Szervesanyag termelés, fogyasztás és lebontás a halastavakban Kurnász-Mészáros Erika Tógazdasági tenyésztéstechnológia 2016.03.16.
A szervesanyag keletkezése
6CO2 + 12H2O + napenergia = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
A szervesanyag keletkezése • Fényviszonyok - átlátszóság - rétegek: fotikus, kompenzációs, afotikus - Secchi átlátszóság
Energiatároló molekulák
glükóz
(C6H10O5)n
keményítő
Cellulóz
Fotoszintézist végző szervezetek a vizekben I. • Planktonikus szervezetek a trofogén zónában - fitoplankton: kékalgák-Cyanobacteria, zöldalgák (egysejtű, telepes) limitáló tényező leggyakrabban: P, N, kovamoszatoknál Si
Cianobaktériumok (kékalgák) • • • • •
igen kezdetlegesek, prokarióták elnyálkásodva dús kocsonyát hoz létre lehetnek fonalasak és nem fonalasak szélsőséges körülmények között is megtalálhatóak toxintermelésük a törzsek genetikailag kódolt tulajdonsága (endotoxin) • egyes fonalas fajok a levegő nitrogénjét is megkötik, így jelentős mennyiségű oldott nitrogéntartalmú anyagot adnak le környezetüknek • tavakban gyakran okoznak vízvirágzást
Microcystis sp.
Coelosphaerium sp.
Lyngbya sp.
Oscillatoria sp.
Spirulina sp.
Anabaena sp.
Aphanizomenon sp.
Chlorophyta (zöldmoszatok) • színanyagaik megfelelnek a legfejlettebb virágos növények színanyagainak • sejtfal felépítésük ugyancsak azonos a virágos növényekéével • sejtek alakja az algák között a legváltozatosabb, méretük ugyancsak nagyon változó • az ősibbek ostorokkal mozognak, a fejlettebbek mozdulatlanok • szaporodásuk ivartalan és ivaros • a fejletlenebbek színtestei kehely alakúak, a fejlettebbeké hálózatos
Chlamydomonas sp.
Dictyosphaerium sp.
Closterium sp.
Volvox sp.
Pediastrum sp.
Scenedesmus sp.
Bacillariophyceae - kovamoszatok • • • • • • • •
egysejtűek vagy kolóniákban élnek plazmájukat pektin sejthártya burkolja a sejtek alakja változatos két alaptípusra vezethető vissza: sugaras és kétoldali részarányos színtestjeik lehetnek megnyúltak, szalag alakúak, egyes tagjai mozognak a páncélon kiáramló plazma segítségével ivarosan és ivartalanul egyaránt szaporodnak Télen leginkább ezek népesítik a vizeket
Melosira sp.
Cyclotella sp.
Euglenophyta (ostorosmoszatok) • ostorokkal élénken mozognak, számuk egy vagy kettő • nincs sejtfaluk, a plazma külső rétege tömörebb • vas és mangán berakódásoktól világossárgásfeketésbarnás • felületén lehetnek bordák, tüskék, dudorok • test elején vakuolumrendszer van • számos fajuk idéz elő vízvirágzást • szerves anyagokban gazdag édesvizeket kedvelik
Euglena sp.
Phacus sp.
További moszatok • Chrysophyta (sárgásmoszatok) • Pyrrophyta (barázdásmoszatok) • Conjugatophyceae (ostornélküli moszatok) • Rhodophyta (vörösmoszatok)
Fotoszintézist végző szervezetek a vizekben II.
