Hidrológiai Közlöny, 2013 (93. évfolyam)

2013 / 5-6. különszám - LIV. Hidrobiológus Napok előadásai

114

HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2013. 93. ÉVF.5-6. SZ.

A turbulencia hatása a zooplanktont alkotó rákközösség szerkezetére

Baranyai Eszter1 és G.-Tóth László2

’Magyar Hidrológiai Társaság, Budapest - 2MTA ÖK Balatoni Limnológiai Intézet, Tihany

Kivonat: Az energia-disszipációs ráta értékei a kétféle becslés alapján a Balatonban 1,70 10‘7 és 3,60 10'1 m2 s‘3 között, illetve 2,4 10'4 és 2,5

10'3 m2s'3 között változtak. A kétféle energiadisszipációs értékekből számolt Kolmogorov-távolság értékek 0,25 - 0,42 mm, illetve 0,15 és 0,27 mm között alakultak. Mivel a balatoni zooplankton mérettartománya átlagosan 0,25 - 2,5 mm közé esik, az adatokból kitűnik, hogy a Kolmogorov-távolság a Balaton vízterében a vízmélység és a szélsebesség függvényeként gyakran olyan mérettartományba esik, amely a zooplankton méretével megegyezik. Számításaink alapján kapott Kolmogorov-távolságok szerint a Balaton turbulens viszonyai gyakran kedvezőtlen környezetet teremtenek a zooplankton társulás számára.

Kulcsszavak: Balaton, zooplankton, energiadisszipációs ráta, Kolmogorov-távolság..

Bevezetés

A Balaton nagy kiterjedésű vízfelülete lehetővé teszi, hogy a szél nagy mennyiségű energiát adjon át a viztömeg- nek. Sekélysége okán a kinetikai energia elnyelődésére csak kevés tér áll rendelkezésre, melynek következtében a tó vize általában erősen turbulens. Vizsgálatok kimutatták, hogy a plankton-szervezetek nagysága egy adott víztestben nem lehet nagyobb a turbulens áramlások legkisebb örvény átmérőjénél (Kolmogorov-távolság). Ellenkező esetben egy kritikus érték felett az érzékenyebb planktonszervezeteket a rájuk ható nyírófeszültség roncsolja (Margalef 1978; Reynolds 1992a,b, 1998; O’Brien 2002; O’Brien et al. 2004). Az erős áramlási viszonyok csökkentik a ragadozó fajok predációs sikerét (Rothschild & Osbom 1988; MacKenzie & Leggert 1991), a szűrő szervezetek estében zavarhatja a szűrés folyamatát, mivel a turbulens örvények interferálhat- nak az állat által keltett táplálékszerző örvényekkel (Rot- schild & Osborn 1988; Alcaraz et al. 1994; Kiorboe & Saiz 1995; Visser & Stips 2002; Visser et al. 2009).

Anyag és módszer

A balatoni zooplankton szerkezetét 2006. áprilisától 2007. októberéig heti gyakorisággal vizsgáltuk különböző vízrétegekben az MTA ÖK Balatoni Limnológiai Intézet e- lőtt: a nádasban (vízmélység 55 cm), valamint onnan 25 m (220 cm), illetve 200 m távolságban (330 cm). Valamint a Balaton hossztengelye mentén 5 mérőponton: Keszthely (vízmélység: 310-330 cm), Szigliget (400-410 cm), Zánka (430-440 cm), Tihany (410-430 cm), Siófok (430-460 cm) térségében, szintén vízrétegenkénti bontásban havi gyakorisággal. Mintát a felszíntől lefelé félméterenként Schindler- Patalas-féle mintavevővel vettünk. Az egyes mintákat 100 cm3 térfogatban tömörítve 3,5 % végkoncentrációjú formáimnál tartósítottuk. A turbulencia mérés a zooplankton mintavétellel térben és időben párhuzamosan történt, 16 MHz- es MicroADV 3D SonTek típusú Akusztikus Doppler Velo- ciméterrel (ADV).

