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.

242 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2008. 88. ÉVF. 6. SZ. Ki mikor győz az alga-békalencse versenyben? Szabó Sándor

1*, Rudi Roijackers

2, Marten Scheffer

2, Borics Gábor

3 'Nyíregyházi Főiskola Biológia Intézet, H-4401. Nyíregyháza, Pf: 166, szabos@nyf.hu 2Wageningen University, Department of Environmental Sciences, P. Box 8080, 6700. DD Wageningen, The Netherlands 3Tiszántúli Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség. 4025. Debrecen, Hatvan u. 16. Kivonat: Akváriumi kísérleti körülmények között vizsgáltuk az algák és a púpos békalencse (Lemna gibba) közötti kompetícíót. Annak érdekében, hogy elkülönítsük a fényért és a tápelemekért folyó kompetitív hatásokat, a két csoportot közös tápoldaton neveltük, viszont fizikailag elválasztva egymástól. Faktoriális kísérletünkben vizsgáltuk a kompetíció erősségét öt különböző nitrogén koncentráción (0,1-50 mg N.r

1) és négy árnyékolási szinten, mely 0-100 % közötti békalencse borítást imitált. Közepes nitrogén koncentrációig (0.1-1 mg N l"

1) az algák a békalencsék növekedését erősen (60-62 %) gátolták azokban a tenyészedényekben, ahol az algák nem voltak leárnyékolva. Az algák gátló hatása mérséklődött magas nitrogén koncentráción és árnyékolásuk előre haladtával. A tápoldat és a növények elem-analízise arra enged következtetni, hogy az algák a tápelem elvonásuk révén (N, P, Fe), továbbá a fotoszintetikus aktivitásuk miatt létrejövő magas pH következtében gátolják a békalencséket. Amikor a két csoport térben együtt növekedett, magas tápelem koncentráción az algák egyre nagyobb tömegben lepték el a békalencséket, és gátolták növekedésüket. Mivel ezen körülmények között a békalencsék még mindig képesek voltak növekedni, úgy tűnik, hogy hosszú távon magas tápelem terhelés mellett a békalencsék mindig benövik a vízfelszínt, és felülkerekednek az algákkal folyó versenyben. Lemna, alga, kompetíció, árnyékolás, pH. Kulcsszavak: Bevezetés Békalencse dominanciájú rendszerek gyakran figyelhetők meg olyan eutróf állóvizekben, ahol a hullámzás hatása csekély mértékű (Landolt, 1986). Ezek a rendszerek az eutrofízáció eredményeként létrejövő vízinövény-társulás-sorozat legutolsó fázisának is tekinthetők (Portielje, Roijackers, 1995, Scheffer et al., 2003). Olyan nagyobb nyílt vízterü tavakon, ahol a szél és a hullámzás gátolja, hogy a békalencsék dominánssá váljanak, ott a vízvirágzás jelzi a magas trofítási szintet. Mindkét élőhely biodiverzitása rendkívül alacsony, a területről szubmerz növények szinte teljesen hiányoznak (Scheffer et al. 2003). Terepi megfigyelések, továbbá a terepi körülmények között végzett kísérletek is megerősítik, hogy a békalencse dominancia kiváltható a tápelem-terhelés növelésével. (Portielje, Roijackers, 1995). Kevés információnk van azonban az algák szerepéről ezekben a folyamatokban. Az algák hasonlók a békalencsékhez abban a tekintetben, hogy növekedési rátájuk magas és a növekedésük a víztestben levő tápanyagoktól függ. A kompetíció a forrásokért az algák és a békalencsék között elég erős lehet (Rejmánková, E., 1978; Szabó et al., 1998, 2003). Hosszú távon mind az algák, mind a békalencsék dominánssá válhatnak egy adott rendszerben. Azonban eddig még nem ismert, hogy a köztük levő verseny kimenetelét milyen körülmények határozzák meg. Jelen tanulmányunkban az algák békalencsékre gyakorolt hatásait vizsgáljuk, és azon visszacsatoló hatásokat, melyeket a békalencsék algákra gyakorolt árnyékolása eredményez. Anyag és módszer A kísérlethez púpos békalencsét (Lemna gibba) használtunk, melyeket Wageningen (Hollandia) környéki csatornákból gyűjtöttük. A növényeket 20 %-os Huttner tápoldaton preinkubáltuk 180 nmól m'V megvilágításon, 16/8 óra fotoperióduson, 25 C° hőmérsékleten. A planktonikus és epifitikus algákat alacsony (10-20 %) borítású Lemna kultúrákról gyűjtöttük. Az algákat 10 napon keresztül tápoldaton és megvilágításon nevelruk. A kísérlet során vizsgáltuk, hogy különböző trofikus és árnyékolási szinteken hogyan befolyásolják az algák a békalencsék növekedését. A kultúrákhoz 2 1 tápoldatot tartalmazó műanyag akváriumokat használtunk. Minden akváriumot 30 ml zöldalga szuszpenzióval inokuláltunk. A kultúrákban a kiindulási Lemna biomassza 0,1 g volt. A kontroll Lewna-kultúrákban a békalencsék optimális növekedését Szabó és mtsi. (2003) módszere segítségével biztosítottuk. A Lemna-alga kokultúrákat teljes faktoriális elrendezés alapján ötféle nitrogén koncentráción (0,1; 1; 5; 10; 50 rngNT) és négyféle fényintenzitáson neveltük. A változó fényintenzitás a békalencsék árnyékoló hatását utánozta. Ezt úgy értük el, hogy a békalencséket maximális fényintenzitáson tartottuk, míg az algákat különböző lyukbőségü zöld műanyag-hálóval leárnyékoltuk. Az árnyékolás 0, 52, 115 és 180 pErriV fényintenzitást eredményezett, melynek következtében az algák 100 %, 60 %, 31 % és 0 % árnyékban részesültek, ami > 84, 29, 20 és 0 g.m"

