3.2.1 A mintavétel helye és ideje
A Torna-patak dombvidéki, meszes, durva mederanyagú, kis eséső (1-3‰) vízfolyás. A patak hossza 51 km, vízgyőjtıjének területe 498 km2. Felsı szakaszain természetes jellegő, míg Ajkától már erısen módosított. Két természetes szakaszon és két módosított szakaszon jelöltem ki mintavételi helyeket. A természetes szakaszok Csehbánya környékén találhatók, a terepi mérések alapján sem vízkémiai, sem medermorfológiai jellemzıikben és fényellátottságban nem különböztek számottevıen egymástól. A módosított szakaszok Devecser környékén találhatók, az egyik Devecser belterületén, míg a másik Devecser és Kolontár között (5. ábra). A módosított szakasz mintavételi helyei között az egyik fı különbség a meder alján mérhetı fényintenzitásban adódott. A kolontári mintavételi helyen
25
valamivel alacsonyabb fényintenzitásokat mértem a bevonat felett, ami köszönhetı az idıszakosan magasabb füves vegetációnak a part mentén, illetve a zavarosabb víznek. A mérésekhez a szubsztrátként szolgáló süttıi édesvízi mészkı kockákat 2008 áprilisától kezdve minden hónapban 3-3 hétre helyeztem ki 2009 szeptemberével bezáróan. A mintavételi idıpontokat a 2. táblázat tartalmazza.
2. táblázat Szubsztrátként szolgáló süttıi mészkı kockák kihelyezésének és begyőjtésének idıpontjai a Torna-patakon
Kihelyezés Beszedés
2008. április 9. 2008. április 30.
2008. május 7. 2008. május 28.
2008. június 4. 2008. június 25.
2008. július 9. 2008. július 30.
2008. augusztus 6. 2008. augusztus 27.
2008. szeptember 3. 2008. szeptember 24.
2008. október 8. 2008. október 30.
2008. november 5. 2008. november 26.
2008. november 29. 2008. december 20.
2009. január 3. 2009. január 24.
2009. február 7. 2009. február 28.
2009. március 4. 2009. március 25.
2009. április 8. 2009. április 29.
2009. május 9. 2009. május 30.
2009. június 6. 2009. június 27.
2009. július 3. 2009. július 24.
2009. augusztus 2. 2009. augusztus 23.
2009. szeptember 9. 2009. szeptember 30.
A mintakihelyezés és a mintavételek alkalmával terepen mértem a közvetlen vízfelszín alatti és a bevonathoz lejutó fény intenzitását LI-1400 data-loggerhez (Licor, USA) csatlakoztatott US-SQS/L szférikus quantum mikroszenzorral (Heinz Walz GmbH). A vízoszlop vertikális fénykioltási paraméterét, k (m-1), a közvetlen a vízfelszín alatt és a bevonat felett mérhetı fényintenzitásokból határoztam meg a Lambert-Beer törvény segítségével (Kirk 1994). A kapott értékeket a Függelék 1. táblázata tartalmazza.
26
5. ábra Mintavételi helyek a Torna-patakon. Piros: Devecser, módosított; Narancs: Kolontár, módosított; Zöld: Csehbánya1; Kék: Csehbánya2.
27
3.2.2 Szubsztrátok elıkészítése, kihelyezése a mintavételi helyekre
A kísérlet szubsztrátjának süttıi édesvízi mészkövet választottam, mivel a patak eredetileg meszes alapkızető területeken folyik keresztül. Az elızıleg hidrogén-peroxiddal, hıvel és UV-fénnyel is sterilizált mészkıkockákat olvasztott viaszba mártottam az egyik oldaluk kivételével, amin a bevonat kialakulhatott (2. kép). Ennek az oldalnak a területe ~25 cm2 volt. Az egyik sarkukon átfúrt kockákat rácsra főztem, mintavételi helyenként 30-30 db-ot.
a rácsot ezt követıen a patakmeder alján rögzítettem úgy, hogy a kövek felülete horizontálisan állon.
2. kép Parafinnal bevont, majd rácson rögzített süttıi édesvízi mészkıkockák
3.2.3 Fotoszintézis mérések
A Balatoni méréseknél használt inkubáló berendezés alapján készíttettem egy újabb inkubálót, mely csak kisebb méretbeli változtatásokban különbözött a már bemutatott inkubálótól. Fényforrásként Tungsram F74 hidegfényő fénycsövek, vízkeringetésre pedig Neslab RT17 hőtı-főtı ultratermosztát szolgált. A legtöbb esetben a mintavétel napján, de mikor erre nem volt lehetıségem, 24 órán belül mértem a fotoszintetikus aktivitást. A mintákat a mérésig sötétben és in situ hımérsékleten tartottam. A méréseket mindig a mintavétel során mért in situ hımérsékleten, illetve 0 - 7,5 – 30 – 75 – 150 – 260 – 500 – 920 – 1320 µmol m-2s-1 PAR intenzitás értékeken 3 párhuzamban végeztem.
A mérések során a mészkıkockákat bevonatos lapjukkal felfelé, 400 ml szőrt patakvizet (Whatman GF/C) tartalmazó 600 ml-es fızıpohárba tettem. A víz-levegı oxigéncserét megakadályoztam azáltal, hogy átlátszó írásvetítı fóliát fektettem a víz felületére, amit az üveg belsı falára felragasztott, peremként szolgáló gumicsík és a víz felületi feszültsége rögzített. Három órás elıkísérlet során megbizonyosodtam arról, hogy a fólia megfelelı a légköri oxigén kizárására. A fólia közepén egy kör alakú nyíláson keresztül tudtam a mérımőszer szondáját a vízbe engedni. A nyílás a mérések közt fóliával le volt fedve.
