dreissena telepekkel. Ahol lehetett ezekről és egyéb nagytestű kagylófajokról is gyűjtöttünk bevonatmintát. A 2012. júliusi amuri kagylópusztulást követően szeptemberben Keszthelyen és Szigligeten az iszapban több üres amuri kagylóhéjat találtunk és egyben az amuri kagylók korábbi nagy sűrűségének csökkenését is tapasztaltuk, mely alapján feltételezhető, hogy az állomány jelentősen csökkent. Az iszapban nagy területen 5-10 centiméter átmérőjű kagylócsomókat, több rétegben egymásra telepedett kagyló kolóniákat is találtunk elsősorban Tihanyban és Balatonalmádiban a parti fövenyen. 2012-ben júniusban a parti kőszórás bevonatában 25 makrogerinctelen taxont (300 μm-nél nagyobb fajokat és egyéb taxonómiai egységeket) mutattunk ki. A kövezésen az inváziós fajok (Dreissena fajok, Chelicorophium curvispinum, Dikerogammarus fajok) az élőbevonat átlagosan 53±19%-át alkották, de együttes relatív abundanciájuk elérte a 86%-ot is (június, Szigliget, Balatonberény). A korábbi évekhez hasonlóan a mederfenék közelében Dreissena bugensis, a vízfelszín közeli kövezésen pedig a Dikerogammarus fajok domináltak. A C. curvispinum fokozatos fogyását tapasztaltuk, mely Tihanyban és Balatonalmádiban 2012-re szignifikánsnak mondható. Összességében a két Dreissena faj aránya is csökkenő tendenciát mutatott a korábbi évekhez képest, mellyel ellentétben a Dikerogammarus fajok aránya minden mintavételi helyen növekedett. A két Dreissena fajt tekintve elmondható, hogy míg a mélyebb mintavételi helyeinken (Tihany, Balatonalmádi) a D. bugensis, addig a kevésbé mély pontokon (Keszthely, Szigliget) a Dreissena polymorpha dominanciája figyelhető meg. A kimondottan sekély déli parti Balatonberény esetén pedig a D. bugensis relatív abundanciája meglehetősen csekély, nem érte el a 3%-ot. Az egyéb fajok közül rendszerint az Oligochaeta, az árvaszúnyog lárvák és a Nematoda (elsősorban Keszthelyen) fordul elő a kövezésen nagyobb gyakorisággal, jelentősebb arányban (5-15%). Az összegyedszám (ind m-2 kőfelület egységben) 4231 és 118338 között változott. A fajgazdagság a köves parti zónában az elmúlt négy év (2009-2012) során folyamatosan csökkent, mely feltehetően az új pontokáspi inváziós faj a Dreissena bugensis megjelenésével magyarázható. 2009-ben kezdtük el tanulmányozni (a Kis-öbölben lévő híd előtt és ettől távolabb a part mentén) kihelyezett aljzatokon a hullámverés és a különböző turbulencia viszonyok litorális régióban kifejtett hatását a Balatonban élő makroszkopikus bevonatlakó állatközösségek kialakulására, különös tekintettel a vándorkagyló és a kvagga kagyló kolonizációjára és a veligera lárva dinamikájára a zooplanktonban. Az első éves sűrűbb mintavételt követően évente vettünk 3-3 párhuzamos mintát. 2012 augusztusban a parttól távolabb kihelyezett aljzatot nem sikerült megtalálni, így csak a híd előtti aljzatokról tudtunk mintázni. A Shannon diverzitási index nem változott 2012-re számottevően a 2011-es évhez képest, az összegyedszám (egyed m-2 kőfelület egységben) 84792±22503 egyed m-2-ről 2012re 102487±67400 nőtt. Míg a Dreissena bugensis relatív abundanciája (2012-re 50±18%) évről-

évre nőtt, a Chelicorophium curvispinum aránya kezdeti inváziót (2009) követően a kvagga kagyló előretörésével párhuzamosan folyamatosan évről-évre csökkent (2012-re 12±7%). A Dikerogammarus fajoknak a relatív abundanciája, éppúgy, mint a vándorkagylé 2012-re szignifikáns növekedést mutatott. Összességében a kísérlet során megfigyeltük, hogy a vizsgált pontokáspi fajok (D. polymorpha, D. bugensis, C. curvispinum) együttes abundanciája a part közelében mindig nagyobb volt, mint a hídnál. Ennek oka lehet, hogy az itt uralkodó körülmények, többek közt az általunk mért csekélyebb turbulencia jobban kedveznek mind a tegzes bolharák, mind a Dreissena számára. Számos tanulmány is alátámasztja, hogy a kagylók nem preferálják az erős hullámzást, próbálják elkerülni a hullámhatásnak kitett területeket, mely megnehezíti vagy megakadályozza a kitelepedést. Tehát az áramláserősség alapvetően befolyásolja a vándorkagyló és a kvagga kagyló kolonizációjának helyét, a megtelepedésre alkalmas szubsztrátum kiválasztását, melyet a vihartokat követő abundancia csökkenés is alátámaszt. Az egyéb kitelepedett bevonatlakók számára kedvezőnek bizonyulhatott a nagyobb turbulenciájú terület és előnyt, megtelepedésre alkalmas területet jelenthetett a pontokáspi inváziós fajok kisebb számú jelenléte. A Shannon diverzitási index alapján is jelentősebb e területek biodiverzitása. Szikes tavi zooplankton 2012. június 26.-27.-én történtek a gyűjtések az előző években is mintázott szikes tavakból (Kelemen szék, Zab szék, Sós ér), és két új mintavételi helyről, a Solti Csőszház közelében lévő (Nevetlen) és a Bogárzó nevű sekély tóból, valamint az eusztatikus Szelíditóból. A 40 µm-es lyukbőségű plankton hálón átszűrhető víz mennyisége 5-20 liter között változott a lebegőanyag mennyiségétől függően. A mintákat a helyszínen 4%-os végkoncentráción tartósítottuk formalinnal. Kisrákok tekintetében az Arctodiaptomus spinosus 99,9%-ban dominált mindenütt, kivéve a Bogárzó tavat, ahol viszont csak Moina brachyata-t találtunk és Daphnia tartóspetéket. Intenzíven vizsgáltuk az A. spinosus testében levő zsír/olajcseppek vörös színének természetét és eredetét, amely a spektrofotometriás mérések szerint karotin (1. kép, 1. ábra).

1. Kép: Arctodiaptomus Somogyi Boglárka MTA ÖK BLI)

spinosus

piros

zsír/olajcseppekkel

(Foto:

1. spektruma

ábra: 160 db. Arctodiaptomus spinosus homogenizátum extraktumának

A szíkes tavakban 14 kerekesféreg taxont találtunk, melyek közül az asztatikus szikesekre 10 volt jellemző. Az asztatikus szikeseket változó kerekesféreg egyedszám jellemezte: Bogárzó (40,8 egyed l-1), Kelemen-szék (1455 egyed l-1), Sós-ér (137467 egyed l1 ), Solti csőszház (928 egyed l-1), Zab-szék (191 egyed l-1). A korábbi vizsgálatok és irodalmi adatok (Kolisko 1971, Kertész 1956, Megyeri 1959, 1999, Nógrády, 1957) alapján a szikesekben várható fajok domináltak: a Brachionus plicatilis, B. dimidiatus, B. leydigii leydigii, Hexarthra fennica. Faunisztikai érdekességként megemlítendő a Brachionus asplanchnoides jelenléte, amelynek előfordulásáról világszinten is csak szórványos adatokkal rendelkezünk (Kutikova 1970, Rong et al. 1998, Terek 1990). A barna vizű Sós-érben, a sós vizekben gyakori Brachionus plicatilis uralkodik. A Szelídi-tó kerekesféreg közössége nem mutatott szikes, sós vízi jelleget, a fajok alapján. Gyakori planktonikus szervezetek határozták meg a közösséget: Brachionus angularis, B. calyciflorus, Asplanchna priodonta, Polyarthra spp. További kutatás szempontjából a ritka Brachionus asplanchnoides ökológiai igényeinek és zooplankton közösségbeli szerepének vizsgálatát tervezzük. Genetikai diverzitás vizsgálatok az Arctodiaptomus spinosus-on Az A. spinosus a Kárpát- medence szikes vizein kívül csak néhány sós vízű keletanatóliai tóban fordul elő. A Pannon-medence összes szikes élőhelye szentély jellegűnek tekinthető, amennyiben faunájában megjelenik az A. spinosus. Ezért nagyon fontos, hogy megismerjük a faj morfológiai és genetikai változatosságát hazánkban. Az A. spinosus fajt korábban nem vizsgálták genetikai módszerekkel. A pályázat első évében (2010) teszteltük a citokróm- oxidáz enzim I. alegységének (továbbiakban COI) vizsgálhatóságát a fajon. Többféle izolálási módszert kipróbáltunk, beállítottuk a PCR reakciók és a szekvenálás körülményeit. A pályázat második évében (2011) morfometriai vizsgálatokat végeztünk a fajon a Kelemen-székből, Zab-székből, Büdös- székből és Böddi- székből származó populációk alapján. A Böddi- székben a többi mintavételi helynél rövidebb (teljes testhossz, farokvilla hossza) és keskenyebb (test szélessége, ivarszelvény szélessége) állatok alkották a mintát. Továbbá a Böddi- széki mintában az állatok farokvilláján található belső és külső serte rövidebb volt a többi mintavételi helyen találttól. Összességében elmondható, hogy a Böddiszékben található A. spinosus egyedek morfometriai méretei sok esetben különböznek a többi mintavételi helyen (Kelemen- szék, Zab- szék, Büdös- szék) mért állatoktól. Ez alapján feltételeztük, hogy az A. spinosus- on belül esetleg több alfaj, változat van jelen hazánkban.

A 2012-ben elvégzett genetikai vizsgálataink egyik célja ennek kimutatása volt. Ehhez a COI gén bázissorrendjének meghatározását majd ennek elemzését tűztük ki célul. Vizsgáltuk továbbá, hogy a COI gén alapján mekkora a fajon belüli diverzitás és mekkora különbségek vannak a haplotípusok között. Az A. spinosus fajon belüli genetikai diverzitásának vizsgálatára a Büdös-székből (n= 5 állat), Böddi-székből (n=5), Zab-székből (n=1) és a Kelemen-székből (n=5) 2011.08.04-én gyűjtött állatokat használtuk. A mintát 95%-os alkoholban tartósítottuk és 5 °C – on tároltuk a vizsgálat megkezdéséig. A 95%-os alkoholban konzervált egyedeket 24 órára TE oldatba helyeztük a DNS izolálás előtt. A DNS izolálást a H3 puffer módszerrel végeztük (Schwenk, Sand et al., 1998). Az állatokat egyesével egy csiszolt üveg eppendorf csőben homogenizáltuk egy csiszolt üveg spatulával, majd kétszer 50 µl H3 oldattal egy 1,5 ml-es eppendorf csőbe mostuk át. A homogenizátumhoz 20 µl proteináz-K oldatot adtunk (Fermentas, 18,5 mg/ml) és 24 óráig 60 °C-on inkubáltuk. Ezután 10 percre 95 °C-os vízfürdőbe helyeztük a mintákat, hogy denaturáljuk a proteináz-K-t, majd hirtelen jégbe nyomva hűtöttük ki a mintákat. Az így kapott izolátumot közvetlenül használtuk templátként a PCR reakcióban. A PCR reakciókat 25 µl végtérfogatban raktuk össze, 10 µl templáttal. A reagensek koncentrációi a következők voltak: 1X puffer, 2 mM MgCl2, dNTP mix 250 µM, mindkét primer 0,35 µM (Folmer, Black et al., 1994) és Fermentas DreamTaq enzim 0,5 U/ µl. PCR ciklusok beállításai a következők voltak: 94°C 1 min, majd 40 ciklus 94°C 1 min, 42,9°C 1 min 30 s, 72°C 1 min 30 s majd a végső elongáció 72°C for 6 min. Kétszer 25 µl PCR reakció termékét tisztítottuk (High Pure PCR Product Purification Kit, Roche Diagnostics) majd ABI 3130 Genetic Analyser készülékkel szekvenáltuk mindkét irányból a gyártó utasításai alapján. A szekvenáló reakcióban ugyanazokat a primereket alkalmaztuk, mint a sima PCR reakciókban. A szekvenciák illesztését a BioEdit 7.0.5.3 verziójával (Hall, 1999) végeztük. A haplotípus hálózatot a TCS programmal (Clement, Posada et al., 2000) készítettük 95%-os kapcsoltsági határral. A leíró statisztikákat, továbbá a mutációk neutralitásának tesztelésére a Tajima D értéket (Tajima, 1989) és az R2 (Ramos-Onsins & Rozas, 2002) értéket a DnaSP v5 (Librado & Rozas, 2009) szoftverrel számítottuk. Utóbbi két statisztikához a szignifikancia szintet koaleszcens szimulációval határoztuk meg, rekombináció nélkül, 5000 replikációval. A 16 vizsgált Arctodiaptomus spinosus állatból összesen 9 haplotípust mutattunk ki. Ezek egy haplotípus hálózatot alkottak, melyben a maximális mutációs távolság 4 volt (2. ábra). Az 1-es haplotípus előfordult a Böddi- székben, a Kelemen- székben és a Büdösszékben is, ez a haplotípus volt a legősibb a hálózatban és ez rendelkezett a legtöbb kapcsolattal. A 3-as haplotípus előfordult a Büdös- székben és a Zab- székben. A többi haplotípust csak egy- egy állat reprezentálta. A 6-os, 7-es és 8-as haplotípusok mind a Kelemen- székből kerültek elő és ezek voltak a legtávolabb az 1-es haplotípustól.

