Hidrológiai Közlöny 1998 (78. évfolyam)

4. szám - Fülöp István Antal–Józsa János: A neruális hálózatok világa

293 A fény és hőmérséklet együttes hatása a Cylindrospermopsis raciborskii (Wolosz) Seenaya et Subba Raju szaporodására és pigmentösszetételére Kovács Attila, Hiripi László, Présing Mátyás és Vörös Lajos Magyar Tudományos Akadémia Balatoni Limnológiai Kutatóintézete, Tihany Kivonat: 1974-től kezdődően a fonalas, nitrogénkötő cianobaktériumok tömegprodukciói rendszeressé váltak a Balatonban. A hetvenes évek végétől különösen egy cianobaktérium faj a Cylindrospermopsis raciborskii előretörése volt megfigyelhető. 1994ben az eddigi egyik legnagyobb tömegprodukció idején a fitoplankton biomasszájának közel 95 %-át ezen faj egyedei alkották. Balatonból izolált C. raciborskii törzzsel végzett kísérletek során vizsgáltuk a faj növekedési paramétereinek, sejtmorfológiájának, pigment összetételének hőmérséklet függését hét különböző fényintenzitáson (10-390 ^Einstein m'

! sec'

1). A C. raciborskii trópusi, szubtrópusi eredetű cianobaktérium faj. Szaporodási sebessége (ji^x) 15 és 36°C között lineárisan nőtt a hőmérséklettel. A fényadaptációs paraméter (I

k) értéke egy nagyságrenddel változott (6.6-68 nEinstein m'

2 sec"'). Növekvő fényintenzitás hatására a karotinoid'klorofill-a arány jelentősen növekedett (5-8-szorosára). A C. raciborskii természetben előforduló populációi gyakran sárgás színűek, minden bizonnyal az oszcillaxantin pigment dominancia miatt. Kulcsszavak: Cylindrospermopsis raciborskii, fényintenzitás, hőmérséklet, Bevezetés A gyorsuló eutrofizáció következtében a 70-es évek végére a Keszthelyi-medence a 80-as évek elejére az egész Balaton hipertroffá vált (Herodek. 1986). 1974-től a fonalas nitrogénkötő cianobaktériumok tömegprodukciói rendszeressé váltak (Gorzó, 1985; Vörös & Nagy-Göde, 1993). A hetvenes évek végétől egy trópusi, szubtrópusi eredetű cianobaktérium faj, a Cylindrospermopsis raciborskii előretörése volt megfigyelhető (Vörös és mtsai., 1983\ Padisák és mtsai., 1984). 1994-ben az eddigi egyik legnagyobb tömegprodukció idején a fitoplankton biomasszájának közel 95 %-át ezen faj egyedei alkották (Présing és mtsai., 1996). 1994-ben a C. raciborskii négy törzsét izoláltuk a Balatonból, ezek közül az ACT 9502-jelű törzzsel számos ökofiziológiai kísérletet végeztünk a tömegprodukciók kialakulásának jobb megismerése érdekében. A legelső kísérletek igazolták e faj nagy hő- és alacsony fény igényét (Vörös. 1995; Shafik és mtsai.. 1997; Kovács és mtsai., 1997). Mivel az algák szaporodását, fotoszintézisük hőmérsékletigényét a fényintenzitás, fényigényüket pedig a környezet hőmérséklete jelentősen befolyásolja (Zhuang és mtsai., 1993; Jensen & Knutsen, 1993; Graham, 1995; Albertano, 1996; Ibelings, 1996), arra kerestünk választ, hogy a C. raciborskii szaporodását és pigmentösszetételét hogyan befolyásolja a környezet e két meghatározó paraméterének "cross-gradiens" mentén való változása. Anyag és módszer A C. raciborskii (Wolosz.) Seenaya and Subba Raju fonalas, nitrogénfixáló cianobaktérium ACT-9502 törzsét (ACT = Algal Culture Tihany) NaN0

3 mentes BG11 tápoldaton zárt (lombik) tenyészetben neveltük. A kísérlet során a lombikokat eltérő hőmérsékleten (15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36° C), folyamatos megvilágítást alkalmazva, hat különböző fényintenzitáson (10, 30, 60, 120, 230, 390 nEinstein m'

2 sec'

1) inkubáltuk. A lombikokat oldalról és felülről befedtük, így a meghatározott intenzitású fény csak alulról, egyirányból - fekete doboz technika - érte a tenyészetet. A szaporodás fényintenzitás függését a következő exponenciális telítési függvény jól leírta (Webb 1974): ,« = /W*(l-exp(-///

k)) ahol: p - növekedési ráta ^max

= maximális növekedési ráta I = fényintenzitás 4 = fényadaptációs paraméter. A tenyészetek szaporodását a 750 nm-en mért optikai denzitás mérésével követtük nyomon. A C. raciborskii abundanciáját fordított plankton-mikroszkóppal határoztuk meg (Utermöhl, 1958), ennek és a fonalak kiteijedési méreteinek ismeretében számítottuk ki a biomasszát a fajsúlyt 1,0-nek véve. A pigment összetételt Mantoura & Llewellyrt (1983) módosított HPLC-s módszerével (Hiripi és mtsai., 1997) határoztuk meg. A fényelnyelést dióda soros detektorral, 440 nm-nél regisztráltuk. A klorofill-o koncentrációt metanolos extrakciót követően spektrofotométerrel határoztuk meg (Iwamura és mtsai., 1970). A karotinoid/klorofill arányt a metanolos extrák tumban a 475 és 666 nm-en mért extinkciók hányadosával jellemeztük (Zhuang és mtsai., 1993). Eredmények és megbeszélésük A fényintenzitás és hőmérséklet együttes hatása a C. raciborskii szaporodására A kísérlet során a hőmérséklettől függően markánsan változott a C. raciborskii p-1 görbéje. Eltérő hőmérsékleti tartományokban három különböző lefutású ft-I görbét kaptunk (Lábra). ' • 27 °C 36 "C ___ 15°C 200 300 400 500 Fényintenzitás (^Einstein m"

1 sec"

1) l.ábra. A C. raciborskii p-1 görbéinek karakteres változása eltérő hőmérsékleti tartományokban Alacsony hőmérsékleten (15-21° C-on) a C. raciborskii fényszükséglete nagyon alacsony. Fénygátlást tapasztaltunk 15° C-on már 30 ^Einstein m"

2 sec"

1 , 18 és 21° C-on pedig 60 nEinstein m

2 sec"

1 fényintenzitás felett. Ezekben a kísérleti variánsokban a maximális szaporodási ráta (/w) értéke 0,32, 0,36 és 0,51 nap"

1 volt. Zhuang és mtsai., (1993) az Aphanothece stagnina valamint Albertano (1996) Leptolyngbya fajok vizsgálatával hasonló eredményre jutott. A jelenséget azzal magyarázzák, hogy alacsony hőmérsékleten és magas fényintenzitáson a fénygyűjtő rendszer és a hozzá kapcsolódó elektrontranszport lánc, valamint a Calvin-ciklus működése között megbomlik az összhang (Bowler és mtsai., 1992). 0.8 0.0 ' 0 100