• Többsejtű, fejlettebb növények: víz alá merülő- hínárok vízbe gyökerező, víz felszínén lévő – nád, sás víz felszínén lévő – békalencse, vízitök, tavirózsa
Fotoszintézist végző szervezetek a vizekben III. • Bentosz: vízfenék élővilága, part közelében található a fitobentosz, tó belsejében csak zoobentosz • Biotekton: élőbevonat, növényiállati
Elsődleges fogyasztók Zooplankton: 3 nagy csoport: 1. Kerekesférgek 2. Ágascsápú rákok 3. Evezőlábú rákok Nekton szervezetek közül: fehér busa, paduc
Másodlagos fogyasztói szint • Mindenevés • Tipikus példa: ponty
Csúcsragadozók • A táplálékpiramis élén áll, nincs további ragadozója
Állóvízi (tavi) modell Csúcsragadozók
Kisállat és törmelékfogyasztók (ponty) Növényevők és törmelékfogyasztók
Termelők Növényi tápanyag
A természetes hozam biológiai alapja. Ideális energiaút a halastóban (egyszerű tápláléklánc)
Az energiaáramlás irányai a vízi ekoszisztémában
(Felföldy1981)
Bottom up, top down szabályozás
Az energia átalakítási hatékonysága • A növények hasznosítják leggyengébben a fényenergiát – a Földre érkező sugárzás 1%-t képesek felhasználni • Minden további lépésben az energiaveszteség a szintek átlépésekor 90% (Lindeman-szabály) • Szintek száma maximum 5, legáltalánosabb: 4 • Minél kevesebb szintből áll a lánc, annál takarékosabban jut el az energia a csúcsragadozóhoz
Energiatorlódások A szerves energiák a trofitási szinteken való vándorlás során nemkívánatos irányokba terelődnek. 1. Elhalt szerves anyag 2. Vízvirágzás, kékalgák, telepes algák 3. Makrofita vegetáció 4. Zooplankton állományok 5. Faunaidegen invazív fajok
1. Elhalt szerves anyag • Szerves anyag lebontása nem működik kellő hatékonysággal és megfelelő sebességgel • Forrás: halak ürüléke+ elhalt növényi biomassza, allochton növényi anyagok, trágyázás • Rendszer fontos elemei az üledéklakó, szerves törmeléket fogyasztó szervezetek létszáma, összetétele (létszám nagy, anyagcsere intenzív) • Chironomus lárva, Mollusca, Tubificida, Copepoda, Ostracoda, Cladocera – fontos haltáplálék szervezetek
Ponty táplálkozása
2. Vízvirágzás, kékalgák, telepes algák • Cél: elsődleges termelés fitoplankton szinten következzen be, ne a makrofita állományban • Cianobaktériumok • Euglenophyta – folyamatos szerves terhelésnek kitett tavakon, nagy méret miatt alig akad fogyasztója
3. Makrofita vegetáció • Épített halastavak ált. fitális zónába tartoznak • Alámerülő hínár mélységi határa 6m, kiemelkedő vízi vegetációé 2m • Bioturbáció miatt ált. jól árnyékolt a víz, fény a limitáló tényező
4. Zooplankton állományok • Tavasszal kihelyezés előtt Daphnia állomány felszaporodik, üresre szűri a vizet, tápanyaghiány, tartós pete • Rotatoria gradáció: nagyméretű ponty busa nélkül v. túlnépesített amur-ürülék miatt, oxigénkonkurencia
5. Faunaidegen halfajok • • • •
Ezüst kárász (Carassius auratus) Kínai razbóra (Pseudorasbora parva) Törpeharcsa (Ameiurus nebulosus) Megfelelő ragadozó halfaj telepítése
Mikrobiális hurok
Lebontó szervezetek Az elhalt szerves anyag még meglévő energiatartalmát hasznosítják. Hullaevés-nekrofágia Ürülékevés-koprofágia Hulladékevés-szaprofágia Törmelékevés-detritofágia Gyakoriak a mindenevők-omnivorák Nagy szerepe van a mineralizációban a vízi baktériumoknak és mikrogombáknak
Mikrobiális élet a vizekben • Különböző életterek: parti tájék, nyílt víz, levegő-víz határfelület, aljzat • A mikroorganizmusok létezését lehetővé teszik: pH, hőmérséklet, oxigén-tartalom, szerves anyag mennyisége, sugárhatások • Vízi mikropopuláció eredete szerint: autochton, allochton-levegőben lebegő csírák, talaj, trágya, állati, növényi hulladék, csapadék
Lebontás I. • Lényege: az elemek visszatérítése az instabil szerves állapotból stabil, szervetlen állapotba, miközben energia szabadul fel. • Fogyasztók anyagcseretermékei általában szerves vegyületek, lebontókéi pedig szervetlenek • Elhalt plankton bomlása gyors - autolízis • Gyorsan lejátszódó autolízis trofogén zónában zajlik le, a mozgósított anyagok útja lehet: baktérium→zooplankton →hal termelők →fogyasztók • Süllyedés a tavak felső rétegében lassúbb a napszakos konvekcióáramlások miatt
Lebontás II. • A holt szerves anyag lehet oldott (DOM) vagy partikulált (POM) • Mikrobiális hurok számára energiaforrás • Az eltérő hozzáférhetőség miatt különböző mértékben valósul meg a lebontás • DOM nagy része polimerekből áll, melyeket enzimatikusan depolimerizációval és hidrolízissel bontják a mikroorganizmusok, mielőtt felveszik. • Hozzáférés növelése exoenzimekkel történik.
