Napjainkban gyakran hallhatunk a klímaváltozás általános hatásairól, mégis sok a homályos folt azzal kapcsolatban, mindez miképpen alakíthatja át a felszíni vizek és a vízi életközösségek állapotát meghatározó folyamatokat. A változások jellegét és irányát befolyásoló, többszörösen összetett folyamatok megértéséhez kíván hozzájárulni a HUN-REN ÖK Vízi Ökológiai Intézet munkatársainak a Limnology and Oceanography című folyóiratban megjelent tanulmánya, amelyben a felmelegedésnek a fitoplankton dinamikájára gyakorolt hatását elemezték terepi és kísérletes megfigyelésekre épülő modellszimulációk segítségével.
Míg a világ tavainak jelentős részében az éves átlaghőmérséklet hosszú távon egyértelműen emelkedő tendenciát mutat, arra már nehéz választ adni, hogy a melegedés milyen ökológiai hatást fejt ki különböző fizikai és kémiai adottságú vizekben vagy különböző fajösszetételű közösségekben. Ez nemcsak a halak, a makrogerinctelenek vagy a vízinövények, hanem a vízben lebegő planktonikus szervezetek esetében is fontos kérdés, hiszen ők képezik a vízi táplálékhálózat alapját, és jelentősen befolyásolják a tavi ökoszisztémák anyagforgalmát.
Egy planktonközösség rendkívül dinamikus módon változhat, így a kutatók hiába rendelkeznek egyre kifinomultabb technikákkal a vizsgálatukra, a működésüket meghatározó tényezők közötti összefüggések feltárása továbbra is nagy kihívás.
A felszíni vizekkel kapcsolatos kutatások nélkülözhetetlen része a rendszeres terepi mintavételeken alapuló monitoring, viszont e vizsgálatok munka- és időigényessége miatt a tavakat csupán egy-egy fix ponton, korlátozott időbeli gyakorisággal lehet mintázni. Hosszú távú vizsgálatok esetében kis túlzással olyan ez, mintha egy többévados tévésorozat minden egyes részéből csupán néhány képkockát látnának a kutatók, majd abból próbálnák kihámozni, mi történt az évadok során.
Kiegészítő módszerek nélkül a globális felmelegedés várható ökológiai hatásainak felmérésére, becslésére is korlátozott a lehetőség. E kiegészítő eljárások közé sorolhatók az ökológiai kutatások területén is egyre nagyobb szerephez jutó numerikus modellek. Általános értelemben ezek a modellek már ismert adatokra, tudományos ismeretekre hagyatkozva írnak le elemi összefüggéseket matematikai egyenletek formájában. Ilyen összefüggés például egy faj szaporodásának, növekedésének függése az elérhető táplálék mennyiségétől vagy a növényi fotoszintézis fényintenzitás-függése.
A modellezés alkalmazása révén számítógépes szimulációk futtathatók térben és/vagy időben egy vizsgált populáció, közösség vagy ökoszisztéma állapotának és környezetének változásáról, így segítve a természetben megfigyelt jelenségek ok-okozati összefüggéseinek megértését. Tehát amíg a terepi és laborvizsgálatok jelentős része pillanatnyi állapotok sokaságáról szolgáltat adatokat, addig a modellezés az állapotokat eredményező folyamatokra, az állapotok változására fókuszál.
Pálffy Károly, a Vízi Ökológiai Intézet Plankton-ökológiai Csoportjának kutatója magyar‒görög együttműködés keretében egy ilyen modell-szimuláción keresztül vizsgálta felszíni vizeink elsődleges termelői, a planktonikus algák (fitoplankton) dinamikáját. A kutatás elméleti háttere két korábbi megfigyeléséből ered.
Pálffy Károly először a Balaton adatsorából mutatta ki, hogy a tó átlaghőmérsékletének hosszú távú emelkedésével párhuzamosan a fitoplankton összetétele éves szinten egyre tágabb határok között változik (nő a szezonális variabilitása), ami többek között a tavi ökoszisztéma stabilitásának csökkenésére utal.
Hasonló összefüggést talált egy mezokozmosz-kísérletben is, így adódott a kérdés: a melegedés és a planktonikus algák dinamikája között megfigyelt párhuzam csupán véletlen egybeesés vagy valamilyen általánosabb jelenség húzódik meg a háttérben?
A munka során létrehozott modell révén lehetővé vált a fitoplankton fajszintű változásának időbeli szimulálása különböző hőmérsékleti forgatókönyvek mentén. A szimulációk a korábbiakkal megegyező eredményt hoztak, a magasabb éves átlaghőmérséklet növelte a fitoplankton szezonális változásának mértékét, azonban a hatás erőssége nagyban függött attól is, hogy a közösség milyen módon juthatott a növekedéséhez szükséges szervetlen tápanyagokhoz.
Így a melegedés hatását jelentősen befolyásolta két kulcsfontosságú tápelem, a nitrogén és a foszfor aránya éppúgy, mint a tápanyag-utánpótlás időbeli fluktuációja. Ez szorosan összecseng számos nemzetközi tanulmánnyal, amelyek szerint a klímaváltozás vízi ökoszisztémákra gyakorolt hatása nem vizsgálható a tápanyag-ellátottság (trofitás) figyelembevétele nélkül.
A tápanyagokon túl a kiindulási fajszám is kihatott az eredményekre, ami a kutatásmódszertan szempontjából lényeges megállapítás, hiszen ennek fényében a hőmérséklet hatását célzó kísérletek esetén sem mindegy, hány fajjal terveznek közösségi léptékű kísérletet végezni a kutatók.
A tanulmány arra is rávilágított, hogy az algaösszetétel fokozódó szezonális változása ‒ mint a közösség gyengülő stabilitásának indikátora ‒ hosszabb távon milyen következményekkel járhat. Magasabb átlaghőmérsékleten a közösségek összetétele nagyobb szezonális szélsőségek között mozgott, tehát csökkent a közösségek kiegyenlítettsége.
Ezenfelül többéves időtávlatban magasabb átlaghőmérsékleten nőtt a nem domináns fajok kihalásának valószínűsége, ami matematikai igazolása annak, hogy a felmelegedés általában véve növelheti a planktonközösség instabilitását, ezzel módosítva a vízi ökoszisztéma működését.
A kutatócsoport munkatársai a továbbiakban a módszer bővítését tervezik, céljuk olyan összetettebb modellek alkotása, amelyek segítségével a térbeliség és a planktonikus táplálékhálózat működésének figyelembevétele mellett becsülhető a klímaváltozás vízi életközösségekre gyakorolt hatása.
Még több friss hírért KATTINTS IDE!
(forrás, nyitókép: hun-ren.hu)
