 |
Study of macrophyte-algal interaction
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
141834 |
| Type |
KH |
| Principal investigator |
Tóth, Viktor |
| Title in Hungarian |
Makrofita és alga közösségek kölcsönhatásának vizsgálata |
| Title in English |
Study of macrophyte-algal interaction |
| Keywords in Hungarian |
limnológia, ökológia, algológia, távérzékelés |
| Keywords in English |
limnology, ecology, algology, earth observation, remote sensing |
| Discipline |
| Hydrobiology, ecological status assessment, applied ecology (Council of Complex Environmental Sciences) | 40 % | | Ortelius classification: Hydrobiology | | Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences) | 40 % | | Ortelius classification: Aquatic ecology | | Water Management (Council of Physical Sciences) | 20 % | | Ortelius classification: Water monitoring |
|
| Panel |
Ecology and evolution 1 |
| Department or equivalent |
HUN-REN Balaton Limnological Research Institute |
| Starting date |
2021-04-01 |
| Closing date |
2021-10-31 |
| Funding (in million HUF) |
0.655 |
| FTE (full time equivalent) |
0.12 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A magasabbrendű vízi növényzet a saját igényeinek megfelelően változtatja környezetét, ezzel jelentősen módosítva a vízi ökoszisztémát. Feltételezzük, hogy a makrofiták közvetlenül vagy közvetve hatnak az adott víztest alga közösségeire is. Sekély tavakban, ahol a partmenti zóna nagy kiterjedésű (Fertő-tó, Tisza-tó), a makrofita hatása fokozottabb szemben az olyan tavakkal, ahol a partmenti zóna csak a tó területének töredéke (Balaton). Ezt vizsgálandó, fel szeretnénk mérni a makrofita növekedési formák (gyökerező alámerült, lebegő, emergens) algákra gyakorolt hatását. Ehhez két éven át összevetjük a Balaton (alacsony makrofita borítottságú tó) algaközösségeinek változását a makrovegetáció közelében és attól távol a Fertő-tó (magas makrofita borítottságú tó, dominánsan emergens és alámerült növekedési formák) és a Tisza-tó (magas makrofita borítottságú tó, dominánsan lebegő növekedési forma) algabiomasszájának éves dinamikájával.
Az ilyen léptékű fitoplankton és makrofita felmérések gyakorlatilag kivitelezhetetlenek távérzékelési módszerek használata nélkül, így helyszíni, biometriai és limnológiai mérések mellet műholdas (Sentinel-2 és Sentinel-3) felvételek segítségével analizáljuk a tavak makrovegetációjának és algáinak mennyiségi és minőségi összetételét, összehasonlítjuk a tavak algabiomasszáját magasabbrendű növények állományaitól eltérő távolságra, a makrofiták megjelenése előtt, a borítottság maximumán és szeneszcenciájuk követően.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Alternatív egyensúlyi állapotok elmélete (Scheffer, 1989) szerint a sekély édesvízi tavakban a fényért és a tápanyagokért folytatott versengés vagy a zavaros, alga dominanciájú, vagy az átlátszó, makrofita dominanciájú állapotok létezését valószínűsíti. A két szélsőséges (zavaros és átlátszó) állapot leírásában, jellemzésében jelentős mennyiségű publikáció jelent meg, azonban alig akadnak olyan vizsgálatok, amelyek a két csoport együttlétét vizsgálja. Vizsgálataink annak megválaszolására irányulnak, hogy a makrofita mennyisége és minősége (növekedési formája) befolyásolja-e az algák mennyiségét, és ha igen, akkor melyek azok a tényezők, amelyek közvetlenül vagy közvetve hatással vannak az alga közösségekre.
Előző, laboratóriumi, néha in-situ kísérletek kimutatták, hogy a magasabbrendű növények közvetlenül (hormonális, allelopátiás) és közvetve (lebomlási termékeik, oldható szerves szén felhalmozásával, top-down szabályozással) is hatással vannak a környezetükben lévő algákra. Másrészt, a bentikus és planktonikus algák is jelentős hatással vannak a makrofiták növekedésére, így elterjedésére is. Vizsgálataink arra igyekeznek választ adni, hogy ökoszisztéma szinten az algák és a makrofita növények közötti kölcsönhatás megfigyelhető-e, ez a kölcsönhatás milyen formában figyelhető meg távérzékelési eljárásokkal, és milyen előrejelzési eszközökhöz lehetséges ezeket a távérzékelési indexeket felhasználni.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Az alga-makrofiton kölcsönhatás vizsgálatának, mint alap, mint alkalmazott kutatás szempontjából nagy jelentősége van. A parti zóna makrovegetációja a fennmaradása érdekében megváltoztathatja a környezeti tényezőket. Ennek első sorban a littorális zónában van számottevő jelentősége, azonban feltételezésünk szerint a hatás azon túl, a tavak pelágikus (nyílt vízi) részében is jelentős lehet. A nyílt vízi régióban található mikroorganizmusok (algák, cianobaktériumok, stb.) érzékenyek a makrofiták elsődleges, másodlagos anyagcseretermékeire és növények bomlásának anyagaira. Ez az allochton anyag átkerülhet a pelágikus vízkészletbe és ezen keresztül jelentősen befolyásolhatja az algák növekedését, szaporodását, vagy közvetve az egész vízi ökoszisztémát.