A turbulenciát a 3D turbulens sebesség-fluktuációk négyzetes középértékének gyökével (Root Mean Square, R- MS-turbulence) jellemeztük és cm s"1 mértékegységben adtuk meg (Tennekes & Lumley 1972; Reynolds 1992b):

RMS [Vx'] = ÄJ = V n - 1

A velociméterrel kapott 3D sebesség-idősorokat WinA- DV szoftverrel dolgoztuk fel. A turbulens kinetikai energiadisszipációs rátát és a Kolmogorov-távolságot különböző szélsebességek, és vízszintek mellett Tennekes & Lumley (1972) és MacKenzie & Leggett (1993) nyomán számoltuk.

A turbulens kinetikai energia-disszipációt (s, m2 s'3) a mintavételi pontok átlagos vízmélységével (Z) és a szélsebességgel (W) számoltuk MacKenzie & Leggett (1993) u- tán:

)c Txl

'jn

( \Wrn-3 \

1U.

r) 1

WzJ

10,001mV3 j

A szél sebességét (W) a következő értékekben adtuk meg: 0,5; 1; 2; 4; 8; 16 és 32 m s-1. A tó átlagos mélységeiként mintavételi pontjaink átlagos mélységével számoltunk, azaz 0,5; 2,2; 3,3; 4; 4,3; 4,45 m-rel. A levegő sűrűsége (pa)

1,2 kg m'3, a víz sűrűsége (pw) 998 kg m’3, a vízfelszín és a szél közötti közegellenállási tényező (CD) 0,0015 és a von Kannan állandó 0,4.

A turbulens kinetikai energiadisszipációs rátát a mintavételi pontok közepes vízmélységében a Taylor-egyenlettel (Luettich & Harleman 1990) is meghatároztuk:

£ = Ax RMS3 /“’

ahol az RMS az ADV velociméter által mért RMS-turbulen- cia, az A állandót 1-nek, és a helyi hosszmértéket (1) 25 .cinnek feltételeztük, ami a Balaton átlagos hullámmagassága (G.-Tóth et al. 2011).

A Kolmogorov-távolságot (rjk, mm) a disszipációs rátából (e) és a kinematikus viszkozitásból (v = 1,1 10'6 m2 s’1) számoltuk Tennekes és Lumley (1972) után:

Eredmények

A balatoni zooplankton fajösszetétele

A vizsgálati periódus alatt összesen 13 planktonrák faj, 3 Copepoda és 10 Cladocera faj fordult elő (7. táblázat). A Copepodák és Cladocerák faj arányával összevetve az abun- dancia viszonyok pont ellenkező tendenciát mutattak, az adott időben a különböző mintavételi helyeken a zooplankton állományban legnagyobb mennyiségben a Copepodák képviseltették magukat átlagosan 77 %-kal 2006-ban, és 63 %-kal 2007-ben, a Cladocerák pedig 23-37 %-kal. 2006-ban az Eudiaptomus gracilis dominált, 2007-ben a Mesocyclops leuckarti.

A különböző mintavételi helyek planktonrák populációjának összetételét vizsgálva az egyes helyek között szembeötlő különbség tapasztalható. A különböző mintavételi helyek planktonrák közösségeit vizsgálva megállapítottuk, hogy a nauplius lárvák aránya a parti sávban majdnem a duplája volt, a nyíltvíziéhez képest. A Cladocera esetében ellentétes tendencia volt megfigyelhető, arányuk a nyíltvízben mintegy háromszorosa volt a litorális övben tapasztal- hatónál. Hasonló tendenciát tapasztaltunk a Cladocera esetében a siófoki és a tihanyi mintavételi pontok összehasonlításakor, a Cladocera rákok ebben az esetben is inkább a mélyebb vizet preferálták. A Copepoda esetében nem figyelhető meg egységes tendencia, fajonként eltérő képet kaptunk. A nyíltvízhez képest az Eudiaptomus gracilis előfordulása csökkent a litorális zónában, illetve a Siófoki-medencében a litorális zóna Calanoida állománya eltérést mutatott a nyíltvízi állományokhoz képest. A Cyclopoida százalékos arányában nem mutatkozott számottevő különbség a minta-