Hidrológiai Közlöny 2007 (87. évfolyam)

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

96 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2007. 87. ÉVF. 6. SZ. A Cylindrospermopsis raciborskii szaporodásának vizsgálata különböző nitrogénforrások esetén Leitold Helga

1, Présing Mátyás

2, Kovács W. Attila

2, Hesham M. Shafik

2'

3 'Pannon Egyetem, Veszprém, 2MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézete, Tihany, 3Szuezi Csatorna Egyetem, Botanika Tanszék, Ismailia, Egyiptom Kivonat: Folyamatos algatenyésztőkben vizsgáltuk a C. raciborskii szaporodását és biomasszájának változását. Három, egyenként 2 liter térfogatú kemosztáttal 26 ± 1 °C-on, 120 pmol m

2 s"

1 fényintenzitás mellett, módosított BG-11 tápoldat felhasználásával, 200 pg 1

1 PO4-P koncentrációval dolgoztunk. A tenyészetek nitrogénforrásként légköri nitrogént (N2), N03-N-t vagy NH

4-N-t kaptak. A kísérletet lombik-tenyészetként kezdtük, ezért friss tápoldatot csak a 6. napon, 0,5 nap"

1 hígítási arányban adtunk. A biomassza becsléséhez rendszeresen mértük a klorofill-a, karotinoid, PO4-P, NO3-N és NI1

4-N koncentrációját, a szárazsúlyt és a zavarosságot. A legnagyobb maximális növekedést (Hmax

= 1,28 nap"') és klorofill-a koncentrációként meghatározott biomasszát (80,69 \ig 1"') az NH

4-N-t tartalmazó tenyészetben mértük. A nitrát és N2 ellátású tenyészet maximális növekedése 0,87 és 0,94 nap"

1, biomasszája pedig 27,42 |ig I ' és 25,0 |ig I"' volt. A folyamatos tenyészetek egyensúlyi állapotánál az ammóniumos tenyészetben volt a legalacsonyabb (376,5 pg 1"'), a N2 ellátásúnál pedig a legmagasabb (536,2 pg 1"') a biomassza. A C:N:P aránya egyensúlyi állapotokban az NH4-N, NO3-N és N

2 ellátású kemosztátokban 130:21:1, 147:23:1 és 188:30:1 volt, jelezve valamennyi tenyészet foszforlimitáltságát, és a különböző nitrogénforrások felvételéhez szükséges eltérő energiaigényt. Szignifikáns összefüggést találtunk az egyes növekedési jellemzők (szárazsúly, zavarosság, klorofill-a és karotinoid koncentráció) között. Ezek rendkívül hasznosak lehetnek a különböző biomassza paraméterek egymásból való átszámításakor, különösen híg és kis térfogatú tenyészetek esetén. Kulcsszavak: Balaton, Cylindrospermopsis raciborskii, foszforlimitáció, nitrogénforrások, folyamatos algatenyészet Bevezetés A Balaton vízminősége az utóbbi években fokozatosan javult, ennek ellenére néhány alkalommal elszaporodtak a nitrogénkötő kékalgák. Sikerességük okaival sok kutatás foglalkozott és foglalkozik. Az eddigi legnagyobb vízvirágzást okozó Cylindrospermopsis raciborskii (Wolosz.) Seenayya et Subba Raju növekedését vizsgáltuk különböző tápanyagellátás mellett. A nitrogénkötő kékalgák alapvető nitrogénforrása a légkörben lévő elemi nitrogén, de a vízben oldott formában előforduló ammóniumot is gyorsan, hatékonyan, nagy mennyiségben asszimilálják (Présing és mtsai 1996) és jelentős nitrát-felvételre is képesek (Shafik és mtsai 1997). Mivel a Balatonban jellemzően a víz foszfortartalma limitálja az algák szaporodását, alapvető fontosságú a C. raciborskii vizsgálata foszforlimitált körülmények között. Elsősorban arra a kérdésre kerestük a választ, hogy a különböző nitrogénformák (ammónium, nitrát és légköri nitrogén) mellett, foszforlimitált körülmények között hogyan változik a faj szaporodása, ill. versenyképessége. A folyamatos algatenyésztő berendezések ilyen jellegű kísérletsorozatok végzésére kiválóan alkalmasak. További célkitűzésünk az volt, hogy az algák szaporodását, ill. a biomasszát jellemző paraméterek közötti összefüggés szorosságának megállapításával módot találjunk a szükséges mintamennyiség, a rendszeres ellenőrzések munkaigénye és az egyensúlyi állapotok kialakulásához szükséges idő csökkentésére. Anyag és módszer A kísérleteket Balatonból izolált C. raciborskii kékalga törzzsel (ACT-95029) végeztük. Az algákat NH

