Hidrológiai Közlöny 1999 (79. évfolyam)

4. szám - A Magyar Hidrológiai Társaság XVII. Országos Vándorgyűlése, Miskolc, 1999. július 7–8.

343 Cianobaktériumok és a Balaton vízminősége Vörös Lajos, Hiripi László, Koncz Eszter, Kovács Attila, Présing Mátyás, V.-Balogh Katalin, Magyar Tudományos Akadémia Balatoni Limnológiai Kutatóintézete, Tihany Lomniczy Kinga, Hesham M. Shafik Veszprémi Egyetem, Veszprém Suez Canal University, Ismailia, Egyiptom Kivonat: A Balatonban már három évtizeddel ezelőtt is előfordultak epizódszerű tömeges alga-elszaporodások, de a planktonikus algák csak a hetvenes ívek közepétől váltak alapvető vízminőség meghatározó tényezővé. Ettől kezdve megszűnt a korábban problematikus méreteket öltő hínár-elszaporodás veszélye, és a tó legjelentősebb élőlényei a nyári időszakban tömegesen elszaporodó fonalas nitrogénkötő cianobaktériumok lettek. A Balatonban először 1978-ban észleltflk a Cylindrospermopsis raciborskii jelenlétét a Keszthelyi-medencében, 1982-ben már ez az alga volt a legtömegesebb a tó teljes területén Legutoljára 1994-ben szaporodott el kritikus mértékben, pl. a tó keleti területén korábban soha nem észlelt alga-tömegprodukciót okozva A tó fitoplanktonja ekkor toxintermelönek bizonyult, ahogy toxintermelő volt a C. raciborskii izolált törzse is. 1995 és 1998 között nem volt kritikus mértékű cianobaktéríum szaporodás a tóban, jelentős mértékben csökkent a korábbiakhoz képest a fitoplankton tömege és fotoszintézise. A fitoplankton biomasszájának faji összetétele is a hatvanas éveket idézte. A tó oligotrofizálódása tovább növelte a tó anyagforgalmában a pikociano-baktériumok jelentőségét A Balaton csökkenő trofitása és a Kis-Balaton elárasztása együttesen azt eredményezte, hogy napjainkra a cianobaktériumok, mint alapvető vízminőség meghatározó tényező helyébe a Keszthelyi-medencében az oldott huminanyagok léptek. A tó algásodottságának további csökkenése, vagy a jelenlegi állapot stagnálása azt eredményezi, hogy ez az állapot fogja a közeljövőben is jellemezni a tavat. Kulcssz.: Balaton, eutrofizálódás, oligotrofizálódás, cianobaktériumok, toxicitás Bevezetés A Balatonban már több mint három évtizeddel ezelőtt is előfordultak epizódszerű tömeges algaelszaporodások, amelyek közül a legfeltűnőbb a Keszthelyi-medencében 1966 szeptemberében megfigyelt Aphanizomenon flos-aquae vízvirágzás volt (Hortobágyi & Kárpáti, 1966). Ezek azonban csak előjelei voltak a tó hetvenes években felgyorsult eutrofizálódásának Ettől kezdődően megszűnt a korábban aggodalmat keltő hínárosodás veszélye, és a tó legtömegesebb élőlényei a nyári időszakban elszaporodó fonalas nitrogénkötő cianobaktériumok lettek. A vízvédelmi célú nagyberuházások (Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszer, szennyvíz foszforleválasztó Zalaegerszegen) hatására jelentősen, több mint 50 %kai csökkent a Keszthelyi-medence külső foszforterhelése Ezt több éves késéssel követte a fitoplankton biomasszájának csökkenése is, azaz legalább is a Keszthelyi-medence tekintetében a tó oligotrofizálódásának lehetünk tanúi A jelen dolgozat célja a Keszthelyi-medence példáján annak bemutatása, hogy hogyan hódította meg a Balatont a hetvenes évek végén, a nyolcvanas évek elején egy trópusi eredetű cianobaktérium a Cylindrospermopsis raciborskii, és hol tart napjainkban a medence regenerálódása, milyen átalakulásokkal jár az oligotrofizálódás folyamata Az eutrofizálódás korai stádiuma a hatvanas évek végétől a hetvenes évek közepéig A rendszeres és korszerű módszerrel végzett mennyiségi fitoplankton-vizsgálatok 1965-ben kezdődtek a Balatonon (Tamás, 1974). Ezek alapján tudjuk, hogy a fitoplankton biomasszája a hatvanas évek második felében nyaranta 5 mg 1"' körüli volt. Ez a viszonylag mérsékelt alga-biomassza azonban nem zárta ki a cianobaktériumok időszakos dominanciáját, hiszen pl. 1996 augusztusában a fitoplankton tömegének 62 %-át tették ki (/. táblázat) A legtömegesebb faj ebben az időszakban az Aphanizomenon flos-aquae volt, és egészen 1977-ig ez volt a legjellemzőbb potenciális nitrogénkötő szervezet. A balatoni algatömegprodukciók időszaka 1977-94 A helyzet 1997-ben drámaian változott, a fitoplankton biomasszája ugrásszerűen megnőtt az Anabaena spiroides és az Anabaena aphanizomenoides nyári tömegprodukciója miatt, az A. flos-aquae ebben a növekedésben alárendelt szerepet játszott. A következő évben, 1978 augusztusában észleltük először a C. raciborskii megjelenését a Balatonban, ekkor még jelentéktelen mennyiségben (/. láblázat). A C. raciborskii 1982-ben meghódította az egész Balatont, Keszthelytől-Siófokig ez lett a domináns alga (cianobaktérium-) faja a tónak. Augusztusban pl. a fitoplankton tömegének több mint 80 %-át tette ki. A helyzet lényegében 1994-ig nem változott, hiszen ebben az évben is az egész tóra kiterjedő C. raciborskii tömegprodukciót észleltünk (Présing et al, 1996). A Cylindrospermopsis raciborskii toxintermelése A C raciborskii endotoxintermelő cianobaktérium, amint az közismert egy Ausztráliában 1979-ben bekövetkezett ivóvíz útján történt tömeges mérgezés óta (Hawkins el al., 1985). A Balaton fitoplanktonja 1994-ben a C. raciborskii tömegprodukció idején - a cianotoxinok detektálására kifejlesztett rovarteszt alapján - toxikusnak bizonyult (Hiripi el al., 1998). A Balatonból izolált C. raciborskii ACT-9502 jelű törzsének sokoldalú toxicitás vizsgálata igazolta a terepmérés helyességét, emellett rámutatott a cianotoxin széles hatásspektrumára is. E cianobaktérium extraktuma mérgező emlősökre, halakra, rovarokra, rákokra és a magasabbrendú vízinövényekre is (2. láblázat). Szerencsére, 1995-óta nem észleltünk a Balatonban toxikus fitoplanktont (ami nem jelenti azt, hogy toxintermelő algatörzs egyáltalán nem fordult elő a tóban, az a valószínűbb, hogy nem fordult elő olyan mennyiségben, hogy módszerünkkel detektálni tudtuk volna). Ugyanakkor a Kis-Balaton felső tározójának fitoplankton mintái rendre toxikusak voltak, a Locustatesztek LD» értékei gyakran 100 mg kg"

