Hidrológiai Közlöny 1999 (79. évfolyam)
4. szám - A Magyar Hidrológiai Társaság XVII. Országos Vándorgyűlése, Miskolc, 1999. július 7–8.
324 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1999. 79. ÉVF. 6. SZ. A Balaton két legjelentősebb planktonikus cianobaktériumának összehasonlító ökofíziológiai jellemzése Kovács Attila, Présing Mátyás, Vörös Lajos Magyar Tudományos Akadémia Balatoni Limnológiai Kutatóintézete, Tihany Kivonat: A hetvenes évek második felétől kezdve a fonalas, nitrogénkötő cianobaktériumok tömegprodukciói rendszeressé váltak a Balatonban. A hatvanas évek végén, a hetvenes évek elején az Aphanizomenon flos-aquae volt a legtömegesebb nyári nitrogénkötő cianobaktérium a Balatonban. A hetvenes évek végétől egy trópusi eredetű faj, a Cylindrospermopsis raciborskii előretörése volt megfigyelhető. 1994-ben az egyik legnagyobb algatömegprodukció idején a fitoplankton biomasszájának közel 95 %-át e faj populációja alkotta. Az utóbbi hűvösebb, csapadékosabb években a trofitás csökkenésével párhuzamosan az A. flos-aquae vált ismét a Balaton domináns cianobaktériumává. Emiatt izoláltuk a Balatonból e két fajt és meghatároztuk szaporodásuk hőmérséklet- és fényfüggését. A C. raciborskii trópusi-szubtrópusi eredetü cianobaktérium szervezet. Eredményeink szerint a szaporodási sebessége (//„*) 15 és 36 °C között lineárisan nőtt a hőmérséklettel, míg az A. flos-aquae szaporodási sebessége 24 °C-ig emelkedett, ezt követően (27 és 30 °C) csökkent, 33 °C-on pedig a sejtek elpusztultak. A fényadaptációs paraméter (/*) értéke a hőmérséklet emelkedésével a C. raciborskii esetében egy nagyságrenddel változva (7-68 |iEinstein m~ 2 sec' 1) lineárisan nőtt. Az A. flos-aquae fényigénye 18-20 °C-ig filggött a hőmérséklettől, e fölött nem változott. Növekvő fényintenzitás hatására a karotinoid/klorofill-a arány jelentősen megemelkedett mindkét fajnál, azonban a változás mértéke a C. raciborskii sejtjeiben nagyobb volt. Megállapítottuk, hogy az A. flos-aquae fényigénye az alacsony és az optimális hőmérsékleti tartományban szignifikánsan nagyobb, mint a C. raciborskii esetében, ami azt jelenti, hogy ez a szervezet alacsonyabb hőmérsékleten jobban képes tolerálni a fény okozta stresszt, és ez számára kompetitív előnyt jelent a C. raciborskii-v&\ szemben bizonyos környezeti feltételek esetén (például hűvösebb nyarakon). Kiilcssz: Cylindrospermopsis raciborskii, Aphanizomenon flos-aquae, szaporodás, fényintenzitás, hőmérséklet. Bevezetés A gyorsuló eutrofizáció következtében a 70-es évek végére a Keszthelyi-medence, a 80-as évek eledére az egész Balaton hipertróffá vált (Herodek, 1986) A trofitás növekedésével párhuzamosan a fonalas nitrogénkötő cianobaktériumok tömegprodukciói váltak rendszeressé (Gorzó, 1985; Vörös és Nagy-Göde, 1993). A hatvanas évek végén, a 70-es évek elején az Aphanizomenon flos-aquae volt a legjelemzőbb nyári nitrogénkötő cianobaktérium a Balatonban. A hetvenes évek végétől egy trópusi-szubtrópusi eredetű cianobaktérium faj, a Cylindrospermopsis raciborskii előretörése volt megfigyelhető (Vörös és mlársai, 1983\ Padisák és mlársai, 1984) 1994-ben az eddigi egyik legnagyobb algatömegprodukció idqén a fitoplankton biomasszájának közel 95 %át ezen fej egyedei alkották (Présing és mlársai, 1996). 