Hidrológiai Közlöny 2007 (87. évfolyam)

6. szám - XLVIII. Hidrobiológus Napok: Európai elvárások és a hazai hidrobiológia Tihany, 2006. október 4–6.

43 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2007. 87. ÉVF. 6. SZ . O S> |i> fc° >t> =1° SCÍ s-5> s>? ^ rf l'luák térfogat (ml) [—X

— Kontrol * Kezelés 5. ábra; A Sephadex G-25 gél szűrés hézagtérfogatában eluálódó DO"P foszfatáz-érzékenységének meghatározása, egy decemberben gyűjtött minta alapján Figure 5. Determination of the phosphatase sensitivity of D0

3

2P eluting in the void volume of Sephadex G-25 gel filtration. A sample collected in December was analyzed Összefoglalás Eredményeink arra utalnak, hogy a foszfomonoészterek fontos foszfátforrások lehetnek az évnek egyes időszakaiban. Bár a maximális alga biomasszát június közepén figyeltük meg, nem valószínű, hogy a biomassza olyan mértékben nőtt, ahogy azt a klorofill-a mérések sejtetik. Néhány tanulmány szerint az egy sejtre jutó klorofill-a növekedése alacsony fényintenzitás mellett mintegy duplájára nő (Faust és Gantt 1973; Faust és mások 1982; Kopf 1983). Ha az algák nem P-hiányosak, a fény intenzitás csökkenésével a sejtfoszfatáz aktivitás inkább a fotoszintézis mechanizmusára fordítható, mint a foszfor asszimilációjára. Ezt a hipotézist támasztja alá az is, hogy a savas foszfatáz aktivitása csökken a Gonyostomum virágzása idején. A mért aktivitást befolyásolhatják a virágzás során előforduló baktériumok is, melyek általában metanotrófok (Dedish 2002). A maximális foszfatáz aktivitás és a maximális PME koncentráció egybeesése váratlan eredmény volt, mivel a foszfatáz katalizálja a PME hidrolízisét. Stevens és Parr például (1977) a foszfatáz és a PME között fordított összefüggést mutatott ki. A PME koncentráció és a savas foszfatáz maximumának egybeesését többféle mechanizmus magyarázhatja. Az egyik alternatíva szerint a PME nagyobb mértékben nő, mint a hidrolízis. Kuenzler (1970) a DOP magas kibocsátását figyelte meg tengeri plankton fajoknál nagy populáció sűrűség esetén. A DOP koncentráció a Thalassiosira (Bacillariophyceae) kultúrák növekedése idején állandósult, amit a DOP termelés és a hidrolízis egyensúlyi állapotaként értelmeztek. Stewart és Wetzel (1982) a legnagyobb lúgos foszfatáz aktivitást foszfor-korlátozott Cyclotella (Bacillariophyceae) csoportosulásoknál, gyenge fénynél kevert kriptofitáknál (25 |iE m"

