Hidrológiai Közlöny 2008 (88. évfolyam)
6. szám - IL. Hidrobiológus Napok: „A Balaton és vízrendszere – a Balaton-kutatás története” és „A Duna-kutatás története” Tihany, 2007. október 3–5.
154 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2008. 88. ÉVF. 6. SZ. Külöböző nitrogénformák szerepe a balatoni fitoplankton nitrogénellátásában 'Présing Mátyás, 2Tom Preston, 'Kenesi Gyöngyi, 'Kovács W. Attila, 'Vörös Lajos 'Magyar Tudományos Akadémia Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, Tihany 2Isotope Biochemistry Laboratory, Scottish Universities Research and Reactor Centre, Glasgow, UK Kivonat 2006 nyarán 1 5N technika alkalmazásával mértük a balatoni fitoplankton ammónium, karbamid és nitrát felvételét, valamint nitrogénkötését. A Siófoki-medencében a nitrogénkötő cianobaktériumok előfordulása elhanyagolható volt, míg a Keszthelyi-medencében a fitoplankton biomasszájának 75%-át adták. A felvételi kísérletek kinetikai jellemzői és a felvett mennyiségek alapján az oldott nitrogénformák preferencia sorrendje mindkét medencében ammónium, karbamid és nitrát volt. A Keszthelyi-medencében július végén, a cianobaktérium dominancia kezdetén a fitoplankton nitrogén-igényének mintegy 30 %-át a légköri nitrogén kötéséből fedezte. Nyár végére, a csúcs összeomlásakor ez az arány alig néhány százalékra csökkent. A nyár folyamán a légkörből kötött öszszes nitrogén mennyisége két nagyságrenddel meghaladta a befolyókból származó nitrogénterhelést. Mivel a külső nitrogénterhelés nyáron jelentéktelen, és a hirtelen megnövekvő algabiomassza nitrogénigényét a belső terhelés egyedül nem mindig tudja biztosítani, kiegészítő nitrogénforrás a légköri nitrogén lehet, de természetesen csak a kötésére képes cianobaktériumok számára. Kulcsszavak: nitrogénfelvétel, nitrogénkötés, fényfuggés, , 5N-módszer, cianobaktérium Eredmények A víz fizikai és kémiai jellemzése Július-augusztusban a Balaton átlagos vízhőmérséklete már tartósan 27 °C körül volt, és őszre is rendkívül lassan hűlt le; augusztustól egészen szeptember végéig Bevezetés A kilencvenes évek közepéig a Balaton legnagyobb vízminőségi problémáját a planktonikus algák túlzott elszaporodása jelentette. Azóta mennyiségük jelentősen csökkent, de a nyári fitoplankton közösséget gyakran a nitrogénkötő cianobaktériumok uralják. A többi algához képest magasabb hőoptimumú cianobaktériumok számára a globális felmelegedés közvetlenül is kedvező hatású. Az esetleges vízszintcsökkenésnél bekövetkező nagyobb és gyakoribb felkeveredés szintén a cianobaktériumok versenyképességét fokozza, melyek fényigénye a többi algához képest alacsonyabb. A fizikai paraméterek mellett szaporodásukat döntően a rendelkezésre álló és felvett tápanyag befolyásolja. A légköri nitrogén kötésére is képes cianobaktériumok versenyképességének megítélésekor pedig különösen fontos az egyes nitrogénformák hasznosításának ismerete. Ezért munkánk célja az volt, hogy - az eddigi legrészletesebb vizsgálatokkal — megállapítsuk balatoni fitoplankton nitrogénfelvételének és -kötésének sebességét, a felvétel és kötés fényfüggését és az egyes nitrogénformák asszimilált mennyiségének arányát. Anyag és módszer A kísérletekhez szükséges vízmintákat a Siófoki- és a Keszthelyi-medence közepén vertikális cső-mintavevővel gyűjtöttük és a tó hőmérsékletén, sötétben tartva laboratóriumba szállítottuk. A vízkémiai vizsgálatokat (klorofill-a, ammónium-, nitrát- ill. karbamidkoncentrációk) lehetőleg azonnal elvégeztük (Présing és mtsai 2001). A fitoplankton mintákat az algák bimasszájának meghatározására (Présing és mtsai 2008) Lugol oldatban tartósítottuk. A nitrogén-felvételi és -kötési kísérleteket akkor kezdtük, amikor a nyári fitoplanktonban megjelentek a nitrogénkötő kékalgák, ill. arányuk meghaladta a 10 %-ot. A Keszthelyi-medencében ez július végére következett be, a Siófoki-medencében viszont ebben az évben gyakorlatilag nem volt nitrogénkötő kékalga. Ezért a Siófoki-medencében egy (július 31.), míg a Keszthelyimedencében a nyári kékalga csúcs összeomlásáig három alkalommal (július 24-25, augusztus 14-15 és szeptember 4-5) végeztünk méréseket. Az ammónium, karbamid és nitrát felvételét, a légköri nitrogén (N 2) kötését, valamint a felvétel és kötés fényfüggését is stabil izotóp technikával ( 1 5N) az általunk kidolgozott és már közölt módszerekkel állapítottuk meg (Présing és mtsai 2001, 2005 ill. 1999). 20°C feletti hőmérsékleteket mértünk. A klorofill-a koncentrációja a tó keleti részein egész évben nagyon alacsony volt, a tavaszi algacsúcs nem haladta meg a 10 |ig /l, a nyári legmagasabb pedig a 20 pg/1 értéket. A Keszthelyi-medencében a tavaszi algacsúcs ennél kétszer nagyobb volt. A július-augusztusra kialakuló nyári tömegprodukció idején 30-70 (ig/1 klorofill-a és 7-8 mg/l biomassza értékek voltak a jellemzők (1. ábra). 10 7.5 • egyéb cianobaktériumok • N-kötő cianobaktériumok • Heterokontophyta El zöldmoszatok • garatos ostorosok • páncélos ostorosok • ostoros algák • pikoplankton 1. ábra. A fitoplankton tömege és összetétele a Balaton Keszthelyi-medencéjében 2006-ban Ebben a két hónapban a nitrogénkötő cianobaktériumok uralták a fitoplanktont. A nitrát koncentrációja februárban a Siófoki-medencében 100 p.g N/l feletti, a Keszthelyi-medencében pedig közel 400 p.g N/l volt. Április közepétől mindkét medencében már csak a szokásos néhány ^g/l-es nyári értékeket mértük. A keleti medencében tavasszal a magas nitrátkoncentrációk jelenlétében sem alakult ki algacsúcs, míg a nyugati medencében az algacsúcs összeomlását megelőzte a nitrát-koncentráció hirtelen csökkenése. Az ammónium ill. karbamid koncentrációinak alakulásában nem lehetett szabályos éves változást megfigyelni: egész évben mindkét medencében 10-20 |ig/l körüli értékeket találtunk. A két redukáltabb nitrogén-forma közül általában az ammónium koncentrációja volt alacsonyabb (1-20 |ig/l). A karbamid koncentrációja magasabbnak (2 40 pg/1) és változóbbnak bizonyult.