A műholdas adatokból birtokában lehetőségünk adódik azonosítani a makrovegetáció mellett a víz inherens optikai tulajdonságai alapján a nyílt víz számos jellemző paraméterét, vagy is a vizsgált víztesteken belül - akár szezonális - tipológiai csoportosításra lesz lehetőségünk. Az autotróf élőlény csoportokon, illetve vízminőségi paramétereken alapuló kategorizálás elsősorban az adott víztesten belül található élőhely típusokat mutatja meg, továbbá az élőhely típusok szezonális változatossága, fragmentáltsága és perzisztenciája meghatározza a fajok eloszlását, változatosságát és gazdagságát, így az eredmények nem csak természetvédelmi, de elméleti szempontból is fontosak lehetnek.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A sekély tavakban a magasabbrendű vízi növények és az algák között versengés folyik tápanyagért és fényért. A két növénycsoport közötti kölcsönhatás és az azt szabályzó környezeti tényezők megismerése elengedhetetlen a vízi ökoszisztémák működésének megértéséhez, az algásodás vagy a hínárosodás elkerüléséhez. A partmenti zónát meghatározó magasabbrendű növények (hínár, nád, gyékény) jelentős mértékben módosítják a közvetlen környezetüket, megváltozatva a terület áramlási viszonyait és elősegítve a vízben lebegő anyagok ülepedését. Azonban elképzelhető, hogy a növények hatása a kiterjedhet partmenti zónán kívülre, a nyílt vízre is, aminek nagy szerepe lehet a kezdeti vagy közepes méretű algásodások megállításában, illetve esetenként visszafordításában. Így a tervezett kutatás célja a magasabbrendű növények és az algák kölcsönhatásának megismerése, az időbeli változások, területi változékonyság feltérképezése különböző növényzetű sekély tavakban. Ezt kívánjuk megvizsgálni a helyszíni mérésekkel, és műholdas adatok elemzésével.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
As ecosystem engineers, macrophytes are changing their environment, accommodating their surroundings to their needs. This effect could be observed on different levels within the aquatic ecosystem, thus influence of macrophytes on algal community of the given water body could hypothesised. In shallow lakes like Lakes Fertő and Lakes Tisza, where the littoral zone is notable and sometimes covers the significant part of lake area, the effect of macrophytes on algal community could be more significant than in lakes, where overall macrophyte cover is only a fragment of the whole lake area like in Lake Balaton.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
In this project, we assess the effect of macrophytes on amount of algae in lakes with different macrophyte growth forms (submerged, floating, emerged) and area. During 2 years we study the chlorophyll content of Lake Balaton (low macrophyte lake), Lake Fertő (high emergent, submerged macrophyte lake), and Lake Tisza (high floating macrophyte lake). Since phytoplankton and macrophyte surveys of this scale are impossible without remote sensing, we would be using satellite remote sensing data (Sentinel-2 and Sentinel-3) for estimation of macrophyte covers, and algal content of the lakes, after proper calibration and validation.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Our objectives are to determine the growth forms of macrophytes using the sensors Sentinel-2 and to measures chlorophyll-a content (phytoplankton biomass) with Sentinetl-3 in the surroundings of the studied macrophyte patches. For this, at the time of the satellite overpass limnological, algological and botanical surveys will be performed in three lakes of different pelagic to littoral zone ratios. Samplings in these lakes would be timed to prior the appearance, during the peak and after the senescence of dominant macrophyte cover, while sampling points would be located at different distances from the macrophyte stands. The data obtained from these intensive surveys could allow to estimate the effect of different growth forms of macrophytes on algal content and biomass thus help understanding the interaction within the aquatic ecosystem.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Macrophytes are important to a properly working aquatic ecosystem. In a lake environment they are a direct source of food, shelter and spawning for fish and wildlife. Macrophytes also able to control turbidity of a lake by increasing sedimentation and thus removing some nutrients and algae. Shallow lakes subjected to excess nutrients are prone to eutrophication, i.e. unwarranted growth of algae that eventually could lead to degradation of the aquatic environment. The aim of our project is to study the interaction of algal and macrophyte communities of three Hungarian shallow lakes with special emphasis on the growth forms (submerged, floating, and emerged) of macrophyte.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
