A plankton a lebegő életmódú élőlények közössége. A planktonikus szervezetek mindenféle természetes vízben előfordulnak, a velük kapcsolatos alapvető ökológiai ismereteink mégis szinte kizárólag állóvízi környezetből (tavakból és tengerekből) származnak. A folyóvizekben élő plankton rendkívül alulkutatott területnek számít. Ez azért probléma, mert a fajösszetétele és szerveződése jelentősen eltér az állóvízi közösségek összetételétől és szerveződésétől, így az emberi behatásra vagy a globális változásokra adott közösségi válaszai nem becsülhetők meg teljes mértékben a korábbi ismereteink alapján.

A folyótól való távolság jelentősége

Ez teszi alapkutatási, illetve természetvédelmi szempontból egyaránt megkerülhetetlenné Abonyi András, az Ökológiai Kutatóközpont Vízi Ökológiai Intézet tudományos főmunkatársának kutatásait, aki az idén elnyert Lendület-támogatás segítségével a folyóvízi planktont fogja vizsgálni. A kutatás kiterjed a teljes planktonközösség biológiai sokféleségére (például a baktériumokra, algákra, zooplanktonra is), de kifejezetten két trofikus szintre fókuszál: az elsődleges termelőkre (fitoplankton), illetve az elsődleges fogyasztókra (zooplankton). A kutatás nagy folyókra, különösen a Dunára, valamint természetes és mesterséges holtágakra terjed ki.

A vizsgálatok fő kérdése az, hogy a planktonközösségek biológiai sokféleségében és szerveződésében milyen különbségek tárhatók fel a folyótól való távolság mint természetes térbeli gradiens mentén.

Abonyi András Fotó: ecolres.hun-ren.hu

„A vizsgálandó gradienst maga a folyó, illetve a folyóhoz természetes állapotban kapcsolódó vízterek, vagyis a holtágak alkotják – mondja Abonyi András. – Amikor a folyókanyarulatok természetes úton képződnek, akkor fokozatosan távolodnak, vagyis lefűződnek a folyó főmedréről. A lefűződött holtmederben ezt követően természetes szukcesszió indul el.”

A gradiens mentén egyrészt a természetes szukcesszió egyes stádiumai, másrészt a planktonközösségek szerveződésére gyakorolt hatásaik vizsgálhatók. A folyóhoz közelebb eső holtágak természetes állapotukban állandó vagy időszakos jelleggel csatlakoznak a folyóhoz.

A távolsággal ez a kapcsolat megszűnik, vagy egyre ritkábbá válik.

Itt fontos hangsúlyozni a holtágak természetes jellegét, hiszen a folyószabályozások miatt sok folyón, hazai viszonylatban például a Dunán és a Tiszán, rengeteg mesterséges holtág jött létre. A mesterséges leválasztás alapvető hatást gyakorol a fizikai és kémiai jellemzőikre, valamint biológiai sokféleségükre.

Planktonközösségek a holtmedrekben

A tiszai holtmedrek esetén a kutatók megvizsgálják majd, hogy a folyószabályozás milyen hatást gyakorolt a holtágképződés természetes ökológiai folyamataira. A Tisza mentén szép számmal találni természetes és mesterséges holtmedreket, valamint mindkét kategóriából a folyóhoz időnként kapcsolódókat és nem kapcsolódókat. E négy holtágtípus felmérésével feltárhatjuk a természetes és mesterséges faktorok planktonközösségekre gyakorolt hatását.

„Ha egy holtágat elvágunk a folyótól, akkor az mesterséges medermorfológiában reked, és klasszikus mély tóként kezd működni. Ez azért érdekes, mert bár e holtágak sekélyek, az ökológiai folyamataik mégis a mélyebb tavakkal rokoníthatók – folytatja Abonyi András. – Megszűnik bennük a vízmozgás, a vízoszlopban pedig hőmérsékleti rétegződés alakulhat ki. Azt várjuk, hogy ez a hőmérsékleti rétegződés a folyótól távolodva és mesterséges keletkezés esetén erősebb lesz. Megvizsgáljuk majd, hogy ez a jelenség hogyan befolyásolja a planktonközösségek biológiai sokféleségét, szerveződését és működését.”