2. ábra Arctodiaptomus spinosus COI haplotípus hálózata 16 egyed vizsgálata alapján. A 656 bázispárból 647 nukleotid hely volt monomorf és kilenc polimorf nukleotid pozíciót találtunk. A kilenc polimorf pozícióból nyolc volt egyedi, két variánssal rendelkező (singleton site) és egy pozíció volt parszimónia informatív, szintén két variánssal. Három és négy variánssal rendelkező pozíciókat nem találtunk. A leíró statisztikákat az 1. Táblázatban foglaltuk össze. populáció

n

h Hd ± 1 S.D.

S θ ± 1 S.D.

π ± 1 S.D.

DT

pDT

R2

pR2

k

minden populáció 16 8 0,758 ± 0,11 9 0,00413 ± 0,00195 0,00213 ± 0,00056 ‐1,777 0,023 0,091 0,032 5 Böddi‐ szék

5

3 0,7 ± 0,218 2 0,00146 ± 0,00116 0,00122 ± 0,00046 ‐0,973 0,449 0,245 0,220 2

Kelemen‐ szék

5

4 0,9 ± 0,161 6 0,00439 ± 0,00268 0,00396 ± 0,00112 ‐0,668 0,419 0,189 0,194 5

Büdös‐ szék

5

3 0,7 ± 0,218 2 0,00146 ± 0,00116 0,00122 ± 0,00046 ‐0,973 0,462 0,245 0,233 2

1. Táblázat a megfigyelt diverzitás mutatók az Arctodiaptomus spinosus populációkra. n = mintaszám, h = haplotípusok száma, Hd ± 1 S.D. = haplotípus diverzitás ± 1 standard deviáció, S = szegregálódó helyek száma, θ ± 1 S.D. = populáció mutációs ráta ± 1 standard deviáció, π ± 1 S.D. = nukleotid diverzitás ± 1 standard deviáció, DT = Tajima D értéke, pDT = Tajima D értékének szignifikanciája, R2 = Ramos-Onsins & Rozas R2 értéke, pR2 = az R2 szignifikanciája, k = a nukleotid eltérések maximális száma bármely két szekvencia között egy populációban. A haplotípus hálózat elemzés alapján megállapítható, hogy az összes elemzett állat egy fajba tartozik. Tehát a morfometriai elemzéssel kimutatott különbségeket a fenotípusos plaszticitás eredményezi. A genetikai diverzitás ugyanakkor magas a négy élőhelyen előforduló A. spinosus mintákban. Tajima neutralitási tesztje a teljes A. spinosus populációra nézve DT= - 1,777 értéket adott (p= 0,023), tehát a neutrális Wright- Fisher populáció modellt elvethetjük. A negatív DT érték az alacsony gyakoriságú polimorfizmusok túlsúlyát jelenti a várthoz képest, ami a populáció méretének növekedésére (például populációs palacknyak után) és/vagy tisztító szelekcióra utal. Szintén a populáció méretének hirtelen megnövekedését jelzi az alacsony R2 érték (R2=0,091, p=0,032).

Irodalomjegyzék: Clement M., D. Posada and K.A. Crandall. 2000. Tcs: A computer program to estimate gene genealogies. Molecular Ecology 9: 1657-1660. Folmer O., M. Black, W. Hoeh, R. Lutz and R. Vrijenhoek. 1994. DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome c oxidase subunit i from diverse metazoan invertebrates. Molecular Marine Biology and Biotechnology 3: 294-297. Hall T.A. 1999. Bioedit: A user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for windows 95/98/nt. Nucl. Acids. Symp. Ser. (41): 95-98. Kertész, G., 1956. The rotifers of the periodical waters of Farmos. Acta zool . acad sci. Hung . 2 : 339-358 . Kutikova, L. A., 1970. Kolovratki fauni SSSR. Fauna SSSR. Nauka, Leningrad. 104: 744 pp. (Rotifer fauna of the USSR. In Russian). Librado P. and J. Rozas. 2009. Dnasp v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics 25: 1451-1452. Megyeri, J. 1959. Az alföldi szikes vizek összehasonlitó hidrobiológiai vizsgálata. [Comparative hydrobiological investigations of the sodic waters of the Hungarian Plain.] – Acta Acad. Paed. Szeged, 1959/11: 91–170. Megyeri, J. 1999. Szikes tavak és élőviláguk: vizsgálatok a Kiskunsági Nemzeti Park szikes tavain. [Saline ponds and their living organisms: examinations on the saline ponds of the Kiskunság National Park – in Hungarian with English abstract.] – Acta. Biol. Debr. Oecol. Hung. 9: 161–169. Nógrády, T., 1957 Betrage zur Limnologie and Rädertierfauna Ungarischer Natrongewässer. Hydrobiologia 9 : 348-360. Ramos-Onsins S.E. and J. Rozas. 2002. Statistical properties of new neutrality tests against population growth. Molecular Biology and Evolution 19: 2092-2100. Rong, S., Segers, Dumont, H. J. 1998: Distribution of Brachionidae (Rotifera, Monogononta) in Inner Mongolian Waters. International Review of Hydrobiology 83/4: 305-310. Ruttner-Kolisko, A. 1971: Rotatorien als Indikatoren für den Chemismus von Binnensalzgewässern. Sber. Akad. Wiss., math.-nat. Kl., Abt. I, 179: 283–298. Schwenk K., A. Sand, M. Boersma, M. Brehm, E. Mader, D. Offerhaus and P. Spaak. 1998. Genetic markers, genealogies and biogeographic patterns in the cladocera. Aquatic Ecology 32 (1): 37-51. Tajima F. 1989. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics 123: 585-595. Terek, J. TEREK, J., 1990: New and rare species of rotifer (Rotatoria) in Czechoslovakia. Biol. Bratislava 45: 149-152. Zánkai, N., 1989: Rotatoria plankton a Balaton Nyílt vizében 1984-85-ben és átalakulása az utóbbi 20 évben. Állattani Közlemények LXXX. 127-141. Publikációs aktivitás a project támogatásában: Megjelent cikkek: Balogh Cs. és Purgel Sz. (2012): A kvagga kagyló {Dreissena bugensis) térhódítása a Balatonban - Hidrológiai Közlöny 91: 5-8. Benyújtott cikkek: Balogh Cs., Csaba J., Purgel Sz., Nédli J., G.-Tóth L.: Pontokáspi inváziós fajok kitelepedése és hosszútávú vizsgálata természetes aljzatokon - Hidrológiai Közlöny; C. Balogh, I. B. Muskó, Sz. Görög and L. G.-Tóth: Colonization and growth of zebra mussel and their competition between other Ponto-Caspian species on different natural

substrata exposed into Lake Balaton, Hungary - Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems; Nédli, J. & L. Forró: Allozyme-based genetic variability of the Daphnia atkinsoni - bolivari species complex (Cladocera: Daphniidae) in the Hungarian Great Plain. - Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae; Gábor Borics, Levente Nagy, Stefan Miron, István Grigorszky, Zsolt László-Nagy, Balázs, A. Lukács, László G-Tóth & Gábor Várbíró: Which factors influence phytoplankton biomass in eutrophic shallow lakes? - Journal Plankton Research Gábor Borics, Balázs A. Lukács, István Grigorszky, Zsolt László-Nagy, László G-Tóth, Judit Görgényi & Gábor Várbíró: Biological validation of hydro-morphological lake types in the Pannonian Ecoregion. - Limnologica Balázs A. Lukács, Gábor Borics, Péter Juhász, Béla Kiss, Balázs Lesku, Zoltán Müller, László G-Tóth, Gábor Várbíró, Béla Tóthmérész: Hydrophyte and helophyte species in standing water classification and conservation planning in the Pannonian Ecoregion. - Hydrobiologia Kéziratban lévő cikkek: C. Balogh, Sz. Purgel, J. Nédli, Á. Major and L. G.-Tóth: Ponto-Caspian species in Lake Balaton appended with a new invader, Dreissena bugensis; C. Balogh, J. Csaba, Sz. Purgel and L. G.-Tóth: Macroinvertebrate succession in different turbulence conditions; Nédli, J., L. de Meester, Á. Major, K. Schwenk, L. Forró: Salinity and depth as structuring factors of cryptic divergence in Moina brachiata (Crustacea: Cladocera)

8. sz. melléklet

Árvaszűnyogok (Chironomidae) vizsgálata a Balatonban és Tisza-menti holtágakban A Hydropsyche saxonica tegzesfaj különböző földrajzi helyekről származó populációinak genetikai (RAPD) vizsgálata Közlemény (kézirat): Mónika Tóth, Diána Árva, Sándor A. Nagy and András Speciár: Distribution of species diversity and abundance of plant-dwelling cgironomids across hierarchical habitat and seasonal scales int he oxbow lakes of River Tisza, p.24.