4-N-t, ill. N0

3-N-t tartalmazó módosított BG-11 tápoldaton (Shafik és mtsai 1997, 2001) tenyésztettük. A tápoldat 200 pg l"

1 P0

4P-t, és 1000 pg l"

1 N-t tartalmazott, a N:P súlyarány 5 volt. A kísérletben 3 db, egyenként 2 l-es kemosztát edényt használtunk. A kísérletet zárt lombik tenyészetként kezdtük, ami a 6. naptól kezdve folyamatos tenyészetként működött tovább. Az 1. tenyészet tápoldata nitrogént nem tartalmazott, a növekedéshez szükséges nitrogént az algák a levegőből kötötték. A 2. tenyészet nitrogénforrása NaN0

3, a harmadiké pedig NH4CI volt. A kemosztátokat szűrt levegővel levegőztettük, ami a kultúrák keverését is megoldotta. A lombikokat 26±1 °C hőmérsékleten tartottuk, állandó megvilágítás (120 pmol m"~s" ') mellett. A friss tápoldatot perisztaltikus pumpa (Masterflex) segítségével a kívánt áramlási sebességgel (D = 0,5) folyamatosan juttattuk a tenyésztőedényekbe. A kemosztátokban lévő algatenyészetek állapotát és szaporodását naponta ellenőriztük a hígítási arány, a klorofilla, a zavarosság és a szárazsúly mérésével. Ezekből számoltuk a szaporodási rátát és a maximális nettó szaporodási rátát a következő képlettel: (p) = (lnx,-ln xo) / (t! - to), ahol x: a klorofill-a konc. (pg 1"') vagy a szárazsúly (mg F

1) vagy a zavarosság abszorbancia értéke 750 nm hullámhoszsznál. Ezeket a méréseket az NH

4-N, NO3-N és PO4-P koncentrációjának meghatározásával egészítettük ki (az első öt napban naponta, ezután háromnaponta, majd az egyensúlyi állapotokban ismét naponta). Az egyensúlyi állapot elérésekor pH-t is mértünk. Eredmények A biomassza változása a kísérlet során Mind a négy biomasszát jellemző paraméter (klorofill-a, karotin, zavarosság, szárazsúly) esetén ugyanaz a változás figyelhető meg a mérési eredményekben. Az 1. ábra szerint a tápoldat folyamatos adagolása előtt (ami a zárt lombik tenyészetnek vagy más néven batch culture-nak felel meg) ammónium ellátás esetén a C. raciborskii gyorsabban szaporodott, már ekkor elérte a maximális szaporodási rátát (1,28 nap"

1). A nitrátos és a hozzáadott nitrogént nem tartalmazó tápoldatok esetén a szaporodási sebesség majdnem megegyezett, a maximális szaporodási ráta az első esetben 0,87, a második esetben pedig 0,94 nap"' volt. Az ötödik napon a klorofill-a koncentráció ill. a szárazsúly az ammóniumos tenyészetben volt a legmagasabb (157,54 pg 1"'; 22,1 mg l"

1), a nitrátos (65,21 pg 1"'; 6,3 mg 1" ') és a nitrogénkötő (63,79 pg l"

1; 11,0 mg l"

1) tenyészetekben sokkal alacsonyabb értékeket kaptunk. Az ötödik naptól folyamatosan nőtt a biomassza, majd az ún. steady stateig nagyjából állandó érték körül ingadozott a mennyisége. Leghamarabb a nitrátot tartalmazó tenyészet érte el az egyensúlyi állapotot, ezt követte a nitrogénkötő, majd az ammóniumos kultúra. Ekkor megfordult a sorrend a tenyészetek között: legnagyobb klorofill-a koncentrációt ill. szárazsúlyt a nitrogénkötő tenyészetben (536,40 pg 1"', ill. 69,2 mg 1" ), legkevesebbet pedig az ammóniumot tartalmazóban (376,0 pg l"

1, ill. 47,1 mg 1 ') mértünk.