A fitoplankton és az aljzaton rögzült kovaalgák környezeti változókra adott válaszának összehasonlítása folyó- és állóvizekben
Az aljzathoz rögzült kovaalgák és a fitoplankton szervezetek folyóinkban és tavainkban kiemelkedő fontosságúak, mint elsődleges termelők és indikátor szervezetek. A Víz Keretirányelv (VKI) az ökológiai állapotbecslés alapjául e két élőlénycsoport vizsgálatát is javasolja. A különböző élőlénycsoportok különbözően reagálnak az őket érő természetes és emberi hatásokra, ezért kulcskérdés, hogy az ökológiai állapotbecslés során mely indikátor szervezet(ek)et választjuk ki és vesszük alapul. Ennek eldöntése ökológiai alapkutatásokat igényel. A javasolt kutatás legfőbb célja, hogy kiderítsük, mik a legfontosabb különbségek és hasonlóságok a kovaalgákon illetve a fitoplankton szervezeteken alapuló vízminőségi indexeknek, melyeket a VKI szempontjai szerint fejlesztettek ki. E két rövid életidejű csoportra hasonló ökológiai interkalibrációt még sehol nem végeztek. A vizsgálat során vízfolyásban 3-4 naponkénti, tó esetében pedig havi mintavételeket tervezünk kiegészítve vízmintavétellel és helyszíni fizikai-kémiai mérésekkel. Ezek az adatok alkalmasak lesznek arra, hogy teszteljük a két állapotbecslő módszer erősségeit és bizonytalanságait. Jelenlegi tudásunk alapján ugyanis nem tudjuk kiválasztani még az optimális mintavételi gyakoriságot és a mintavételi időt sem, amely viszont alapvető fontosságú víztesteink valódi állapotának megállapításakor. Eredményeink alapján javaslatokat készítünk és elküldjük a monitorozásért felelős hatóságoknak. A kutatási program sikeres megvalósításához támogatást keresünk a terepi munka költségeihez, a laboratóriumi vizsgálatokhoz, valamint műszerek és fogyóeszközök vásárlásához.
Summary
Coherence of phytoplankton and attached diatom based ecological status assessment in streams and lakes
In streams and lakes, attached diatoms and phytoplankton have an overall importance both as are primary producers and indicator organisms. They are listed among the Biological Quality Elements of (BQE) Water Framework Directive (WFD) to assess the ecological status of surface waters. Different biota shows different sensitivity to different kinds of human impact bearing the uncertainty of the status assessment associated with indicators selected. The main aim of the proposed project is to assess the coherence between diatom-based and phytoplankton based indices developed for WFD in context with environmental forcing. We measure the main milieu-factors that later qualify as environmental factors together with the compositional response of attached diatoms and phytoplankton in 3-4 days intervals in streams and monthly in lakes. These data will make possible to test the strengths and uncertainties of these two methods. Our existing knowledge does not allow selecting the best sampling strategy in terms of sampling frequency and timing. Optimization of sampling is of basic relevance for realistic ecological status assessments. Recommendations will be prepared for monitoring agencies. We apply for the financial support for carrying out the field works, laboratory analyses, purchasing consumables and some equipments to achieve the goals of the project.
Final report
Results in Hungarian
Modell-megközelítésse és a Víz Keretirányelv két indikátorcsoportjának (fitoplankton, rögzült kovaalgák) terepi össszehasonlító vizsgálatával igazoltuk, hogy generációidők és habitatpreferenciák eltérése miatt a környezeti változásokra adott reakcióidők különböznek, emiatt a Víz Keretirányelv “one-out all-out” követelménye felülvizsgálatra szorul. Koncepciót dolgoztunk ki a stress és a diszturbancia ökológiai értelmezésére. Új tudományos eredményeket publikáltunk a fitoplankton funkcionális csoportok tavi és folyami, valamint a diatóma guildek patakokban való alkalmazásával kapcsolatban. Pozitív összefüggést írtunk le a folyóvizek rendűsége és a diatóma fajszám és diverzitás között. Megállípítottuk, hogy a patakok diatóma közösségei szinte folyamatos non-ekvilibrium állapotban vannak, s egyszeri, véletlenszerű mintavételezéssel a diatóma flóra 30%-át lehet leírni. Morfometriai alapon tipizáltuk a hazai holtágakat, a igazoltuk, hogy a fetch-hossz a hőrétegződés kialakulásának alkalmas prediktora. Mind folyami, mind tavi vizsgálataink igazolták, hogy VKI szempontú állapotbecslésre elsősorban a nyári fitoplankton közösségek alkalmasak. Igazoltuk, hogy a folyóvizek hidromorfológiai módosításának detektálására a funkcionális jellemzők (produkciós és dekompozíciós ráták) alkalmasak. E módszerek alkalmasak voltak a Torna-patak 2010. október 4-én bekövetkezett vörösiszap katasztrófa utáni regenerációjának vizsgálatára.
Results in English
It was demonstrated with modeling approach and field studies of phytoplankton and attached diatoms that since habitat preferences and generation times are different, response time to environmental forcing is also different, therefore the “one-out all-out” principle of the Water Framework Directive needs revision. A conceptual framework was offered to clarify ecological meaning of stress and disturbance. New results were published concerning use of phytoplankton functional group concept both in lakes and rivers and of diatom guilds in streams. Stream diatom assemblages were found in almost continuous non-ekvilibrium state. A single random sample from such assemblages allows to find only about 30% of total species pool. Types of oxbow lakes were described based on morphometric analyses and we proved that fetch length is a useful predictor of stratification. Studies both in lakes and rivers supported that sampling of summer assemblages is the most useful in ecological status establishment. Functional criteria (production and decomposition rates) were found very powerful in tracing hydromorphological modification of streams and these methods proved to be very useful in describing regeneration of the Torna-stream after the red sludge diasaster on 4th October, 2010.
Abonyi A; Krasznai E; Padisák J: Rétegződő fitoplankton és a funkcionális csoport koncepció néhány hazai mély bányató esetében, HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 91/6: 67-11, 2011
Abonyi A; Leitão M; Stanković I; Borics G; Várbíró G; Padisák J.: A River Loire (France) survey to compare three frequently used phytoplankton functional classifications. Do they reflect longitudinal processes in similar ways? (submitted ms), ECOLOGICAL INDICATORS, 2014
Abonyi A; Borics G; Várbíró G; T-Krasznai E; Görgényi J; Selmeczy G; Padisák J.: Magyarországi holtágak morfológiája I: A természetes, a mesterséges, az ártéri és a mentett oldali. (in press), HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY, 2014
Abonyi A; Borics G; Várbíró G; T-Krasznai E; Görgényi J; Selmeczy G; Padisák J.: Magyarországi Magyarországi holtágak morfológiája II: A medermorfológia és a keletkezés természetvédelmi vonatkozásai. (in press), HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY, 2014
Lengyel E; Stenger-Kovács Cs; Padisák J.: . Equilibrium state and effect of disturbances on the benthic diatom assemblages of the Torna-stream, Hungary (in prep.), HIDROBIOLOGIA, 2014
Salmaso N; Naselli-Flores L; Padisák, J.: Functional classifications in phytoplankton ecology: a comparative review of approaches and experiences. (in prep.), ECOLOGICAL MONOGRAPHS, 2014