Árvaszúnyogok (Chironomidae) vizsgálata a Balatonban és Tisza menti holtágakban Az árvaszúnyogok (Diptera: Chironomidae) a vízi életközösségek fontos részét képezik, egyrészt hatalmas egyedszámuk, másrészt a táplálékláncban betöltött meghatározó szerepük miatt. Lárváik elsősorban, mint haltáplálék jelentősek, a bábbőrök és az imágók pedig főleg a madarak számára jelentenek táplálékbázist (Armitage et al. 1995). Az egyes árvaszúnyogfajok eltérő módon, de igen érzékenyen reagálnak környezetük változásaira. Ezáltal az együtteseik összetételéből, következtethetünk pl. a víztér trofikus állapotára és ökológiai szerkezetére, valamint pontszerű szennyezések is lokalizálhatók általuk, így a biológiai vízminősítés potenciális indikátor szervezeteinek tartják őket (Armitage et al. 1995). Emellett kitűnő modell szervezetek a környezet közösségszerkezetre és diverzitásra gyakorolt hatásainak vizsgálata szempontjából, így élőhelyi igényeik, és ökológiájuk minél jobb megismerése gyakorlati szempontból is fontos. Az azonos fajhoz tartozó árvaszúnyogok egyedei általában közel azonos időpontban, szinkronban bújnak és hatalmas rajokat képezve repülnek (Armitage et al. 1995). A vízből nagy tömegben kirepülő árvaszúnyogok nemcsak felhasználják a vízben és az üledékben lévő szerves anyagokat, hanem kirepüléskor a vízből jórészt el is távolítják azokat. Ezáltal nagy jelentőségük van a vizek anyagforgalmában (pl. Dévai 1988, 1993). Ugyanakkor egy-egy tömeges kirepülés anyagforgalmi szerepe mellett negatív hatással is bírhat (pl. Armitage et al. 1995). Egyrészt a fényre repülő imágók (kifejlett egyedek) zavarást jelenthetnek az ember által lakott területeken, illetve az üdülőövezetekben (pl. Armitage et al. 1995). Ez a zavarás olyan mértékű lehet, különösen az erősen beépített és sűrűn lakott vízparti területeken, ami már jelentős gazdasági és turisztikai problémákat is felvet (pl. Ali et al. 1992; Hirabayashi és Okino 1998). Mindezek alapján belátható, hogy az árvaszúnyogok vizsgálata mind anyagforgalmi, mind gazdasági szempontokat figyelembe véve fontos lehet. A Balaton üledéklakó árvaszúnyog-faunájának vizsgálata már a 20. század eleje óta folyik (Berczik és Nosek 1997). A rendszeres, monitorozó jellegű kutatások azonban csak 1995-ben indultak meg és 2002-ig folytak. Ez alatt az időszak alatt jelentősen bővültek ismereteink a tó árvaszúnyog-faunájára, valamint az árvaszúnyogok életciklusára, populációdinamikájára és anyagforgalmi viszonyaira vonatkozóan (pl. Specziár és Bíró 1998, 2000; Specziár és Vörös 2001; Specziár 2008). Ezt követően 2010-től kezdődően indultak újra a Balaton nyíltvízi üledéklakó szervezeteire irányuló vizsgálatok az OTKA–NIH CNK80140 anyagi támogatásával, amelyekben elsősorban az árvaszúnyoglárvák tanulmányozására koncentráltunk. A Balatonon folyó monitorozás mellett Tisza-menti holtmedrek növényzet közt élő árvaszúnyog-együtteseinek vizsgálatát is folytatjuk a pályázat keretein belül. Ennek során tanulmányoztuk az árvaszúnyog-együttesek diverzitásának és mennyiségének tér- és időbeli eloszlását a különböző holtmedrek növényállományaiban. 1. A Balaton üledéklakó árvaszúnyog-együtteseinek felmérése A nyíltvizi üledék árvaszúnyog-együtteseinek monitorozása A terepi munkára 2010 és 2012 között évszakosan került sor a Balaton öt hagyományos keresztszelvényben (A, E, G, K és M szelvények). A szelvények a tó négy medencéjét reprezentálják, név szerint az A és E szelvények a Siófoki-medencében, a G a Szemesi-, a K a Szigligeti, az M pedig a Keszthelyi-medencében helyezkedik el. A gyűjtések 1-1 mintavételi ponton, a szelvény közepén történtek, háromszori ismétléssel.

A mennyiségi mintavételekhez részben csőmintavevőt (mintázott felület 0,034 m2), részben Eckman-Birge üledékmarkolót (mintázott felület 0,036 m2) használtunk. A mintavevő eszközök közötti váltást a mintavételek, illetve gyűjtött üledékminták feldolgozásának optimalizálása tette szükségessé (Tóth et al. 2011). A mintaválogatást 1,12 fajsúlyú cukoroldat (295 g cukor/1 l víz) segítségével végeztük (Bíró 1972). Az előkerült makroszkopikus gerincteleneket 4%-os formaldehidben tartósítottuk a biomassza meghatározáshoz, majd az állatokat 70%-os etil-alkoholba helyeztük át a későbbi feldolgozásig. Ennek során az árvaszúnyogokat 10%-os KOH-ban kimarattuk, majd vizes öblítés után 10%-os savanyú fukszinnal festettük, ezt követően Euparal®-ban tartós preparátumokat készítettünk. Az árvaszúnyoglárvákat lehetőség szerint faji szintig azonosítottuk, amelyhez Vallenduuk és Morozova (2005); Vallenduuk és Moller Pillot (2002), illetve Wiederholm (1983) munkáit használtuk. A nevezéktan Sæther és Spies (2004) munkáját követi. A környezeti tényezők szerepének vizsgálata az árvaszúnyog-együttesek szerveződésében A minták gyűjtésére 2012 nyarán (június–július) került sor, összesen 128 ponton. A mintavételi pontok a Balaton négy medencéjének Északi és Déli partja mentén, valamint a középső szelvényekben helyezkednek el. A mintavételekkel célunk az üledéklakó árvaszúnyoglárvák tavon belüli eloszlását befolyásoló környezeti tényezők feltérképezése, különös tekintettel a gyakori fajok élőhely igényére, valamint a főbb környezeti gradiensek fajszámra, dominancia viszonyokra és egyedsűrűségre gyakorolt hatására. Emellett arra is keressük a választ, hogy a fő élőhely-típusok diverzitása mennyiben járul hozzá a tó teljes üledéklakó árvaszúnyoglárva diverzitásához. A mintavételek során Eckman-Birge üledékmarkolót (mintázott felület 0,036 m2) használtunk, majd a mintaválogatást a korábban már leírtaknak megfelelően cukoroldat segítségével végeztük. Az árvaszúnyoglárvák azonosítása jelenleg folyamatban van. Eredmények és értékelésük Az eddigiekben a Balaton nyíltvizi üledéklakó árvaszúnyog-együtteseinek feldolgozása fejeződött be. Ennek során összesen két alcsaládba (Tanypodinae: 2, Chironominae: 7) tartozó 9 árvaszúnyogtaxont azonosítottunk, amelyek közül a Procladius choreus és a Chironomus balatonicus egyedei domináltak. Emellett viszonylag nagy mennyiségben kerültek elő a Microchironomus tener gr. és a Tanypus punctipennis egyedei. Összességében az előkerült árvaszúnyogok dominancia viszonyai alapján a Balaton két területre osztható, amelyeket a Tihanyi-félsziget választ el egymástól. A félszigettől nyugatra eső medencékben (Szemesi-, Szigligeti- és Keszthelyi-medence; azaz a G, a K és az M szelvényekben) a C. balatonicus dominanciája a jellemző, ezzel szemben a Tihanytól keletre található Siófoki-medencében (A és E szelvények) a P. choreus, T. punctipennis és a M. tener gr. egyedei fordultak elő legnagyobb mennyiségben. Általánosságban elmondható, hogy a legnagyobb átlagos biomasszákat a tavaszi (1,04– 2,15 g/m2) és az őszi (0,39–1,19 g/m2), míg a legkisebbeket a nyári (0,37–0,61 g/m2) mintavételekkor tapasztaltuk. Az egyes éveket összehasonlítva az árvaszúnyogok átlagos biomasszája 2012-ben és 2010-ben nagyobb volt, mint 2011-ben. A korábbi eredmények alapján, 1995 és 1998 között a Balaton a Keszthelyimedencéjében (M) az árvaszúnyogok átlagos biomasszája mintegy 5-6-szorosa volt a Szemesi- (G) és a Siófoki-medencékéhez (A és E) képest (Specziár és Bíró 2000). Mintavételeink során mi is hasonló eloszlásra számítottunk. Ezzel szemben 2010-ben az Szemesi-medencében (G; 0,51 g/m2) tapasztaltuk a legnagyobb átlagos biomasszákat, és csak ezt követte a Keszthelyi- (M; 28 g/m2), valamint a Szigligeti-medence (K; 0,18 g/m2). A Tihanyi-félszigettől keletre elhelyezkedő Siófoki-medencében (A és E; 0,06 és 0,13 g/m2)

pedig a biomassza értékek alulmaradtak a másik háromhoz képest. A 2011-ben végzett felmérések hasonló eredményt adtak, így ismét a Szemesi-medencében (G; 0,26 g/m2) volt a legnagyobb az árvaszúnyogok átlagos biomasszája. A Szigligeti- és a Keszthelyimedencében, valamint a Siófoki-medence A szelvényében közel azonosan alakultak a biomasszák (0,15–0,17 g/m2), és az E szelvényben tapasztaltuk a legkisebb értéket (0,07 g/m2). A 2012-es eredmények azonban eltolódást mutatnak az átlagos biomassza eloszlásában. Szemben a korábbi két évvel, ezúttal a Keszthelyi-medencében (M) volt a legnagyobb az árvaszúnyogok biomasszája (0,48 g/m2), és csak ezt követte a Szemesi- és a Szigligeti-medence (0,31–0,32 g/m2), majd ismét a Siófoki-medence szelvényei (0,10–0,11 g/m2) adták a legkisebb biomasszát. Ugyanakkor fontos megjegyeznünk, hogy 2010–2011ben, a Szemesi-medencében (G) tapasztalt nagy árvaszúnyog-biomasszák egyik esetben sem haladták meg az 1995 és 1998 között ugyanebben a medencében tapasztalt értékeket (0,9-1,8 g/m2; Specziár és Bíró P. 2000). A Balaton nyugati területeinek (G, K és M) nagy átlagos biomasszája ellenére a legtöbb egyed a keleti, Siófoki-medencéből (A és E) került elő. Ez a jelenség jól magyarázható a fentebb már leírtakkal, miszerint az A és az E szelvényekre a kisebb méretű és ezáltal kisebb tömegű, P. choreus, és T. punctipennis és a M. tener gr., míg a G, a K és az M szelvényekre a nagy testű és ezzel együtt nagyobb tömegű, C. balatonicus dominanciája jellemző. Ennek tükrében megállapíthatjuk, hogy a Balatonban összességében az árvaszúnyogok biomasszájának legnagyobb hányadát a C. balatonicus adta. Az árvaszúnyogok térbeli eloszlását feltételezhetően befolyásoló biotikus és abiotikus tényezőkről pontosabb adatokkal a 2012 nyarán vett minták feldolgozását követően tudunk beszámolni. 2. Tisza-menti holtmedrek növényzet közt élő árvaszúnyog-együtteseinek vizsgálata Anyag és módszer A mintavételeinkre három holtág (Boroszló-kerti-Holt-Tisza, Hordódi-Holt-Tisza, Három-ágú), három különböző növényállományából (Ceratophyllum-, Trapa- és Nymphaeaállományok), három hónapban (június, július, augusztus) került sor. A mennyiségi vizsgálatokhoz valamennyi mintavételi helyen közel azonos tömegű növényt emeltünk ki háromszori ismétléssel. A mintázott növényállományok ugyan nem voltak minden esetben monospecifikusak, de mindig egy-egy növényfaj dominanciájával voltak jellemezhetőek. Emellett a minatvételekkor törekedtünk arra, hogy azok az állományok belsejéből, viszonylag „tiszta” (minél kevésbé kevert) foltokból történjenek. A növények közül laboratóriumban, lehetőleg még élő állapotban (24 órán belül) válogattuk ki az állatokat. A mintaválogatásnál figyelmet fordítottunk arra, hogy a döntően a növények szárában és levelében, az epidermisz alatt élő, aknázó életmódú egyedek is előkerüljenek. A mintaválogatást követően a növényeket szárítószekrényben tömegállandóságig 90°C-on szárítottuk, majd lemértük a száraz tömegüket. Vizsgálataink során egyrészt arra voltunk kíváncsiak, hogy a kisléptékű mintázatok (mintaegységek közötti), a növényfajok, a holtmedrek és a mintavételi hónap milyen mértékben járulnak hozzá a fajgazdagság, a relatív abundancia és a gyakori árvaszúnyogfajok egyedsűrűségében megfigyelhető variabilitáshoz. Másrészt, hogy miként oszlik meg a teljes árvaszúnyog fajgazdagság ( diverzitás) az additív mintán belüli () és a hierarchikus térbeli (minták, növények és holtmedrek), illetve időbeni (hónap)  komponensek között. Eredmények és értékelésük Összességében 3 alcsaládba tartozó (Tanypodinae: 4, Orthocladinae: 4, Chironominae: 23) 31 árvaszúnyogtaxont azonosítottunk A növényzet közt élő árvaszúnyog-együtteseket