2 S"'), és oldott humuszos anyagok (DHM) jelenlétében figyelte meg. Valószínű, hogy mind a magas alga populáció sűrűség, mind pedig az algatömegből adódó kevés fény és a DHM fényelnyelése szerepet játszott abban, hogy a DOP maximális koncentrációt ért el az adott időszakban. A vizsgálatban szereplő domináns algataxon, a Gonyostomum semen, nyálkás fonalat választ ki (Prescott 1962). Ezek a képződmények PME-t tartalmazhatnak, amiből a foszfát visszanyerhető. A Pi-hiány idején az algák képessége arra, hogy a plazmamembránban tápanyagokat tároljanak meggyengülhet, ami a sejthalál utolsó fázisnak elemeként a kiválasztás fokozódását eredményezheti magasabb differenciáltságú élőlényeknél. Egy másik lehetséges magyarázat a PME és a foszfatáz aktivitás maximumának egybeesésére az, hogy az oldható PME foszfatáz aktivitást indukál. Ha egy szubsztrát foszfatáz aktivitást indukál rövid időn belül, a maximumok egybeesése valószínű. Aaronson és Patni (1976) a Oochromonas danicaban (Chrysophyceae) fokozott savas foszfatáz aktivitást figyelt meg két óra inkubálás után 0,01 mmol glükoz-6-P és glükóz-1-P koncentrációval. Más foszfomonoészterek nem produkáltak számottevő reakciót. Ha a keleméri Kis-Mohosban savas foszfatáz aktivitás indukálódott, a specifikus aktivitásnak (aktivitás /klorofill-a) nőnie kellett. Valóban nőtt is a PME májusban megfigyelt csúcsa idején, de a júniusi csúcs idején csökkent. A júniusi csökkenés oka lehetett a fokozott bakteriális foszfatáz aktivitás, mivel a specifikus aktivitást a klorofill-a függvényében határoztuk meg, de az ok lehetett a sejtek fokozott klorofill-a termelése is. A vízminta frakcionálására során a foszfatáz aktivitásra vonatkozó adatok (1. ábra) szintén a bakteriális foszfatáz potenciális szerepét támasztják alá. A PME és a foszfatáz maximum egybeesésének további elképzelhető magyarázata az, hogy a jelenlévő foszfatáz nem tudott minden PME-típust hidrolizálni a tőzegmohalápban. Ha az algák által kibocsátott DOP összefügg az oldott humuszos anyaggal, a komplex rezisztens lehet a foszfatázok általi hidrolízisre. Stewart és Wetzel (1982) a DOP és a DHM közötti erős kapcsolatról számolt be, valamint vizsgálták e DHM-DOP komplex foszfatáz-érzékenységét is. Szerzők azt a következtetést vonták le, hogy a DOP-DHM komplex nem bocsáthatott ki foszfort foszfatáz formájában a hidrolízis hatására, de ezt a következtetést kizárólag lúgos foszfatázok vizsgálata alapján vonták le, és nem vizsgálták a komplex évszakos változásait sem. Adataink szerint a keleméri Kis-Mohosban lévő nagy molekulasúlyú foszforvegyületeket bizonyos körülmények között a savas foszfatázok hidrolizálták (2. ábra). A nagy molekulatömegű foszfor foszfatáz-érzékenysége egyrészt azt jelzi, hogy a foszfatáz által lebontható vegyületek az év során változó mennyiségben vannak jelen, másrészt pedig azt, hogy a foszforvegyületek egyes típusait a savas foszfatáz nem hidrolizálja. Júniusban a nagy molekulasúlyú foszfort nem hidrolizálta a foszfatáz. Elképzelhető, hogy a hidrolizálható PME-DHM komplexet nem tudtuk kimutatni, mivel az in situ hidrolízis olyan gyorsan lebontotta a komplexet, amilyen gyorsan azok kialakultak, vagy, mert maga a PME hidrolizálódott még a DHM-PME komplex kialakulása előtt. Júniusban a foszfatáz aktivitás tízszerese volt a decemberi értéknek. Továbbá a magas algatermelés júniusban azt jelzi, hogy a PME ebben az időszakban fontos szerepet játszhatott a tápanyagciklusban (3. ábra). A tél folyamán - amikor alacsonyabb volt a foszfatáz aktivitás a hidrolizálható DHM-DOP komplexek összegyűlhettek, így a módszereink számára érzékelhetővé váltak (5. ábra). Ezért azt a következtetést vontuk le, hogy a PME átmenetileg fokozhatja a plankton-eredetű foszfát utánpótlást, de a PME a tenyészidőszak túlnyomó részében nem jelentős foszfátforrás. Ma már rendelkezésünkre állnak olyan módszerek, amelyekkel terepi körülmények között is pontosan meghatározhatjuk a természetes vizek bizonyos fizikai-kémiai változóit. E változók ismerete azonban nem egyenlő a vízben lezajló fizikai, kémiai és biológiai folyamatok ismeretével. A helyzetet tovább bonyolítja, hogy a természetes vizek nem kezelhetők ideális oldatokként, mivel nagy mennyiségben tartalmaznak kolloidokat, amelyek viselkedése eltér az ideális oldatokétól. Továbbá a vizek a szervetlen oldatok mellett szerves oldatokat is tartalmaznak, amelyek meghatározása bonyolult feladat. Azonban ezek az oldatok tagadhatatlanul fontos szerepet töltenek be a természetes vizek öko-rendszerében. A vízben zajló folyamatok nem elemezhetők a köztük lévő összefüggések vizsgálata nélkül. A biokémiai folyamatok egyik legfontosabb résztvevői, pontosabban katalizátorai, az enzimek. Az enzimek mérése a természetes vizekben ez idáig komoly problémát jelentett. Munkánk során kidolgoztunk egy olyan eljárást, amellyel a terepi körülmények között gyorsan és hatékonyan kimutatható az egyik legfontosabb enzimet, a savas foszfatázt. Hazánkban kidolgozásra került először az ökológiai vízminősítés elméleti megalapozását (Dévai és mtsai 1992a,b), majd annak a gyakorlati alkalmazását részletesen kifejtő tanulmány (Dévai és mstai. 1999). Ez egy olyan plasztikus vízminősítési rendszer, mely lehetővé teszi új elemek bevonását is a minősítésbe. így joggal remélhetjük, hogy mind az előzőekben emlí-