Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 4. szám - Horváth Hajnalka - Kovács W. Attila - Zsigmond Eszter - Vörös Lajos - Mátyás Kálmán - Süle György - Présing Mátyás: A balatoni és kis-balatoni fitoplankton nitrogénkötése és fikocianin tartalma
25 A balatoni és kis-balatoni fitoplankton nitrogénkötése és fikocianin tartalma Horváth Hajnalka1, Kovács W. Attila1, Zsigmond Eszter2, Vörös Lajos1, Mátyás Kálmán3, Sülé György3, Présing Mátyás1 'MTA ÖKBLI, Tihany zSzegedi Biológiai Kutatóközpont, Biokémia Intézet, Szeged 3Nyugat-Dunántúli Vízügyi Igazgatóság, Kis-Balaton Üzemmérnökség, Keszthely Kivonat: A cianobaktériumok a Földön a legváltozatosabb vízi és szárazföldi környezetben előforduló prokarióta szervezetek. Számos fajuk a vízben oldott molekuláris nitrogén hasznosítására és valamennyi fajuk kisegítő fotoszintetikus pigmentek (allofikocianin, fikocianin, fikoeritrin) különböző arányú szintézisére képes. Ezen pigmentek szintézise a vörös algák és egybarázdás moszatok kivételével csak a cianobaktrériumokra jellemző sajátság, így ezek mennyiségi meghatározásával a cianobaktériumok biomasszája becsülhetővé válik. A fitoplankton légköri N2-kötését l5N-módszerrel határoztuk meg, míg fikocianin tartalmát egy újonnan kifejlesztett extrakciós módszerrel a Balaton és a Kis-Balaton hét mintavételi helyén 2010 augusztusában. Ezen eltérő trofitású víztereket jól jellemezik az oldott tápanyag, elsősorban N-formák koncentrációi (15-680 pg/l) és a kialakult cianobaktérium biomassza (1,54-127,4 mg/1), mellyel szoros összefüggést mutatott a fitoplankton fikocianin koncentrációja és légköri N2-kötésénck intenzitása (R2 = 0,9873; R2 = 0,7032). Kulcsszavak: cianobaktérium, N2-kötés, fikocianin, Balaton, Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszer.. Bevezetés A cianobaktériumok számos faja rendelkezik olyan faj specifikus tulajdonságokkal, melyek lehetővé teszik számukra kedvezőtlen körülmények közötti fennmaradásukat, esetleges tömeges elszaporodásukat. Ilyen pl.: a vízben oldott légköri nitrogéngáz hasznosításának képessége, valamint kisegítő fotoszintetikus pigmentek (allofikocianin, fikocianin, fikoeritrin) szintetizálása, melyekkel képesek alkalmazkodni környezetük megváltozott körülményeihez. Vízi ökoszisztémában a N2-kötést elsősorban plankto- nikus cianobaktérium szervezetek végzik (Howarth et al. 1988), mely intenzitása a N2-kötő cianobaktériumok biomasszájával áll szoros összefüggésben (Wetzel 1983), jelentősége pedig a rendszer nitrogén háztartásától függően erősen változó. A cianobaktériumok jelenlétét, tömeges elszaporodását, ill. N2-kötését általában az alacsony oldott nitrogén és magas foszfor környezeti koncentrációkhoz, valamint alacsony összes N/P arányokhoz kötik (Tőnno és Noges 2003). A fikobiliszóma és benne a fi- kobilin pigmentek (allofikocianin, fikocianin, fikoeritrin) szintézise csak az algák szűk rétegére jellemző (cianobaktériumok, vörös algák és egybarázdás moszatok), így a fikocianin mennyiségének meghatározása alkalmas lehet a cianobaktériumok biomasszájának becslésére. Az általunk kiválasztott hét mintavételi hely egymástól eltérő jellegükből adódóan (tápanyag-ellátottság, cia- nobaktérium-össz-biomassza) alkalmasnak látszott, hogy a kinyerhető fikocianin koncentrációjában és a N2-kötés intenzitásában előforduló különbségeket vizsgáljuk. Anyag és módszer Mintavételi helyek: 1. ábra: Mintavételi helyek a Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszer tározóiban (1, 2, 3) és a Balaton Keszthelyi-, Szigligeti-, Szentesi- és Siófoki-medencéjének közepén Mintavételi helyeinket a Kis-Balaton két tározójában, a nagy, jellegzetes, nyílt vizes területeken (1: Zala befo- lyóhoz közel eső részén, 2: a Felső-tározó keleti részén; 3: Alsó-tározó részlegesen elárasztott területén az Ingói- berekben), valamint a Balaton négy medencéjének közepén jelöltük ki. Alkalmazott analitikai módszerek: A vízmintákat 2010. augusztus 17-23 között, vízoszlop mintavevővel vettük, majd a mintavételt követően 150 pm lyukátmérőjü zooplankton hálón átszűrtük. A víz analitikai elemzéseket (oldott nitrogén- és foszforformák, Mackereth et al., 1989 és az a-klorofill, Iwamura et al., 1970) és N2-kötési kísérleteket a mintavétel napján, a gyűjtést követően a lehető leghamarabb elvégeztük (3 ó- rán belül). A fitoplankton N2-kötését l5N módszer (Présing et al., 2005) alkalmazásával mértük. A mintavétel helyén és i- dején mért globálsugárzási adatokból f http://bir . Webeye .hu), a vertikális extinkciós koefficiensből (Kd) és a kötés fényfűggésének paramétereiből (Vmax; Ik) számoltuk az egy négyzetméter feletti vízoszlop napi nitrogénkötését (Présing et al., 1999). Ezt a nitrogénkötést vettük alapul az adott mintavételi ponttal reprezentált vízterületre, hogy a tározó és az egyes medencék napi nitrogénkötését meghatározzuk. A fikocianin mennyiségének meghatározása során ultrahangos roncsolással kombinált fagyasztás-olvasztás módszert (Horváth et al., 2013) használtunk. Az algák elsődleges termelésének becsléséhez Vörös és V.-Balogh (1997) által leírt, vízhőmérsékleten és a- klorofill koncentráción alapuló empirikus összefüggését vettük alapul. A Redfield-féle C/N tömegarány (5,68) és a becsült elsődleges termelés ismeretében számoltuk a fitoplankton elméleti (Redfield arány szerinti) nitrogénigényét, ill. a N2-kötésnek az algák nitrogénellátásában betöltött szerepét. A Lugol-oldattal tartósított fitoplankton minták faji összetételének meghatározását Utermöhl (1958), biomasszájának becslését pedig Németh és Vörös (1986) szerint végeztük. Eredmények és megbeszélésük A kiválasztott mintavételi helyek között a vizsgált paraméterekben jelentős különbségek adódtak, melyek változása a trofikus gradiensnek (Kis-Balaton, Balaton nyugati és keleti medencéi) megfelelően alakult. A fitoplankton faji összetétele: A Kis-Balaton fitoplanktonja biomasszájának nagyságában az egyes mintavételi helyek között nagyságrend-