négy taxon dominanciája jellemzte, ezek: a Paratanytasus sp. (23,28%), a Dicrotendipes lobiger (16,94%), az Endochironomus tendens (16,19%) és a Dicrotendipes tritomus (10,23%) voltak. Eredményeink alapján az előkerült árvaszúnyog-együttesek fajgazdagsága a Boroszlókerti-Holt-Tiszában, a júniusi mintákban és az összetett felépítésű Ceratophyllum demersum állományokban volt a legnagyobb. Hasonlóképpen az árvaszúnyogok legnagyobb egyedsűrűségét szintén a Ceratophyllumállományokban tapasztaltuk, mind a közösséget, mind a gyakori fajok többségét illetően. Az egyetlen kivételt a gyakran aknázó életmódú Endochironomus tendens jelentette, amely a Trapa-állományokat részesítette előnyben. A holtmedrek közül a gyakori fajok többsége a Boroszló-kerti-Holt-Tiszából került elő legnagyobb mennyiségben, ugyanakkor a mintavétel idejére vonatkozóan nem tapasztaltunk egyértelmű összefüggést a legtöbb esetben. A árvaszúnyogok diverzitásának particionálása során azt tapasztaltuk, hogy a mintán belüli (α ) és minták közti (βminta) komponensek részesedése a vártnál kisebb volt. Ezzel szemben a holtmedrek közötti (βholtmeder) és az időbeni (βhónap) komponensek szerepe nagyobb volt a fajgazdagság alakításában. Eddigi eredményeinket egy kéziratban foglaltuk össze: Tóth, M. – Árva, D. – Nagy, S.A. – Specziár, A.: Distribution of species diversity and abundance of plant-dwelling chironomids across hierarchical habitat and seasonal scales in the oxbow lakes of River Tisza. (benyújtva: Fundamental and Applied Limnology) Irodalom Ali, A. – Barbato, L. – Ceretti, G. – Della Sala, S. – Riso, R. – Marchese, G. – D’Andrea, F 1992: Efficacy of two temephos formulations against Chironomus salinarius (Diptera: Chironomidae) in the saltwater lagoon of Venice, Italy. – Journal of the American Mosquito Control Association 8: 353–356. Armitage, P. – Cranston, P.S. – Pinder, L.C.V. (edits.) 1995: The Chironomidae. The biology and ecology of non-biting midges. – Chapman & Hall, London, XII + 572 pp. Berczik Á. – Nosek J. 1997: Gerinctelen állatok kutatása a Balatonon. In: Salánki J. & Nemcsók J. (szerk.): A Balatonkutatás eredményei 1981–1996. – MTA Veszprémi Területi Bizottsága és MeH BT, Veszprém, p. 137–172. Biró, K. 1972: Állatok elkülönítése üledékmintákból cukoroldat segítségével. In: Stelczer K. – Benedek P: Vízminőségi és víztechnológiai kutatási eredmények. – Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet IV. Vízminőségi és Víztechnológiai Főosztály, Budapest 2: 83–88. Dévai, Gy. 1988: Emergence pattern of chironomids in Keszthely-basin of lake Balaton (Hungary). – Spixiana 14: 201–211. Dévai, Gy. 1993: Production studies on the larvae of Chironomus balatonicus. – Abstracta Botanica 17: 261–265. Hirabayashi, K. – Okino, T. 1998: Massive flights of chironomid midge nuisance insects around a hypereutrophic lake in Japan: A questionnaire survey of tourists. – Journal of the Kansas Entomological Society 71/4: 439–446. Sæther, O.A. – Spies, M. 2004: Fauna Europaea: Chironomidae. In: Jong, H., de (edit.): Fauna Europaea: Diptera, Nematocera. – Fauna Europaea version 1.5, http:// www.faunaeur.org Specziár, A. 2008: Life history patterns of Procladius choreus, Tanypus punctipennis and Chironomus balatonicus in Lake Balaton. – Annales de Limnologie - International Journal of Limnology 44: 181–188.

Specziár, A. – Bíró, P. 1998: Spatial distribution and short-term changes of benthic macrofauna in Lake Balaton (Hungary). – Hydrobiologia 389: 203–216. Specziár A. – Bíró P. 2000: Az üledéklakó árvaszúnyog (Diptera, Chironomidae) fauna területi megoszlása és rövid távú változásai a Balatonban 1995 és 1998 között. – Állattani Közlemények 85: 93–107. Specziár, A. – Vörös, L. 2001: Long term dynamics of Lake Balaton's chironomid fauna and its dependence on the phytoplankton production. – Archive für Hydrobiologie 152: 119–142. Tóth M. – Árva D. – Móra A. 2011: A Balaton nyíltvízi bentikus makrogerinctelenjeinek gyűjtésére használt mintavevők összehasonlítása. – Hidrológiai Közlöny 91/6: 104– 107. Vallenduuk, H.J. – Moller Pillot, H.K.M. 2002: Key to the larvae of Chironomus in Western Europe. – Privately published, Lelystad, 20 pp. Vallenduuk, H.J. – Morozova, E. 2005: Cryptochironmus. An identification key to the larvae and pupal exuviae in Europe. – Lauterbornia 55: 1–22. Wiederholm, T. 1989: Chironomidae of the Holarctic region. Keys and diagnoses. Part 3. Adult males. – Entomologica Scandinavica Supplement 34: 1–532.

A Hydropsyche saxonica tegzesfaj különböző földrajzi helyekről származó populációinak genetikai (RAPD) vizsgálata elkezdődött, jelenleg a megfelelő markerek keresése zajlik. 2012-ben folytattuk a Torna-patakon és Marcalon lezajlott vörösiszap-szennyezés hatásainak vizsgálatát. A két vízfolyás öt mintavételi helyén követtük nyomon a makroszkopikus gerinctelen együttesek változását, szezonális mennyiségi mintavételek alapján. Az őszi minták feldolgozása folyamatban van. A tavaszi és a nyári minták, valamint a 2010-es és 2011-es adatok alapján az érintett szakaszokon a makrogerinctelen együttesek jelentős változásokat mutatnak, amelyekből az élőhelyek fokozatos regenerálódására következtethetünk.

9. sz. melléklet

Genetikai változatosság vizsgálatok állat csoportokon

Genetikai változatosság vizsgálatok állat csoportokon Pénzes Zsolt, Bihari Péter és Raskó István SZBK Genetika Intézet A pályázatban rögzített munkatervnek megfelelően egy csoportot részletesen elemeztünk (Gobio gobio fajkomplex), illetve megkezdődtek a RAPD vizsgálatok. Emellett elkezdődött az előző évben optimalizált mikroszatellit primerekkel az Umbra krameri genetikai változatosságának elemzése is a pályázat keretein belül, azonban ezt nem a mi laborunk végzi.

Hazai Gobio populációk genetikai változatossága A genetikai változatosságot két különböző módszerrel becsültük: AFLP-vel és szekvenálással. Laborunk ez utóbbit végezte. Mendel és mtsai (2008) eredményeiből indultunk ki, az általuk leközölt PCR primereket használtuk. A módszerek optimalizálása 2 populáció 10 egyedén történt, amely alapján végül kizárólag a mitokondriális kontroll régió (CR) 651 bázispárnyi szakaszának szekvenálása mellett döntöttünk. Ennek oka egyrészt az, hogy ez a régió mutatta a nagyobb változatosságot. Tipikus faji szint alatti, populációk közötti változatosságból kiindulva értékelhető szekvencia diverzitásra számítottunk. Másrészről ez kiegészül a jelentős változatosságot mutató AFLP-vel, amelyről feltételezzük, hogy a teljes genomot mintázza. Mivel a szekvenciák elemzésére (a multilokuszos AFLP-hez képest mindenképpen) jól bevált modellek állnak rendelkezésre, a két megközelítési mód jól kiegészíti egymást. Harmadrészt célunk minél több egyed szekvenálása volt (lelőhelyenként legalább 9-10 a populáción belüli változatosság becsléséhez), ezért döntési szempont volt az is, hogy a kiválasztott régió egy PCR reakcióval átfogható legyen. Mindezek alapján eddig 17 haplotípust azonosítottunk, a 168 egyedre meghatározott CR szekvenciák alapján. A DNS módszerek protokollját a 1. Függelék tartalmazza. Ez a mintanagyság alkalmas szekvencia-távolságokon alapuló régió és populáció szintű elemzésekre (populáció szerkezet, haplotípus hálózatok). A kiértékelés folyamatban van, a terveknek megfelelően az eredményeket az utolsó évben publikáljuk, illetve a részeredmények már bemutatásra kerültek különböző fórumokon (Takács Péter). Az előzetes eredmények alapján néhány további populációból újabb egyedek szekvenálására is szükség lehet a megfelelő statisztikai erő eléréséhez. Az eredményeket a 2. Függelék szemlélteti.

RAPD: Hydropshyche A rendelkezésünkre bocsátott tegzes minták alapján célunk a populáción belüli és populációk közötti változatosság kvalitatív összehasonlítása volt RAPD módszerrel, a pályázatnak megfelelően. A módszer korlátaiból adódóan nem terveztünk részletes elemzést. Mindamellett költség-hatékony megoldást jelent, és így jó kiegészítés lehet egyéb, specifikusabb (és költségesebb) módszerek vagy például morfometriai elemzések mellé. A DNS munkák protokollját, primerek szekvenciáját a 3. Függelék tartalmazza (Watanabe és Omura 2007 alapján). Első lépésben a rendelkezésre álló 20 primer közül megpróbáltuk kiválasztani azokat, amelyek a tegzes mintákra működnek. Ehhez 6 mintát (t1, t2, t16, t17, t28, t29) használtunk és a primereket először önállóan (hármas, vagy négyes csoportokban), majd az alábbi kombinációkban teszteltük: 1. PCR mix: OPA01 és OPA04 primerek 2. PCR mix: OPA02 és OPA05 primerek 3. PCR mix: OPA03 és OPA06 primerek 4. PCR mix: OPA07 és OPA11 primerek 5. PCR mix: OPA08 és OPA12 primerek 6. PCR mix: OPA09 és OPA13 primerek

7. PCR mix: OPA10 és OPA14 primerek 8. PCR mix: OPA15 és OPA18 primerek 9. PCR mix: OPA16 és OPA19 primerek 10. PCR mix: OPA17 és OPA20 primerek. Az 1-7 primer kombinációkkal kaptunk pozitív eredményt, azaz értékelhető változatosságot. Az OPA03 + OPA06 primerkombináció eredményezte a legtöbb fragmentumot (4. Függelék), az alábbi eredmények is kizárólag erre vonatkoznak. A 14 egyedre összesen 14 különböző fragmentumot azonosítottunk, amely alapján bináris adatmátrixot képeztünk (ahol az 1 érték a fragmentum jelenlétére, a 0 érték pedig annak hiányára utal egy adott mintában). Az ábra az UPGMA módszerrel és Dice távolsággal kapott dendrogramot szemlélteti, a számításokat R környezetben (http://www.R-project.org/) végeztük.

Eredmények alapján nincs evidencia a lelőhelyek egyértelmű elkülönülésére, a három köröshegyi mintát kivéve.

Hivatkozások Mendel et al (2008) Molecular phylogeny of the genus Gobio Cuvier, 1816 (Teleostei: Cyprinidae) and its contribution to taxonomy. Molecular Phylogenetics and Evolution 47:1061–1075 Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T (1988) Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press. Watanabe K, Omura T (2007) Relationship between reservoir size and genetic differentiation of the stream caddisfly Stenopsyche Marmorata. Biological Conservation 136:203–211.

Függelék 1. Gobio: DNS izolálás, PCR, szekvenálás A DNS kivonása az alkoholban tárolt mintákból fenol alapú protokollal történt (Sambrook et al, 1988). A CR régió felszaporításához felhasznált PCR primerek: CR159 (CCC AAA GCA AGT ACT AAC GTC) és CR851 (TGC GAT GGC TAA CTC ATA C). A PCR reakcióelegy (25 μl): 0.2 μl 5U/μl Taq DNS polimeráz (Fermentas), 2.5 μl 10X Taq puffer, 1.7 μl MgCl2 (25 mM), 0.2 μl dNTP-k (10 mM), 0.3 μl mindegyik primerből (20 μM), 2.0 μl templát DNS, 17.8 μl tisztított desztillált víz. A PCR program (MJ Research PTC-200 készüléken): 95 °C 1 perc, majd 37 ciklus (94 °C 45 s, 52 °C 30 s, 72 °C 45 s), majd 72 °C 8 perc. A PCR terméket 1% agaróz gélen tisztítottuk Millipore Ultrafree-DA DNA extraction kit felhasználásával. A PCR termék szekvenálása közvetlenül történt az MWG- Biotech AG (http://www.mwgbiotech.com) szolgáltatónál. 2. Gobio haplotípusok genealógiája. Az ábra egy Bayes módszerrel elvégzett filogenetikai rekonstrukció eredményét szemlélteti, ahol a CR nevűek a saját haplotípusaink (részeredmény).