1 (száraz tömeg) alattiak voltak, ezzel szemben a Keszthelyi-medencében a legnagyobb injektálható dózis, az 5000 mg kg"' sem okozott pusztulást. 1. láblázat. A Keszthelyi-medence augusztusi fitoplankton]ónak Év A. C Egyéb Páncélos KovaEgyéb Összés Év flosraacianobakosto moszatok algák bioaquae bortkii tériumok rosok massza <•/•> (%) <%) <%) <%) <%) (m* 1 l) 1966 41 0 20 22 10 7 4 1976 47 0 21 11 7 14 11 1977 0 0 71 4 13 12 41 "1978 26 «t 46 3 12 13 27 1982 0 81 0 0 6 13 30 1986 0 83 3 0 5 9 46 1994 1 93 0 0 2 4 36 1995 15 12 38 1 29 5 11 1996 9 67 15 3 1 5 11 1997 30 1 0 54 1 14 4 1998 33 8 26 12 19 2 11 •a Cylindrospermopsis raciborskii első észlelése a Balatonban Az oligotrofizálódás időszaka 1995-től A fitoplankton biomassza a Keszthelyi-medencében 1995-ben meredeken csökkent 10 mg 1"' körüli maximális értékre és ez az érték állandósulni látszik. A biomassza meredek csökkenését nem követte azonnal a plankton összetételének jelentős változása, hiszen még 1996-ban is uralkodóvá vált a C. raciborskii, de megkezdődött, ha lassan is az A. flosaquae újbóli térhódítása. Az utóbbi két esztendőben már ismét ez a szervezet volt a legtömegesebb cianobaktériuma a tónak, miközben a C. raciborskii részesedése jelentéktelenné zsugorodott. Visszaszerezték pozíciójukat a páncélos ostorosok és a kovamoszatok is (1. táblázat). Összegezve, a Keszthelyi-medence oligotrofizálódása 7-8 éves késéssel követte a külső foszforterhelés csökkenését. A fitoplankton tömegének csökkenését pedig mintegy hároméves késéssel követte az összetétel megváltozása, azaz a három évtizeddel korábbi állapot regenerálódása. A pikocianobaktériumok is indikálják a vízminőség-javulást A bakteriális méretű cianobaktériumok is indikálják a Keszthelyimedence trofitás-csökkenését. Több tucat hazai és külföldi tóra kiterjedő vizsgálataink igazolták, hogy az oligotróf tavakban a fikoeritrin pigmentdominanciájú pikocianobktériumok az uralkodók, eutróf vizekben ezzel szemben csak fikocianinos formák fordulnak elő és a két csoport aránya markánsan változik a trofitási gradiens mentén (Vörös et al, 1998). Ennek megfelelően a Keszthelyi-medencére a nyolcvanas években a fikocianinos fonnák abszolút túlsúlya volt a jellemző, a kilencvenes években viszont határozott növekedését tapasztaljuk a fikoeritrines formák részesedésének a kritikus nyári hónapokban is (1. ábra). A fitoplankton tömegének és produkciójának a csökkenése a Balaton egész ökológiai rendszerének gyökeres, itt nem részletezhető átalakulásával, módosulásával jár. Többek között a Keszthelyi-medencében az algák, mint alapvető vízminőség meghatározó tényező helyébe a huminanyagok léptek (Vörös & V.-Balogh, 1998), megnőtt a bakterioplankton és a zooplankton relatív jelentősége. A Siófoki-medencében pl. az utóbbiak képviselik a planktonikus élőlény-együttes szerves szénkészletének