2 denzitású békalencse takarónak felel meg. Egy további kísérletben olyan békalencse kultúrák növekedését hasonlítottuk össze, melyek az algákkal térben együtt növekedtek, ill. azok térben az algáktól el voltak választva, de közös tápoldaton tenyésztek. 10 napon keresztül kétnaponta vizsgáltuk a tápoldat kémiai összetételét (pH, N, P, Fe, Mn). A kísérlet végén a békalencséket learattuk, megmértük a száraz és nedves tömegüket, klorofill tartalmukat meghatároztuk, továbbá a növényi mintán ICP AAS-el és Vario EL elem-analizátorral elem-analízist végeztünk (Szabó et al. 1999). Eredmények Alga-faj összetétel 1-50 mg NI"

1 koncentrációjú tápoldatokon valamennyi árnyékolás mellett a Scenedesmus spinosus zöldalga volt a domináns (>95 %) faj. A második kísérletünkben, ahol az algák a békalencsék felületén is nőhettek, magasabb trofikus szinten (10-50 mg N l"

1) cianobaktériumok (Nostoc linckia, Oscillatoria brevis) és Scenedesmus fajok alkottak vastag biofilmet. Kompetíció a tápelemekért A kontroll akváriumokban (100 %-os ámyékoltság) 1 mg N l

1 vagy annál nagyobb koncentráción a kultúrák gyorsan növekedtek (0.270-0.370 nap"

1). A Lemna kultúrák növekedése szignifikánsan nőtt a tápoldat nitrogén koncentrációjának emelésével és az algák árnyékolásának növelésével. Ahol az algák nem kaptak árnyékolást alacsony nitrogén koncentráción (0.1-1 mg N 1"'), a békalencsék növekedési rátája akár 60-62 %-kal is csökkent. Magasabb koncentráción (1050 mg N l"

1) viszont növekedésük csak 25-35 %-kal csökkent. Ahol az algák nem voltak leárnyékolva, ott a Lemna kultúrák klorofill koncentrációja jelentősen (72-80 %) csökkent (/. ábra). Algák fizikai hatásai Alacsonyabb nitrogén koncentráción (0,1-1 mg.l"

1) nem volt szignifikáns különbség sem az algákkal együtt, sem pedig azoktól elkülönútve nevelt Lemna kultúrák növekedésében.. A legmagasabb trofikus szinten (50 mg.N l"

1) viszont azok a kultúrák, melyek direkt fizikai kapcsolatban voltak az algákkal, szignifikánsan gyengébb növekedést mutattak a kontroll kultúrákhoz képest.