3. RAPD protokoll A teljes genomi DNS izolálása egy CTAB alapú módszerrel történt. A DNS mintákat ezt követően -20 °C-on tároltuk felhasználásig és a felhasználások között is. A RAPD PCR reakcióelegy (10 μl végtérfogatban): 0.2 μl 5U/μl Taq DNS polimeráz (Thermo Scientific), 1

μl 10X Taq puffer, 0.65 μl MgCl2 (25 mM), 0.2 μl dNTP (10 mM), 0.15 μl primer (20 μM), 1.5 μl templát DNS és 6.25 μl desztillált MQ víz. A PCR program a következő volt (Watanabe és Omura, 2007 alapján módosítva): 94 °C 2 perc, majd 45 ciklus (94 °C 30 s, 35 °C 30 s, 72 °C 60 s), végül 72 °C 10 perc. A PCR termékeket 1% agaróz gélen TBE pufferben futtattuk 40-60 V feszültség mellett. A DNS festéshez etidium-bromidot használtunk. Azokról a gélekről, melyeken látszik PCR termék digitális fényképezőgéppel fényképeket készítettünk, az adatmátrix ez alapján készült. Primerek (OPA01 – OPA20 oligo kit, Eurofins MWG Operon): OPA01: CAGGCCCTTC OPA02: TGCCGAGCTG OPA03: AGTCAGCCAC OPA04: AATCGGGCTG OPA05: AGGGGTCTTG OPA06: GGTCCCTGAC OPA07: GAAACGGGTG OPA08: GTGACGTAGG OPA09: GGGTAACGCC OPA10: GTGATCGCAG OPA11: CAATCGCCGT OPA12: TCGGCGATAG OPA13: CAGCACCCAC OPA14: TCTGTGCTGG OPA15: TTCCGAACCC OPA16: AGCCAGCGAA OPA17: GACCGCTTGT OPA18: AGGTGACCGT OPA19: CAAACGTCGG OPA20: GTTGCGATCC 4. RAPD kiértékelése Az ábrán egy OPA03 és OPA06 primer kombinációval kapott gél fotóját látjuk. A gélek szélén és közepén minden esetben markereket (méret standard) alkalmaztunk, amely segítségével könnyebb a fragmentumokat (PCR termékeket) azonosítani. Az összes többi sáv a gélen egy-egy egyednek felel meg, vagyis az egyedek elemzett tulajdonsága az egyes fragmentumok megléte (és hiánya, a kiértékeléshez használt módszertől függően).

10. sz. melléklet

A lápi póc, a fenékjáró küllő morfometriai és genetikai vizsgálata Magyarország vizeiben, a Marcal folyó vörösiszap-szennyezésének következményei a halállomány diverzitására Kiegészítések az árvaszúnyogok (Chironomidae) és a Hydropsyche saxonica populáció genetikai jellemzésével kapcsolatban Közlemények: A. Specziár, P. Takács, I. Czeglédi, T. Erős: The role of the electrofishing equipment type and the operator in assessing fish assemblages in a non-wadeable lowland river. Fisheries Research 125-126 (2012) 99-107. Péter Takács: Morphometric differentiation of gudgeon species inhabiting the Carpathian Basin. Ann. Limnol. – Int. J. Lim. 48 (2012) 53-61. Kézirat: A. Specziár, Á.I. György, T. Erős: Within-lake distribution patterns of fish assemblages: the relative role of spatial, temporal and random environmental factors in assessing fish assemblages with gillnetting in a large and shallow temperate lake. p. 37.

Halbiológiai kutatások A kutatások a kényszerpihenőt követően, a támogatások újbóli megindulásával ismét visszatértek a terveknek megfelelő mederbe. Minden téren jelentős előrehaladást értünk el. Vizsgáltuk a „fenékjáró” küllő és a lápi póc hazai állományait, azok életfeltételeit, ökológiai jellemzőit és legfőképpen genetikai diverzitását vizsgáltuk. A genetikai mintákat megküldtük a SZBKI kutatóinak. A hazai küllőpopulációk részletes morfológiai és genetikai elemzése alapján nagyon valószínű, hogy az eddig fenékjáró küllőként ismert faj minimum két faj a valóságban. Éles elkülönülést mutatnak a Dunától keletre és nyugatra eső populációk, ugyanakkor hibrid állományok létezése se zárható ki. Végső következtetések a genetikai vizsgálatok befejezése után hozhatóak meg. A magyarországi kisvízfolyásokban karakterisztikus fajnak tekinthető küllő-félék taxonómiai helyzetét tisztázó publikáció kéziratban van, benyújtása SCI folyóiratba a 2013-as év első negyedévében várható. A témában egy SCI közlemény jelent meg: Takács (2012, IJL). A 2012. évben különös figyelmet szenteltünk a lápi póc magyarországi elterjedés mintázatának feltárására. Felméréseink során elsődleges célunk az volt, hogy az irodalmi adatok alapján átfogó képet kapjunk a lápi póc recens elterjedés mintázatáról. Az élőhelyek környezeti adottságainak vizsgálatával szeretnénk pontosabb képet kapni a faj környezeti igényeiről, illetve a faj elterjedését meghatározó tényezők szerepéről. Felméréseink eredményei alapján elmondhatjuk, hogy az összes szakirodalmakban megjelölt régióból sikerült kimutatnunk a faj jelenlétét. Jelentős új faunisztikai eredménynek tudható be, hogy a fajt sikerült kimutatnunk Magyarország ÉNY-i régiójából (a Szigetközből és a Hanságból) holott a faj elterjedésével foglalkozó munkák ebből a régióból már eltűntnek tekintették. Jelentős változásokat találtunk a faj abundancia viszonyaiban az ország keleti régióiban. A szakirodalmi közlések adataihoz képest a lápi póc állományainak jelentős csökkenése figyelhető meg a tiszai vízgyűjtőn található lelőhelyeken. Ez a negatív tendencia az élőhelyek degradációja mellett valószínűleg az adventív amurgéb (Percottus glennii) előretörésének tudható be. A faunisztikai vizsgálatokkal egyidőben szövetminták begyűjtésére is sor került. A minták feldolgozása a 2012. év végén kezdődött meg. A DNS kivonása 7 régió 32 mintavételi helyről származó 375 egyed szövetmintájából történt meg. A tervezett populációgenetikai vizsgálataink elsődleges célja az, hogy feltárjuk az állományok közötti szegregáció, illetve az állományokon belüli beltenyésztettség mértékét. A genetikai vizsgálatokat 8 mikroszatellit marker felhasználásával, nemzetközi kooperáció keretében (Karl-Franzens University of Graz) 2013. év első felében fogjuk elvégezni. Eredményeinket SCI folyóiratban a 2013-as év második felében tervezzük. A lápi póccal kapcsolatosan még egy publikációt tervezünk, ebben a faj elterjedésmintázatát és abundancia viszonyait meghatározó biotikus és abiotikus környezeti tényezők szerepét szeretnénk feltárni. Vizsgáltuk a Balaton vízgyűjtőjének kisvízfolyásaiban a halközösségek diverzitásának téridőbeni variabilitását. Megállapítottuk, hogy a nagymértékű szezonális variabilitás miatt, ezen élőhelyek halközösségeinek diverzitása csak évente többszöri alkalommal végzett felmérések alapján becsülhető. A Marcal folyón, a vörösiszap szennyezést követően vizsgáljuk a halállomány diverzitásának változását a regenerációs folyamat során. Megállapítottunk, hogy mind a halak egyedszáma, mind diverzitása rohamos ütemben gyarapszik, a regeneráció igen gyors, elsősorban a befolyó kis vízfolyások felöl. Hátráltató tényező ugyanakkor, a Marcalon lévő duzzasztó, amely megakadályozza a Rába felöl a reofil fajok visszatelepülését, illetve kedvezőtlen a horgászati

tilalom időelőtti eltörlése és az élőhely idegen fajok telepítése. A témához kötődően külön vizsgálatsorozatot készítettünk a mintavételhez rendelhető esetleges hibák jelentőségének felderítésére. Teszteltük, hogy a mintákban megfigyelhető variabilitás milyen arányban köthető a vizsgálni kívánt tér-időbeni különbségekhez, illetve a mintavételhez használt halászgép és a gyűjtő személyében esetlegesen előforduló változásokhoz. Megállapítottuk, hogy a módszertani hatás mérsékelt tartományban mozog. A témában egy SCI közlemény készült: Specziár et al. (2012, FR). Vizsgáltuk a balatoni halállomány diverzitásának és mennyiségi viszonyainak tavon belüli változékonyságát érintő tér-időbeni faktorok relatív jelentőségét. A több éves, változatos szezonális, térbeli, hőmérsékleti és zavarossági viszonyok között gyűjtött minták elemzése alapján a kopoltyúhálós minták variabilitása leginkább a halak vízoszlopon belüli rétegzettségével függ össze, élesen elkülönülnek a fenék és a felszíni régiót alkotó együttesek. A halállomány horizontális tagolódása ennél jóval kisebb mértékű. Ugyanakkor, a halak viselkedését és a kopoltyúháló hatékonyságát befolyásoló hőmérséklet és zavarosság ilyen széles léptékben alig kimutatható hatással bírt. Amennyiben azonban csak a nyíltvíz felszíni rétegét vizsgáljuk, a minták variabilitásának fő okának már a zavarosság lép előtérbe. A témában 1 SCI közlemény került elfogadásra: Specziár et al. (in press, JFB). Vizsgáljuk a Balaton nyílt vízi üledékében élő árvaszúnyog együttesek hosszú távú változásait a trofikus grádiens mentén. Az árvaszúnyogok dominancia viszonyai alapján a Balaton két területre osztható. A félszigettől nyugatra eső medencékben (Szemesi-, Szigligetiés Keszthelyi-medence) a Chironomus. balatonicus dominanciája a jellemző, ezzel szemben a Tihanytól keletre található Siófoki-medencében a Procladius choreus, Tanypus punctipennis és a Microchironomus tener gr. egyedei fordultak elő legnagyobb mennyiségben (részletes jelentés mellékelve). Vizsgáltuk, miként oszlik meg az üledéklakó árvaszúnyog lárvák diverzitása a főbb környezeti grádiensek mentén a Balatonban. A tó teljes területén elosztva 128 mintát gyűjtöttünk a nyíltvíztől, a partmenti régió legegyedibb élőhelyeiig. A felvett háttérváltozók magukba foglalnak vízkémiai, üledékszerkezeti, táplálékellátotsági, pozicionálás, ember általi bolygatást, szélnek kitettséget stb. tényezőket. a vizsgálatok során arra keresünk válaszokat, hogy miként befolyásolják ezen környezeti paraméterek az árvaszúnyog közösség szerkezetét, illetve az egyes fajok denzitását. Szintén vizsgáljuk, miként változik a fajszám az egyes környezeti gradiensek mentén, illetve, hogy a teljes kimutatott diverzitáson belül milyen szerepe van az egyes élőhely típusoknak, különösképpen, a veszélyeztetett, relatíve csekély kiterjedésű természetközeli állapotú part menti élőhelyeknek. Ezen kutatások egy PhD téma tárgyát is képezik, a minták feldolgozása folyamatban van, az eredmények publikálása 2013ban várható. Vizsgáltuk a tiszai holtmedrek árvaszúnyog-együtteseinek diverzitását befolyásoló tényezők viszonylagos szerepét. Az eredmények alapján a holtmedrek növényzethez kötődő árvaszúnyog együttesein belüli dominancia viszonyokat az állományt alkotó növényfaj befolyásolta leginkább, míg a szezonalitásnak és a holtmedrek közötti eltéréseknek kisebb volt a jelentősége. Ugyanakkor, az árvaszúnyog közösség teljes fajdiverzitását a holtmedrek és a mintavételi hónaphoz kapcsolható béta diverzitás komponens a vártnál sokkal jobban befolyásolta. Vagyis, ha a teljes diverzitás feltárása, illetve monitorozása a cél, akkor e két skála mentén kell a mintavételi intenzitást növelni elsősorban. A témában egy SCI közlésre szánt kézirat készült Tóth et al. (submitted, FAL).

