Alkalmazott hidrobiológia (MAVÍZ, Budapest, 2007)

4. Anyagforgalom, biogeokémiai elemciklusok

Anyagforgalom, biogeokémiai elemciklusok

113

Az üledékben és a tóvízben lényegében ugyanazok a folyamatok játszódnak le, csak a fő folyamatok iránya ellentétes. Az egyes részrendszerek önmagukban is bonyolultak, sokkomponensűek. A rendszerek között, és természetesen a rendszeren belül is anyag és energia áramlik. A foszforforgalom hajtóerői többfélék lehetnek:

■ biológiai eredetűek (szervesanyag termelés és lebontás),

■ fizikai eredetűek (kiülepedés, felkeveredés),

■ fizikai-kémiai eredetűek (koncentráció kiegyenlítődés, szorpciós folyamatok),

■ kémiai eredetűek (csapadékképződés- és oldódás, redox folyamatok).

A biológiai hajtóerők szerepét és hatékonyságát növeli, hogy a két ellentétes irányú folyamat (a szervesanyag termelése és lebontása) súlypontja térben, és néha időben is elkülönül egymástól. A tóvízben a szervesanyag termelése, az üledékben pedig a lebontása az elsődleges folyamat.

Az algák testük felépítéséhez a vízből foszforforrásként elsősorban oldott reaktív foszfort hasznosítanak, bár a polifoszfátok és a szilárd foszforvegyületek egy része is biológiailag felvehetőnek számít. Az algák testanyaga közvetlenül, vagy a zooplankton közvetítésével holt szervesanyaggá alakul. A holt szervesanyagot a baktériumok mineralizálják. A felszabaduló oldott reaktív foszfor egy része kötődhet a lebegőanyag szervetlen frakciójához, más része a felvétel révén újra bekerülhet a biológiai anyagforgalomba.

A vízben levő lebegőanyag kiülepedik. A kiülepedő szervesanyag az üledékben baktériumok közvetítésével mineralizálódik. A szervesanyag foszfortartalma oldott reaktív foszforrá (túlnyomórészt P04' ionná) alakul. A baktériumok élettevékenysége közben szén-dioxid keletkezik, a pH savas irányba tolódik el. A pH változása kedvez az üledék szervetlen frakciója bizonyos mértékű oldódásának, ami a szervetlen üledékfrakcióhoz kötött foszfor egy részének felszabadulását eredményezi. Az üledék pórusvize és a víz között foszfor gradiens alakul ki, és a koncentráció kiegyenlítődés diffúzióval, vagy konvekcióval történik. A vízbe jutó oldott reaktív foszfor részben újra az élőlényekbe kerül, részben pedig szervetlen formában kötődik a lebegőanyaghoz (biogén mészképződés, adszorpció).

Ez a minden állóvízre egyaránt jellemző foszfor forgalom sekély tavak esetében más folyamatokkal is kiegészül. Elsőként kell említeni a felkeveredést. Sekély tavakban a szél keltette vízmozgás a fenékig hatol, és már egyszer kiülepedett anyagot juttat a tóvízbe. Az üledék szervetlen frakciója a tóvízhez képest nagyobb oldott reaktív foszfor koncentrációjú pórusvízzel tart egyensúlyt. Ennek következtében az üledékszemcsék felületi reaktív foszfor koncentrációja nagyobb, mint a lebegőanyagé. Ha ez a nagyobb felületi reaktív foszfor koncentrációjú üledék felkeveredik a tóvízbe, deszorpció következik be. Felkeveredés hatására a pórusvíz és a tóvíz közötti oldott reaktív foszfor gradiens megszűnése, vagyis a koncentráció kiegyenlítődés meggyorsul. Felkeveredés során a tóvízbe jutott többlet foszfor egy részét felveszik az élőlények, más része a tóvízben lévő kis felületi oldott reaktív