1994-96-ban izoláltuk a Balatonban tömegesen elszaporodó nitrogénkötő cianobaktérium fajokat, közöttük a C. raciborskii négy törzsét, melyek közül az ACT 9502-jelű törzzsel számos ökofíziológiai kísérletet végeztünk az algatömegprodukciók kialakulásának jobb megismerése érdekében (Vörös, 1995; Shaflk és mlársai, 1997; Kovács és mlársai, 1997; Kovács és mlársai, 1998). Az utóbbi hűvösebb, csapadékosabb években (1995-1997) a trofitás csökkenésével párhuzamosan az A. flos-aquae vált ismét a Balaton domináns nitrogénkötő cianobaktériumává. A jelen munka célja annak a kérdésnek a megválaszolása, hogy a hidrometeorológiai körülmények eltérései okozhatják-e a fenti két cianobaktérium fej dominancia viszonyainak eltéréseit Ennek érdekében 1998-ban vizsgáltuk az A. flos-aquae szaporodását és pigmentösszetételét a fény és a hőmérséklet függvényében, és a kapott eredményeket összevetettük a C. raciborskii-\al végzett korábbi kísérleteink eredményeivel (Kovács és mlársai, 1998). Anyag és módszer Kísérleti rendszerünk elrendezése és mérési módszereink a két törzs vizsgálatánál megegyeztek és a következők voltak: A Cylindrospermopsis raciborskii ( Wolosz.) Seenayya et Subba Raju fonalas, nitrogénfixáló cianobaktérium ACT 9502 törzsét (ACT = Algal Culture Tihany) és az Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs (ACT 9605) törzsét NaNOj-mentes BG-11 tápoldaton (Rippka és mlársai, 1979) zárt (lombik) tenyészetben neveltük. A kísérlet során a lombikokat eltérő hőmérsékleten (12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36 °C), folyamatos megvilágítást alkalmazva, hat különböző fényintenzitáson (10, 30,60, 120, 230, 390 ^Einstein 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 ftlggését a következő exponenciális telítési függvény jól leírta (Webb, 197-f) P=ÍW(1 -exp(-///0) ahol: n = szaporodási ráta, //„»* = maximális szaporodási ráta, I = fényintenzitás, /k = fényadaptációs paraméter. A tenyészetek növekedését a 750 nm-en mért optikai denzitás spektrofotometriás mérésével követtük nyomon. A karotinoid/lorofill-o arányt a metanolos extraktumban a 475 és 666 nm-en mért extinkciók hányadosával jellemeztük (Zhuang és mtsai, 1993). Eredmények és megbeszélésük A fényintenzitás és hőmérséklet együttes hatása az Aphanizomenon flos-aquae növekedésére A kísérletekben a hőmérséklet függvényében márkásán változott az A. flos-aquae fi-I görbéje (1. ábra). Az alkalmazott legkisebb hőmérsékleten, 12 °C-on, már nagyon alacsony fényintenzitásnál, 60 pEinstein m" 2 sec" 1nál fénygátlás lépett fel. Ez a cianobaktérium tehát már 12 °C-on képes növekedni, ami alacsonyabb hőmérséklet, mint a C. raciborskii tűrőképességének alsó határa. Magasabb hőmérsékleten, 15-18 °C-on a fény okozta szaporodásgátlást már nem tapasztaltuk. A hőmérséklet további emelésével, 21 °C-on a fénygátlás ismét megjelent 230 jtEinstein m" 2 sec" 1 fényintenzitásnál mérsékelten, majd a hőmérséklet emelkedésével egyre erőteljesebben. A legmagasabb kísérleti hőmérséklet, a 33 °C letálisnak bizonyult az A. flos-aquae számára. Ibelings (1996) Anabaena flos-aquae-\t\ végzett kísérletei is azt sugallják, hogy az emelkedő hőmérséklet (mint plusz stresszfaktor) hozzájárul a fénygátlás kialakulásához. Ezzel ellentében Jensen és Knutsen (1993) Spirulina platensis-szel végzett kísérletei során 20-25 °C-on erős fénygátlást észleltek, ami magasabb hőmérsékleten (35, 38 °C) minimálisra csökkent, amit a "fotorepair" rendszer egyre aktívabbá válásának tulajdonítottak. Az A. flos-aquae szaporodási sebessége (// m) a hőmérséklet emelkedésével (2. ábra) 12-tól 24 °C-ig nőtt (0.12, 0.33, 0.37, 0.46, 0.61 nap" 1), ezt követően megállt, sőt 27 és 30 °C-on kismértékben csökkent (0.60, 0.56 nap' 1), 33 °C-on pedig elpusztultak a sejtek. Azaz az A. flos-aquae számára az optimális hőmérséklet 24 °C, ez