A Hydropsyche saxonica tegzesfaj különböző földrajzi helyekről származó populációinak genetikai (RAPD) vizsgálata elkezdődött, jelenleg a megfelelő markerek keresése zajlik. 2012-ben folytattuk a Torna-patakon és Marcalon lezajlott vörösiszap-szennyezés hatásainak vizsgálatát. A két vízfolyás öt mintavételi helyén követtük nyomon a makroszkopikus gerinctelen együttesek változását, szezonális mennyiségi mintavételek alapján. Az őszi minták feldolgozása folyamatban van. A tavaszi és a nyári minták, valamint a 2010-es és 2011-es adatok alapján az érintett szakaszokon a makrogerinctelen együttesek jelentős változásokat mutatnak, amelyekből az élőhelyek fokozatos regenerálódására következtethetünk. Közlemények Specziár A., Takács P., Czeglédi I., Erős T. 2012. The role of the electrofishing equipment type and the operator in assessing fish assemblages in a non-wadeable lowland river. Fisheries Research 125-126: 99-107. IF: 1.586 Specziár A., György Á. I., Erős T. 2013. The relative role of spatial, temporal and random environmental factors in assessing fish assemblages with gillnets in a large and shallow temperate lake. Journal of Fish Biology. In press. IF: 1.685 Takács P. 2012. Morphometric differentiation of gudgeon species inhabiting the Carpathian Basin. Annales de Limnologie – International Journal of Limnology 48: 53-61. IF: 0.930 Takács P., Specziár A., Czeglédi I., Bíró P., Erős T. 2012. A Marcal halfaunája a vörösiszap szennyeződés után. Hidrológiai Közlöny 92: 75-77. Tóth M., Árva D., Nagy S. A., Specziár A. Distribution of species diversity and abundance of plant-dwelling chironomids across hierarchical habitat and seasonal scales in the oxbow lakes of River Tisza. Benyújtva: Fundamental and Applied Limnology IF: 1.145 Előadások: Takács Péter, Specziár András, Czeglédi István, Bíró Péter, Erős Tibor: A Marcal halfaunája a vörösiszap szennyeződés után - „Aktuális kutatások az MTA Ökológiai Kutatóközpontban” - előadóülés, Természettudományi Múzeum, Budapest, 2012. január 12. Takács Péter, Csoma Eszter, Pénzes Zsolt, Bihari Péter, Erős Tibor, Specziár András, Szivák Ildikó, Bíró Péter: A magyarországi küllőfajok (Gobioninae) taxonómiai helyzete – 13. Kolozsvári Biológus Napok, Kolozsvár, Románai, 2012. március 30-31. Takács Péter, Csoma Eszter, Bihari Péter, Pénzes Zsolt, Erős Tibor, Szivák Ildikó, Bíró Péter: Küllőfélék (fam.: Cyprinidae, genus: Gobio) magyarországi állományainak genetikai differenciálódása - „Egy új korszak kezdetén: Molekuláris biológiai módszerek az ökológiai- és taxonómiai kutatás szolgálatában” Tudományos ülés, MTA Székház, Felolvasóterem, Budapest, 2012. május 14. Takács Péter, Erős Tibor, Sály Péter, Specziár András, Bíró Péter: A balatoni vízgyűjtő halfaunájának értékelése és a befolyókon tapasztalt hidrobiológiai problémák bemutatása – XXXVI. Halászati Tudományos Tanácskozás Szarvas, 2012. május 23-24. Takács, Péter; Csoma, Eszter; Pénzes, Zsolt; Bihari, Péter; Erős, Tibor; Specziár, András; Szivák, Ildikó; Bíró, Péter: Cryptic Gobio species in Hungarian streams? – ECFF 2012 -

Ecology & Conservation of Freshwater Fish, Vila Nova de Cerveira, Portugália, 2012. május 28 - június 2. Takács Péter, Erős Tibor, Sály Péter, Specziár András, Bíró Péter: A balatoni vízgyűjtőn tapasztalt hidrobiológiai problémák bemutatása – LIV. Hidrobiológus Napok, Tihany, 2012. október 3-5. Takács Péter, Specziár András, Bíró Péter, Erős Tibor: A Marcal halfaunájának regenerációja a vörösiszap szennyeződés után – 8. Pannon Tudományos Nap, Nagykanizsa, 2012. október 18. Takács Péter: Vízminőségi helyzet és kilátások. - A befolyók hatása -„A Balaton helyzete és kilátásai regionális szemmel” c. konferencia, Balatonmáriafürdő, 2012 november 16.

KÁRPÁT-MEDENCEI KÜLLŐFAJOK MORFOMETRIAI VIZSGÁLATA MORPHOMETRIC RESEARCH ON GUDGEON SPECIES INHABITING THE CARPATHIANBASIN TAKÁCS Péter MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézete, Tihany, [email protected] Kulcsszavak: Gobio, Romanogobio, diszkriminanciaanalízis Keywords: Gobio, Romanogobio, discriminant analysis Összefoglalás A magyarországi vizekben élő küllőfajok rendszertana jelentősen átalakult az utóbbi években. A 2007-ben megjelent Handbook of European Freshwater Fish című könyv szerzői szerint a fenékjáró küllő (Gobio gobio). nem él a Kárpát-medencében. Helyette két másik küllőfajt említenek, melyek elterjedési területének határvonalát a Duna képezi. Szerintük a Dunától keletre a Gobio carpathicus, a Dunában és attól nyugatra a Gobio obtusirostris honos. Jelen munka célja, hogy klasszikus morfometriai mérések segítségével meghatározza a magyarországi küllőfajokat elkülönítő legfontosabb testparamétereket. Egy-egy küllőegyeden összesen 23 változót mértünk, amelyből a statisztikai elemzéshez 21-et használtunk fel. Vizsgálataink során több mint 700 múzeumi gyűjteményben található konzervált egyed több mint tizenötezer adata került rögzítésre. Az adatokat diszkriminancia-analízissel és korrelációanalízissel elemeztük. Eredményeink rámutatnak arra, hogy a szakirodalmi ajánlások alapján felvett paraméterekkel a felpillantó, a homoki és a halványfoltú küllő jól elkülöníthető egymástól. Viszont a korábban Gobio gobio néven nyilvántartott faj tiszai vízgyűjtőről származó és dunántúli vizekből előkerült állományai a felhasznált morfometriai változók segítségével nem különíthetőek el megbízhatóan. Az egyes merisztikus bélyegek statisztikai elemzése sem mutatott eltérést a két csoport között. A morfometriai vizsgálatokkal lehet ugyan különbséget tenni a Gobio nembe tartozó faj/fajok kelet- és nyugat-magyarországi állományai között, de véleményünk szerint ezek nem faji szintű különbségek, hanem az állományok nagy távolsága miatt kialakuló genetikai izoláció megnyilvánulásai. Summary The taxonomy of the Gobioninae family changed considerably in the last decade. The recent identification keys do not mention the Gobio gobio any more, but shows two new species, G. carpathicus and G. obtusirostris from the Carpathian Basin.The G. carpathicus described from the eastern part of the Carpathian basin, the G. obtusirostris is native in the Transdanubian region. The border between the distribution areas of these gudgeons formed by the Hungarian Danube section. The aim of present study was to identify the morphometric differences among the gudgeon species inhabiting the Carpathian Basin having special regard to the „species” classified into the Gobio genus. For statistical analyses more than 15000 morphometric data of 733 conserved specimens of museum collections measured. 23 morphometric parameters were measured on each specimens. These variables were standardised by the standard lengths. The results of the discriminant analysis showed significant differences among the Romanogobio species, but remarkable lower distinction was found between the two Gobio stocks originated from the eastern and western regions of the Carpathian Basin. The measured meristic parameters did not show significant differences in the case of two stocks either. Our results may indicate that these differences between the Gobio stocks are not means species level differentiation. Maybe the isolation by distance is the main reason of the morphologic differentiation.

Bevezetés A küllőfélék (Gobioninae) alcsaládja a pontyfélék (Cyprinidae) családján belül egy különálló csoportot alkot. Legnagyobb fajszámmal a Távol-Keleten találhatjuk meg, de az európai vizekben is szép számmal élnek képviselőik. Sokáig egyetlen genus volt ismert az európai vizekből, az összes őshonos fajt a Gobio genusba sorolták. Majd főleg csonttani eltérések alapján a 20. század végén egy új genust (Romanogobio) hoztak létre (Naseka 1996a,b; Naseka & Bogutskaya 1998; Naseka & Poznjak 2000; Bogutskaya & Naseka 2004), és számos

európai előfordulású fajt ebbe a csoportba soroltak át. Az európai küllőfajok recens taxonómiai státuszáról Nowak és munkatársai (2008) átfogó áttekintést nyújtanak. A kétezres évek elejéig magyarországi vizekből négy küllőfajt ismertünk, melyek közül három tartozik a Romanogobio nembe. Ezzel szemben Kottelat és Freyhof (2007) szerint a Kárpát-medencében nem él fenékjáró küllő (Gobio gobio), viszont helyette két korábban leírt, de addig csak a Gobio gobio szinonimájaként, illetve alfajaként számon tartott fajt említ. A szerzők szerint a Tisza vízgyűjtőjén egyedüli Gobio-faj a Gobio carpathicus, amelyet Vladykov (1925) Gobio gobio carpathicus néven alfajként írt le. Jászfalusi (1951) a tiszai vízgyűjtőn található elszórtan pettyezett uszonyú „küllőváltozatot” szintén a Gobio gobio carpathicus alfajaként említi. Berinkey (1962) szerint, megerősítve Bănărescu (1954) megállapítását, ez az alfaj csak a Tisza vízrendszerében található meg. Kottelat és Freyhof (2007) szerint a másik magyarországi Gobio-faj a Gobio obtusirostris, amely a Duna felső és középső szakaszán, valamint a betorkolló jobb parti mellékvizekben honos. A Kárpát-medencei vizekben élő Gobio-fajok elterjedési területe között utóbbi szerzők szerint a Duna észak-déli folyása adja a határvonalat. A korábban fenékjáró küllőnek nevezett faj/fajcsoport a magyarországi dombvidéki jellegű kisvízfolyások szinte mindegyikében megtalálható (Harka & Sallai 2004), ezeknek a vízfolyásoknak az egyik karakterisztikus hala (Takács 2007; Sály 2009). Bükkaljai küllőállományokon végzett genetikai vizsgálatok szerint az egyes állományai nagymértékű genetikai különbségeket mutatnak (Takács et al. 2008). Ezek a jelentős különbségek főleg az állományok közötti korlátozott génáramlás miatt alakulhatnak ki. A korlátozott vándorlás miatt kialakuló beltenyészetek sok esetben helyi „változatok” kialakulását vonhatták maguk után. Ezt az elméletet támasztja alá az, hogy több publikációt is találhatunk e faj egy-egy speciális színváltozatáról, vagy más, az átlagostól eltérő jegyekkel jellemezhető állományairól (Endes 1991, 1994). Megjegyzem azonban, hogy fajhibridek előfordulása is feltételezhető. Így a nagyobb vízfolyásokból előkerülő, a szerzők által „speciális változatnak” tartott egyedek valamely Romanogobio genusba tartozó faj (valószínűleg a R. vladykovi) és a kisvízfolyások felső szakaszán domináns, de a nagyobb vízterekből kisebb egyedszámmal előkerülő G. gobio egyedek hibridjei is lehetnek. Az irodalmi adatok áttekintése során több olyan közlést is találtam, amely a fenékjáró küllő tiszai vízgyűjtőjén élő állományainak alfaji szintű elkülönítését javasolja (Jászfalusi 1951, Bănărescu 1954, Berinkey 1962), viszont egyetlen olyat sem, amely az állományok kelet-nyugat irányú elkülönülését faji szintű különbséggé emelné. A Kottelat és Freihof (2007) által leírt elkülönítő bélyegek a két faj esetében nagymértékű átfedést mutatnak, tehát nem alkalmasak a dunántúli, általuk G. obtusirostris, illetve a kelet-magyarországi, általuk G. carpathicus névvel illetett populációk elkülönítésére. Jelen munkámban múzeumi gyűjteményekben található küllőegyedeken végzett klasszikus morfometriai mérések segítségével szeretném bemutatni a kárpát-medencei vizekben előforduló küllőfajok közötti különbségeket. Különös figyelmet fordítva a Kárpát-medence keleti és a nyugati feléről származó, eddig G. gobio néven azonosított állományok esetleges eltéréseire. A mérések eredményeit többváltozós statisztikai elemzéssel értékeltem. Arra a kérdésre kerestem a választ, hogy találhatunk-e olyan jellegzetességet, amellyel mint határozóbélyeggel megbízhatóan elkülöníthetjük egymástól az egyes küllőfajokat, illetve a Kárpát-medence egyes részeiről gyűjtött Gobio-állományokat. Módszerek A morfometriai vizsgálatokat a budapesti Magyar Természettudományi Múzeum, a zirci Bakony Múzeum és a gyöngyösi Mátra Múzeum gyűjteményeiben található konzervált küllőegyedeken végeztem el. A konzerváció természetesen okoz változásokat az egyed testméreteiben, de jelen munkához kizárólag konzervált egyedek morfometriai adatait használtam fel, ezért feltételezhető, hogy a konzerváció minden csoportnál hasonló eltéréseket okozott. Természetesen szelektáltam a gyűjteményekben található egyedek között is, a morfometriai méréseket csak a jó megtartású példányokon végeztem el. A lemérendő paramétereket (1. ábra, 1. táblázat) szakirodalmi ajánlások alapján jelöltem ki (Berinkey 1966, Harka 1986). A morfometriai méréseket digitális tolómérővel végeztem, minden egyed esetében 23 testparaméter értékét rögzítettem. A múzeumi gyűjteményekben összesen 733 egyed testméretadatait mértem le. A gyűjteményekben található egyedszámok jól korrelálnak a fajok gyakoriságával. Legnagyobb egyedszámban (409db) a G. gobio faj egyedeit találtam a gyűjteményekben. A keleti országrészből 202, a nyugati ország-részből 207 egyed származott. Jóval kevesebb Romanogobio egyed volt a gyűjteményekben: R. vladykovi 128 db, R. kessleri 135db,.R. uranoscopus 61 db. Több esetben a gyűjtők által megadott faji besorolásokat is revideáltam, és ezt minden esetben feltüntettem a minták adatlapján. 4. ábra: A mért morfometriai paraméterek Fig. 1. Morphometric parameters measured