Elıkísérletben megvizsgáltam, hogy kell-e kevertetni a mintákat a két órás inkubáció alatt.
A szakirodalomban mind kevertetéses (pl. Davies-Colley et al. 1992; Fellows et al. 2006), mind pedig anélküli inkubációra (pl. Ertl & Tomajka 1973; Winterbourn et al. 1988; Putz 1997) találtam példát patakok esetében. A kevertetés hatásának vizsgálatára azért volt szükség, mert egy mintavételi helyrıl egy alkalommal 27 követ mértem, és a mérések tervezésénél a költséghatékonyságot is figyelembe kell venni. Az elıkísérletet 40, párokba rendezett bevonatmintával végeztem. Egy párba azonos helyrıl, azonos idıben győjtött mészkıkockák kerültek. Tíz különbözı fényintenzitáson módosított és természetes szakaszról származó bevonatminta párokkal 2 órás inkubációt végeztem, mely során fél óránként mértem az oldott oxigénkoncentrációt. A párok egyikénél folyamatosan kevertettem a vizet mágneses keverıvel, míg a másiknál félóránként az oxigénszondával
28
megmozgattam a szubsztrát feletti vízréteget, csökkentve így a határréteg hatását (Fellows et al. 2006). A párok tagjai közt a mért, biomasszára vonatkoztatott oxigénkoncentráció értékek közt nem kaptam szignifikáns különbséget (páros t-próba; n=80; p=0,693; 95%-os konfidencia intervallum mellett), az átlagos különbség 0,002±0,022 volt.
Az epiliton közösségek fotoszintézisének mérése LDO módszerrel (HQ40D, Hach-Lange) történt. A köveken nıtt bevonat klorofill-a tartalma a legtöbb esetben kellıen magas volt az LDO módszer alkalmazásához. Kivételt képez a 2008. decemberben vett összes minta, és 2009. januárban a csehbányai mintavételi helyeken vett minták. A bruttó fotoszintézis eredményeit átszámoltam szénfelvételre (Westlake 1969; Wetzel & Likens 2000).
Fotoinhibíció esetében a Platt et al. (1980) modellel, míg fotoinhibíció hiányában Webb et al. (1974) modellel meghatároztam a fotoszintetikus paramétereket (GraFit by R.
Leatherbarrow, 1989-1992 Erithacus Software Ltd.).
3.2.4 Pigmenttartalom meghatározása
A nemzetközileg elfogadott, és széles körben alkalmazott kefés ledörzsölés (Kelly et al.
1998; Steinman et al. 2006) helyett közvetlen extrakciót alkalmaztam a bevonatok klorofill-a tartalmának meghatározásához. Forró, 90%-os acetonos extrakciót követıen fotometriásan meghatároztam a minták feofitinnel korrigált, felületegységre vonatkoztatott klorofill-a tartalmát (Wetzel & Likens 2000).
A ledörzsöléssel történı eltávolítás során jelentkezı, biomassza becslés hibájának a vizsgálatára célzott kísérletsorozatot állítottunk be: süttıi édesvízi mészkıkockák elıkezelése és kihelyezése a patakmederbe hasonló módon történt a fotoszintézis méréseknél leírtakhoz. Elıkísérletek bizonyították, hogy a ledörzsölést követıen marad bevonat a szubsztráton. Az elıkísérletek körülményeit és eredményeit a Limnológia Intézeti Tanszéken 2010-ben Kálmán Csaba által készített diplomadolgozat részletesen tárgyalja (Kálmán 2010).
A tényleges vizsgálat helyszínéül a Torna-patak devecseri mintavételi helye szolgált. 2009.
szeptember 07-én, 2009. december 07-én és 2010. március 22-én az 50-50 db kisebb és 10-10 db nagyobb mészkıkocka kihelyezését követıen hetente történt mintavétel, melyek során 5-5 kisebb és 1-1 nagyobb mészkıkocka került begyőjtésre.
A begyőjtött kövek felületérıl durva sertéjő fogkefével ledörzsölt bevonat klorofill-a tartalmát forró 90%-os acetonos extrakciót követıen spektrofotometriásan határoztuk meg (Wetzel & Likens 2000). A ledörzsölt klorofill-a tartalmat felületegységre vonatkoztatva, mg m-2 mértékegységgel adtuk meg.
A ledörzsölt kövek felületérıl közvetlenül forró acetonnal történt a még felületen maradt bevonat a pigment tartalmának extrakciója. A felületen maradt klorofill-a tartalmat felületegységre vonatkoztatva, mg m-2 mértékegységgel adtuk meg.
A felületrıl ledörzsölt és a felületen maradt bevonat klorofill-a tartalmának összege az összes klorofill-a tartalom. Ennek ismeretében az egyes mintavételi idıpontokra korrekciós tényezı (K) számítható:
K = M
összes/ M
ledörzsöltK: korrekciós tényezı
Mledörzsölt: fogkefével ledörzsölt klorofill-a tartalom felületegységre vonatkoztatva (mg kl-a m-2).
Mösszes: összes klorofill-a tartalom felületegységre vonatkoztatva (mg kl-a m-2).
29