A Lendület-kutatások másik kérdése, hogy hosszú távon milyen változások zajlanak a folyóvízi planktonközösségekben: változik-e a fajok sokfélesége, összetétele, valamint a fajok között fellelhető mennyiségi viszonyok. Ha változik, akkor mi ennek az oka, és ez milyen hatással van a vízi ökoszisztéma működésére, például az egyes trofikus szintek tápanyag-hasznosítási hatékonyságára.

A folyóvíz a folytonos keverés miatt ökológiai szempontból szelektív rendszer. Ez azt jelenti, hogy a fizikai körülmények próbára teszik az ott élő szervezeteket Ehhez csak kevés faj képes alkalmazkodni és a közösségen belül dominánssá válni. Emiatt azt várják, hogy folyóvízi planktonban az elsődleges termelés kisebb fajgazdagság mellett maximalizálódik, vagyis a rendszer alacsony diverzitáson működik a „legjobban”. Az ökológusok megvizsgálják majd, hogy a folyó-holtág gradiens mentén az egyes rendszerekben hogyan alakul a biológiai sokféleség és dominancia szerepe. A korábbi eredmények arra engednek következtetni, hogy a dominancia szerepe várhatóan meghatározó lesz minden közösség esetében, azonban a biológiai sokféleség hatásai különbözni fognak.

A kutatás gyakorlati oldala az emberi vízhasználatot is érinti, legyen szó rekreációról vagy tartalék ivóvízbázisról. A hőmérsékletileg rétegzett és a mezőgazdaság által erősen terhelt holtmedrekre gyakran jellemző egy-egy algafaj elszaporodása, vagyis a vízvirágzás. Ez sok esetben a víz felhasználhatóságát is megkérdőjelezi, ugyanis egyes kékalgák toxinokat termelhetnek, továbbá tömeges megjelenésük a teljes planktonikus közösség működésére is negatívan hathat. A Lendület-kutatás egyik járulékos célja annak bizonyítása, hogy a mesterségesen leválasztott holtmedrekre sokkal inkább jellemző a nem kívánt algafajok dominanciája, melyek negatív hatással vannak a planktonközösségek ökoszisztéma-szintű folyamataira. Megoldási kulcsként pedig bizonyítani szeretnék, hogy

a folytonos vízmozgás és a folyóval való rendszeres kapcsolat segít elkerülni ezeket a kedvezőtlen állapotokat.

A kutatások részeként rendszeres mintavétel történik a Duna gödi szakaszán, építve a HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont 2021-ben indult hosszú távú planktonmonitoring-programjára. Feltáró jelleggel egyszeri mintavételt végeznek a Tisza menti holtmedrek planktonközösségeiben. Emellett egy új, hordozható kísérletes rendszert is kiépítenek, amelynek segítségével a biológiai sokféleség és a vízmozgás hatásai együttesen kutathatók. A planktonközösségeket klasszikus mikroszkópos, illetve új generációs molekuláris módszerekkel is vizsgálják majd. Ezek alapján tárják fel a kutatók a biológiai sokféleségnek, valamint a közösségi dominanciának az ökoszisztéma-működésre gyakorolt hatását.

Folyószabályozás: vívmány vagy veszély?

A kutatások tehát közvetve a folyószabályozás negatív ökológiai hatásait is érintik.

E hatások szembemennek a folyószabályozást nagyszerű technikai vívmányként bemutató tankönyvi példákkal.

Abonyi András szerint az ökológia számára teljesen nyilvánvaló, hogy egy szabályozott folyó „elveszíti a kapcsolatát a vele természetes állapotban kapcsolatban álló vízterekkel: a holtmedrekkel. A hipotézisünk szerint mindez negatív hatással van arra a biológiai sokféleségre, amellyel a folyó, valamint a holtágak planktonközösségei válaszolni tudnának az új környezeti kihívásokra. Például eltűnhetnek azok a fajok, amelyek az egyre jobban felmelegedő vagy éppen változékonyabb vízjárású környezethez képesek lennének alkalmazkodni.”