1. táblázat A mért morfometriai paraméterek rövidítései Table 1. Abbreviationsof the morphometric parameters measured. TL SL OH PRO POO IO Bajusz LC H AH HFA

Teljes testhossz LPC Total length Standard testhossz FKM Standard length Szemátmérő FMAG Eye diameter Preorbitális távolság MUH Preorbital distance Posztorbitális távolság HUH Postorbital distance Szemek közötti távolság HAUH Interorbital distance Bajuszhossz FAUH Length of barbel Fejhossz FH Caudal length Maximális testmagasság PD Maximum body depth Az anális nyílás és a hasúszó távolsága PA Distance between the anal aperture and anal fin Hasúszó és farokalatti úszó távolsága PPEC Distance between the anal and ventral fin Prepelvikus távolság PPL Prepelvic distance

Faroknyél hossza Length of caudal peduncle Faroknyél vastagsága Diameter of caudal peduncle Faroknyél magassága Minimum body depth Mellúszó hossz Length of pectoral fin Hátúszó magassága Depth of dorsal fin Hasúszó hossz Length of ventral fin Farokalatti úszó magassága Depth of anal fin Farokúszó hossza Length of caudal fin Predorzális távolság Predorsal distance Preanális távolság Preanal distance distance Prepektorális távolság Prepectoral distance

A morfometriai mérésekhez csak az 50 milliméternél nagyobb standard testhosszú egyedeket használtam fel. Hogy kiküszöböljem az egyedek különböző mértéből adódó eltéréseket, a lemért értékeket az átlagos standardtesthossz-értékekkel standardizáltam. A standardizálást a következő egyenlet felhasználásával végeztem el:

Madj = M (Ls / Lo)b Ebben Madj a „standardizált” testméret, M az eredeti testméret, Ls az adott csoportba tartozó egyedek standard testhosszainak átlaga, Lo az egyed standard testhossza.. A „b” hatványkitevő értékét minden egyes testméretre a log M és log Lo regressziós egyenesének meredeksége adja meg (Elliott et al. 1995). A standardizálás hatásosságát a standardizált változók és a standard testhossz korrelációanalíziseivel teszteltem. Az egyes lemért testméretek értékei között (pl.: az OH és a PA esetében) akár egy nagyságrend különbség is lehet. Az eltérésekből adódó hibákat kizárandó az adatsorokat logaritmikusan transzformáltam. Az így kapott, több mint 15000 adatot tartalmazó adatmátrixot diszkriminanciaanalízissel elemeztem. Az egyes csoportok közötti különbségeket ANOSIM-mel (ANalysis Of SIMlarity) teszteltem. A gyűjtők által fenékjáró küllőnek határozott faj egyedein (N=107) merisztikus bélyegeket is számoltam. A merisztikus jegyek közül az oldalvonalon lévő, az oldalvonal feletti és alatti pikkelyek számát, valamint a lágy úszósugarak számát vizsgáltam. A merisztikus bélyegek varianciáit Kruskal-Wallis teszttel vetettem össze. Eredmények Az adatstandardizálás hatékonyságának ellenőrzésére korrelációanalízissel vetettem össze az egyedek standard testhosszait, illetve a standardizált változókat. Az adatok összevetése egyik változó esetében sem adott szignifikáns korrelációt (p>0,05), így elmondható, hogy a módszerrel kiküszöböltük az egyedi testméretek különbözőségéből adódó eltéréseket.

5. ábra. A morfometriai mérések diszkriminancia‐analízisének ordinációja. Rövidítések: RU – Romanogobio uranoscopus, RK – R. kessleri, RV – R. vladykovi, „GG” Kelet – a Kárpát‐medence keleti feléből származó Gobio egyedek, „GG” Nyugat – a Kárpát‐medence nyugati feléből származó Gobio egyedek. Fig. 2. Plot of the discriminant analysis derived morphometric data.. Abbreviations: RU – Romanogobio uranoscopus; RK – R. kessleri; RV – R. vladykovi; „GG” Kelet – Gobio specimes from the eastern area of the Carpathian‐basin; „GG” Nyugat – Gobio specimes from the western area of the Carpathian‐basin

A standardizált adatokon elvégzett diszkriminanciaanalízis eredményei rámutatnak, hogy a felhasznált 21 morfometriai bélyeggel a magyarországi vizekben előforduló Romanogobio-fajok jól elkülöníthetőek egymástól (2. ábra). Esetükben az ábrán található ún. izodenzitási körök (amelyek az adott csoportba tartozó egyedek 95%át tartalmazzák) kis átfedést mutatnak. Az eddig fenékjáró küllőnek nevezett faj keleti és nyugati országrészből gyűjtött állományai viszont majdnem teljes átfedést mutatnak. A diszkriminanciaanalízissel nemcsak az egyes csoportok esetleges elkülönülését tudjuk vizsgálni, hanem az egyes változók elkülönítésben játszott szerepét is. Az analízis eredményei alapján (2. táblázat) a csoportok „globális” elkülönülésben szerepet játszó öt legfontosabb változó a faroknyél magassága (FMAG), a maximális testmagasság (H), a posztorbitális távolság (POO) a fejhossz (LC), valamint a bajusz hosszúsága (Bajusz). Az analízis segítségével arra is választ kaphatunk, hogy az egyes csoportok elkülönülését mely bélyegek okozzák. Az egyes változókhoz tartozó, origóból kiinduló vonalak iránya jelzi az egyes bélyegeknek az adott csoport elkülönülésében játszott szerepét. Így például a R. kessleri és R. uranoscopus többi csoporttól való elkülönülésében a faroknyél hossza (LPC), a faroknyél vastagsága (FKM) és a bajusz hossza (Bajusz) játssza a legfontosabb szerepet. A R. kessleri és a R. uranoscopus viszont a preorbitális távolság (PRO), a páros úszók hossza (MUH, HAUH) és a farokalatti úszó magassága (FAUH) alapján különböztethető meg. 2. táblázat Az egyes változók csoporton belüli illetve csoportok közötti variancia-megoszlása. Table 2. Within and among groups variations of the variables used.

Változó/ variable FMAG H POO IO LC Bajusz OH

Csoportokon belüli négyzetösszegek/ among group SSQ

Csoportok közötti négyzetösszegek/ within group SSQ

F-érték/ F-ratio

144.90 491.85 84.84 23.47 115.84 88.61 14.84

0.31 1.77 0.49 0.2 1.01 0.9 0.16

464.795 278.270 173.625 117.981 114.624 98.288 94.227

PRO PPEC MUH PD FAUH HAUH FKM LPC PA AH PPL HUH HFA FH

47.48 151.23 114.03 132.37 61.26 41.06 15.72 64.13 168.04 67.00 96.18 22.51 33.00 18.81

0.52 1.95 1.63 2.42 1.14 0.92 0.4 1.68 4.67 1.92 3.11 1.16 1.85 3.3

91.926 77.443 69.784 54.676 53.883 44.539 39.058 38.263 35.959 34.888 30.961 19.322 17.799 5.698

Az analízis lehetőséget nyújt a csoportosítás helytállóságának tesztelésére is. Ez úgy történik, hogy az analízis figyelmen kívül hagyja az eredeti csoportosítást, és az egyedeket csak a morfometriai sajátságaik alapján csoportosítja. Majd ezt a „prediktált” (előjelzett) csoportosítást veti össze az eredeti csoportosítással. Az eredmények alapján elmondható, hogy az analízis az általunk létrehozott csoportosítást 84,6%-ban helytállónak találta, és csak az eddig fenékjáró küllőnek nevezett faj keleti és nyugati csoportjai között végzett jelentősebb átsorolásokat az eredeti csoportosításhoz képest (3. táblázat). 3. táblázat. Az eredeti és a diszkriminanciaanalízissel végzett csoportosítások összevetése Table 3. Comparison of the original and the predicted group memberships Prediktált csoportosítás Predicted Group Membership

Eredeti besorolás original ranking "GG" Kelet/East Egyedszám/ "GG" Nyugat/West specimen GV number GK GU "GG" Kelet "GG" Nyugat Százalék/ GV percent GK % GU

202 207 128 135 61 100 100 100 100 100

"GG" Kelet/E

"GG" Nyugat/W

GV

GK

GU

148 28 7 1 0 73.3 13.5 5.5 0.7 0.0

48 174 6 0 0 23.8 84.1 4.7 0.0 0.0

6 5 111 5 0 3.0 2.4 86.7 3.7 0.0

0 0 4 129 3 0.0 0.0 3.1 95.6 4.9

0 0 0 0 58 0.0 0.0 0.0 0.0 95.1

Az egyes csoportok különbözőségét (eredeti csoportosítás) ANOSIM statisztikai módszerrel is teszteltük. A morfometriai paraméterek alapján az egyes csoportok páronkénti összevetéseinek mindegyike szignifikáns eltérést (p<0,01) mutatott. A klasszikus morfometriai vizsgálatok során egyes, a gyűjtők által fenékjáró küllőként határozott egyedek merisztikus bélyegeinek vizsgálatára is sor került (4. táblázat). Az adatok statisztikai analízise egy változó esetében sem adott szignifikáns különbséget a két területről gyűjtött állományok között. Értékelés A klasszikus morfometriai vizsgálatok eredményei rámutatnak arra, hogy a megfelelően nagy egyedszámú állományokon elvégzett, illetve nagyszámú és jól megválasztott testparaméter vizsgálatával a magyarországi vizekben élő küllők jó hatékonysággal megkülönböztethetők. Ugyanakkor meg kell jegyeznem, hogy ezek az eredmények csak csoportszinten tekinthetőek helytállónak. Egyedi szinten csak azok a fajok különböztethetőek meg teljes biztonsággal egymástól, melyek izodenzitási körei nem fednek át egymással. Esetünkben viszont ezek a körök folyamatos átfedést mutatnak az egyes fajok között. Tehát a felpillantó küllő egyedeket nagy biztonsággal el tudjuk különíteni a „fenékjáró küllő” illetve a halványfoltú küllő egyedeitől, viszont a homoki küllő egyedektől az elkülönítés már nem lehetséges 95%-os biztonsággal. Ugyanígy a halványfoltú küllő egyedei a morfometriai paraméterek alapján megkülönböztethetőek a felpillantó küllő egyedeitől, viszont a homoki küllő, illetve a „fenékjáró küllő” csoportjainak izodenzitási köreivel átfedést mutatnak. Elkülönítése tehát ettől a két utóbbi fajtól teljes biztonsággal az általunk felhasznált morfometriai jegyek alapján nem lehetséges. Az egyes csoportok morfometriai hasonlósága nagymértékű összefüggést mutat az egyes fajok élőhelypreferenciáival. A homoki küllő bizonyos felsőbb folyószakaszokon együtt fordulhat elő a felpillantó küllővel, míg más, alsóbb folyószakaszokon, amelyek még megfelelő élőhelyet nyújtanak számára, a halványfoltú küllővel is megoszthatja élőhelyét (Harka & Sallai 2004). A halványfoltú küllő az utóbbi években egyre nagyobb egyedszámmal jelenik meg a dombvidéki kisvízfolyások alsóbb szakaszain, a „fenékjáró küllő” élőhelyein (Harka et al. 2004). E megfigyelések alapján azt is feltételezhetjük, hogy az azonos élőhelyeken előforduló

küllőfajok egyedei hibridizálódhatnak. Az így létrejövő hibridek viszont egyszerre mutathatják mindkét szülő morfometriai jellegzetességeit, vagy testarányaikban átmenetet képezhetnek a két faj között. Ilyenkor viszont a gyűjtő/határozó szubjektív döntésén múlik, hogy hová sorolja be az adott egyedet. 4. táblázat. A vizsgált merisztikus bélyegek átlag (min-max) értékei a Kárpát-medence nyugati és keleti feléről gyűjtött Gobio állományok esetében Table 4. The average (min-max) values of meristic variables counted on Gobio specimens collected from Eastern („GG”Kelet) and Western („GG”Nyugat) Hungary "GG" Kelet