Az Effektív Mikroorganizmusok (EM) alkalmazási lehetőségei a tógazdasági haltenyésztésben
A téma jelentősége • Magyarországon a halastavak nagy részénél gond a lágyiszap felhalmozódása • Autochton - allochton hatások • Az iszap felszínén már nem aerob viszonyok uralkodnak, ezért az elbontása lassul • Az EM jó hatásfokkal bontja a szerves anyagot, kockázatcsökkentő hatása van
Effektív Mikroorganizmusok (EM) • Teruo Higa japán kutató mikrobiológus professzor találta fel, • fotoszintetizáló-, tejsavbaktériumokat, élesztőt, sugárgombákat tartalmaz, • kedvező hatásainak négy alapelve: - kiszorítás – csökkenti a közeg pH-ját, ezáltal a kórokozó mikroorganizmusok életfeltételei megszűnnek - dominancia – rothadás helyett erjedés - bioaktív anyagok termelése – antioxidánsok, vitaminok, - asztalközösség – a fiziológiai csoportok együttműködése a táplálékforrások átalakításában. • ez a keverék nem tartalmaz vegyszert, génmódosított mikroorganizmust sem, teljesen természetes anyag.
EM hatásmechanizmusa
EM hatásmechanizmusa
EM hatásmechanizmusa
EM hatásmechanizmusa
EM felhasználási területei - Állattenyésztés: istállókezelés, patakezelés, silózási adagolás, takarmányozás, trágyakezelés - Növénytermesztés: vetőmagcsávázás, állománykezelés, talajoltás, öntözés, komposztálás - Környezetvédelem: árvíz után, hulladékkezelés, olajbontás, szennyvízkezelés, természetes vizek kezelése - Humán alkalmazás: építkezés, probiotikus tisztítószerek, víztisztítás, immunrendszer erősítés
• Vizsgálatainkkal azt szeretnénk kideríteni, hogy az EM hatására bekövetkező lágyiszap-csökkenés milyen mechanizmusok útján következik be, és az iszapcsökkentés mellett milyen egyéb hatásai vannak.
Etetési kísérlet • Vizsgálataink kezdetén egy etetési kísérletet állítottunk be zebradánió (Danio rerio) halfajban annak megállapítására, hogy az EM a halak takarmányához keverve milyen hatásokat okoz → nem károsították az állományt, tehát a halakra nézve a készítmények nem veszélyesek
Gödöllő-Isaszegi tórendszer • Az EM lágyiszapcsökkentő hatását a GödöllőIsaszegi tórendszer I. (9 ha) és II. (5 ha) számú taván vizsgáljuk. •Vizsgálatok: - zoo- és fitoplankton - víz fizikai és kémiai paraméterei - iszapvastagság •Vizsgálni szükséges továbbá a halhús minőségi mutatóit, valamint a makrogerinctelenekre gyakorolt hatást, a szerves-szervetlen szén alakulását
Szonár felvétel
Babat • Horgászhasznosítású vízen etetőanyaghoz kevert EM kizárólagos használata • Oxi-Top rendszerrel a mikrobiális élet vizsgálata • Iszapvastagság változásának mérése
Dolgozat kérdés Milyen energiatrolódási útvonalakról beszéltünk? 1. 2. 3. 4. 5.