"GG" Nyugat

Szignifikáns/ significant

40.4 (39–43)

40.0 (38–42)

nem/not

az oldalvonal felett/above the lateral line

5.3 (5–6)

5.1 (5–6)

nem/not

az oldalvonal alatt/below the lateral line

3.6 (3–4)

3.6 (3–4)

nem/not

12.6 (12–13)

12.2 (11–12)

nem/not

hasúszó/ventral fin

6.6 (6–7)

6.3 (6–7)

nem/not

farokalatti úszó/anal fin

5.9 (5–7)

5.8 (5–7)

nem/not

hátúszó/dorsal fin

7.0 (7–7)

7.0 (7–7)

nem/not

19.4 (18–20)

19.5 (18–21)

nem/not

Merisztikus bélyeg/meristic variable az oldalvonalon/on the lateral line Pikkelyszám/ number of scales

mellúszó/pectoral fin Lágy sugarak száma/ number of sorft rays

farokúszó/caudal fin

Véleményem szerint az élőhelyi adottságok (alapkőzet, vízsebesség, stb.) okozta nagyfokú morfometriai változatosság mellett a hibridek esetleges jelenléte lehet az oka az egyes fajok ilyen jellegű és mértékű hasonlóságának. A gyűjtők által fenékjáró küllőnek határozott Gobio-faj/fajok esetében jóval kisebb különbségeket találtunk a testalakban, mint a másik három faj állományainál. Ennek ellenére a statisztikai analízis e két csoport között is szignifikáns különbséget mutatott. Ez az eredmény véleményem szerint azonban nem igazolja azt a feltételezést, hogy két külön Gobio-faj lenne jelen a Kárpát-medencében. Mivel a tiszai vízgyűjtőn található állományok igen nagy vízrajzi távolságra találhatóak a dunántúli állományoktól, illetve ismerve e faj korlátozott diszperziós képességét, joggal feltételezhető, hogy valamilyen szintű genetikai izoláció fennáll a keleti és a nyugati állományok között, amely a morfometriai viszonyokban is manifesztálódhat. Emellett a két csoport elkülönítéséhez igen nagyszámú egyedet és változót (409 egyed összesen több mint 8500 adata) használtam fel, míg a másik három faj esetében sokkal kevesebb egyed adatainak összevetése is jóval nagyobb mértékű eltéréseket adott. A gyűjtők által fenékjáró küllőnek határozott egyedek merisztikus jegyeinek vizsgálata sem mutatott eltérést a dunántúli és a tiszai állományok között, így ezek a „klasszikus” határozóbélyegek nem használhatók az állományok elkülönítésére. Konklúziók és javaslatok Az eredmények rámutattak arra, hogy a magyarországi vizekben előforduló Romanogobio-fajok a használt morfometriai jegyek segítségével jól megkülönböztethetők. A gyűjtők által fenékjáró küllőnek határozott faj dunántúli és kelet-magyarországi állományai között is találtunk csoportszintű különbségeket, de ezek az eltérések jóval kisebb mértékűek, mint amit a másik három küllőfaj között tapasztaltunk. Véleményem az általunk használt (és a Romanogobio-fajoknál jó elkülönítő erővel bíró) morfometriai bélyegek egyedi szinten nem alkalmasak az ország nyugati illetve keleti feléből származó Gobio-egyedek megkülönböztetésére. A „klasszikus”, határozásnál általánosan használt merisztikus bélyegekben sem találtam eltérést a két állomány között, így a csoportok szétválasztására ezek sem használhatóak fel. Véleményem szerint a Kárpát-medencei Gobio-állományok esetében a fajképződés egyik alapvető feltétele, az izoláció már megvalósult, de ennek hatásai még csak nagyszámú minta elemzésével mutathatók ki. A morfometriai vizsgálatok eredményeivel tehát sem cáfolni sem megerősíteni nem tudják az újabb határozókban megjelenteket. Egyedül egy átfogó genetikai vizsgálatsorozat tudná hitelt érdemlően tisztázni a magyarországi vizekben élő Gobio-fajok taxonómiai besorolását. Köszönetnyilvánítás Köszönettel tartozom a Magyar Természettudományi Múzeumnak, a Mátra Múzeumnak, és a Bakony Múzeumnak, hogy biztosították a hozzáférést gyűjteményeikhez. Munkámat a CNK 80140 azonosító számú OTKA pályázat támogatta. Irodalom Bănărescu P. M., (1954): Biometrische und systematische Studien an Gobio gobio aus Rumänien. Věstn Čsl Zool Spol 18:6-40. Berinkey, L. (1962): On the taxonomic place of the Hungarian populations of Gobio gobio L. (Pisces, Cyprinidae) Annales HistoricoNaturales Musei Nationalis Hungarici, 54: 483-494. Berinkey, L.(1966): Halak-Pisces. Fauna Hungarie, Akadémiai Kiadó, Budapest Bogutskaya N. G., Naseka A. M., (2004): [Catalogue of agnathans and fishes of fresh and brackish waters of Russia with comments on nomenclature and taxonomy]. Russ Acad Sci, Moscow [in Russian].

Elliott, N. G., Haskard, K., Koslow, J. A. (1995): Morphometric analysis of orange roughy (Hoplostethus atlanticus) off the continental slope of southern Australia. J. Fish Biol. 46 (2), 202–220. Endes, M. (1991): A fenékjáró küllő (Gobio gobio L.) színváltozata. Állattani Közlemények, 77: 161. Endes, M. (1994): A fenékjáró küllő (Gobio gobio) csíkos színváltozata a Tiszában. Calandrella, 8. 1-2. 181-182. Harka, Á. (1986): Vizeink küllőfajai. Halászat 79: 180-182. Harka, Á., Sallai, Z. (2004): Magyarország halfaunája. Nimfea Természetvédelmi Egyesület. Szarvas. 269 pp. Harka, Á, Szepesi, Zs., Kosco, J., Pavol, J.(2004): Adatok a Zagyva vízrendszerének halfaunájához. Halászat 97: 117-124. Jászfalusi L. (1951): Die endemischen Cobitis und Gobio Arten der Tisza, Sowie ihrer Nebenflüsse. Annales Historico-Naturales Musei Naturalis Hungarici 1:113-125 Kottelat, M., Freyhof, J. (2007): Handbook of European Freshwater Fishes. Publications Kottelat, Cornol, Switzerland. 646 pp. Naseka A. M., (1996a): Gudgeons (Gobioninae, Cyprinidae, Pisces): new data on systematics, taxonomy and evolution. Int. Conf. „Global Biodiveristy Research in Europe”, Frankfurt a. Men, Germany, Abstr Vol: 56. Naseka A. M., (1996b): Comparative study on the vertebral column in the Gobioninae (Cyprinidae, Pisces) with special reference to its systematics. Publ Espec Inst Esp Oceanogr 21:149-167. Naseka A. M., Bogutskaya N. G., (1998): [A new gudgeon species Romanogobio pentatrichus (Gobioninae, Cyprinidae) from from the basin of Kuban River]. Vopr Ihtiol 38:173-181 [in Russian, translated in J Ichthyol 38:219-227] Naseka A. M., Poznjak V. G., (2000): [Northcaucasian long-barbeled gudgeon Romanogobio ciscaucasicus in the basin of the Kuban River (Gobioninae, Cyprinidae)]. Vopr Ihtiol 40:406-410 [in Russian, translated in J Ichthyol 40:406-410]. Nowak M., Koščo J., Popek W., (2008): Review of the current status of systematics of gudgeons (Gobioninae, Cyprinidae) in Europe. AACL Bioflux 1:27-38. Takács P. (2007): Dombvidéki és síkvidéki kisvízfolyások halállományainak összehasonlító vizsgálata. Acta Agraria Debreceniensis Suppl. Pisces Hungarici 1. 25: 54–59. Takács P., Csoma E., Erős T. Nagy S. A. (2008): Distribution patterns and genetic variability of three stream-dwelling fish species. Acta. Zool. Sci. Hung. 54 (3): 209–303. Sály P., Erős T., Takács P., Kiss I., Bíró P. (2009): Kisvízfolyások halegyüttestípusai és karakterfajai a Balaton vízgyűjtőjén: élőhelytípusindikátorok és fajegyüttes-indikátorok. Pisces Hungarici 3:133-146. Vladykov V. (1925): Über einige neue Fische aus der Tschechoslowakei (Karpathorußland). Zoologischer Anzeiger 72: 248-252.

A lápi póc történeti recens elterjedése a magyarországi vízterekben (UTM térkép) A 2012. évben különös figyelmet szenteltünk a lápi póc magyarországi elterjedés mintázatának feltárására. Felméréseink során elsődleges célunk az volt, hogy az irodalmi

adatok alapján átfogó képet kapjunk a lápi póc recens elterjedés mintázatáról. Az élőhelyek környezeti adottságainak vizsgálatával szeretnénk pontosabb képet kapni a faj környezeti igényeiről, illetve a faj elterjedését meghatározó tényezők szerepéről. Felméréseink eredményei alapján elmondhatjuk, hogy az összes szakirodalmakban megjelölt régióból sikerült kimutatnunk a faj jelenlétét. Jelentős új faunisztikai eredménynek tudható be, hogy a fajt sikerült kimutatnunk Magyarország ÉNY-i régiójából (a Szigetközből és a Hanságból) holott a faj elterjedésével foglalkozó munkák ebből a régióból már eltűntnek tekintették. Jelentős változásokat találtunk a faj abundancia viszonyaiban az ország keleti régióiban. A szakirodalmi közlések adataihoz képest a lápi póc állományainak jelentős csökkenése figyelhető meg a tiszai vízgyűjtőn található lelőhelyeken. Ez a negatív tendencia az élőhelyek degradációja mellett valószínűleg az adventív amurgéb (Percottus glennii) előretörésének tudható be. A faunisztikai vizsgálatokkal egyidőben szövetminták begyűjtésére is sor került. A minták feldolgozása a 2012. év végén kezdődött meg. A DNS kivonása 7 régió 32 mintavételi helyről származó 375 egyed szövetmintájából történt meg. A tervezett populációgenetikai vizsgálataink elsődleges célja az, hogy feltárjuk az állományok közötti szegregáció, illetve az állományokon belüli beltenyésztettség mértékét. A genetikai vizsgálatokat 8 mikroszatellit marker felhasználásával, nemzetközi kooperáció keretében (Karl-Franzens University of Graz) 2013. év első felében fogjuk elvégezni. Eredményeinket SCI folyóiratban a 2013-as év második felében tervezzük. A lápi póccal kapcsolatosan még egy publikációt tervezünk, ebben a faj elterjedésmintázatát és abundancia viszonyait meghatározó biotikus és abiotikus környezeti tényezők szerepét szeretnénk feltárni.

Lápi póc genetikai vizsgálatokra felhasznált állományainak lelőhelyei

Második évi (2012) részbeszámoló

Recommend Documents