Conserving threatened biodiversity in the Pannon Ecoregion: evaluation of ecological, morphological and genetic diversity hotspots and human influenced landscape

(OTKA CNK80140, 2009, closed project)
Coordinator or leader of the project: 
Péter Bíró
Coordinator or leader institution of the project: 
MTA ÖK Balaton Limnological Institute
Responsible person at MTA ÖK: 
Short description: 

EN - Az ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitás értékelése szentély jellegű és emberi tájhasználatnak kitett élőhelykomplexekben

Aims: 

A projekt célja az ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitás felmérése szentély jellegű és emberi tájhasználatnak kitett, a Pannon ökorégióra jellemző élőhelykomplexekben. A genetikai diverzitás felmérése különböző molekuláris genetikai és morfológiai módszerekkel történik. A projekt várhatóan számos endemikus növény- és állatfaj genetikai diverzitását tárja fel. Ezek segítségével az emberi tájhasználat és a klímaváltozás hatására bekövetkező ökológiai és genetikai diverzitás csökkenés előrejelzése mind a szárazföldi, mind a vízi ökoszisztémák esetében lehetővé válik. A kapott eredmények egy hatékonyabb és gazdaságosabb természetvédelem megalapozását képezhetik.

Results: 

A fitoplankton diverzitásának vizsgálatát Szigetközi és a Duna alsó szakaszának holtmedreiben és a Balatonban végezték (vízkémiai elemzések mellett), a taxonómiai elkülönítést követően azok klaszter-analízissel elkülönített funkcionális csoportjain (UPGMA, Gower-index, Shannon-index (H) és egyenletesség (J)). A nyolc funkcionális csoport relatív biomasszájának szezonális változása jellegzetes mintázatot mutat. Szikes tavak pikoalgaflórájának vizsgálatát 13 izolált Choricystis törzs végezték (öt törzs a Fertőből, nyolc pedig Duna-Tisza közi szikes tavakból (Böddi-, Zab-Szabadszállási Büdös-székből) származott. A Duna-Tisza közi szikes tavakból izolált törzsek részleges 18SrDNS szekvenciájuk (614 nt) alapján megegyeztek. A Fertőből izolált Choricystis törzsek rbcL szekvenciájuk alapján európai, ázsiai és É-amerikai törzsek közé tartoznak, viszont a Duna-Tisza közi tavakból származók két elkülönült csoportot alkotna k. A kapott eredmények alapján úgy tűnik, hogy a Choricystis törzsek rbcL génje megfelelő variabilitással rendelke zik a genetikai diverzitás feltárásához. A hínarak biodiverzitásának vizsgálatához emberi hatásnak erőteljesen (Tolnai Holt-Duna, Püspökerdei Holt-Duna), csekély mértékben (Balaton Keszthelyi-medence, Fadd-Dombori Holt Duna) és csekély mértékben (Balaton Siófoki-medence, Lipóti Morotva-tó) kitett sekély vízi területeket választottak ki. A Keszthelyi-öböl hínárjai kb. 32 %-kal nagyobbak a Siófoki-öbölbeliekhez képest (7 faj). A Siófoki-medencében a morfológiai variabilitásuk kb. kétszerese a Keszthelyi-öbölbeliekhez képest. A Duna holt-medreiben előforduló 17 hínárfaj kémiai összetétele jelentősen eltért egymástól (fajszám, biomassza). A közös fajok morfológiai mutatói azt jelzik, hogy sem a kiemelkedően tiszta, sem pedig a túlzottan szennyezett területeket nem kedvelik. A víz klorofill tartalmának növekedésével a morfológiai plaszticitás előbb nő, majd egy adott értéknél a folyamat megfordul és a morfológiai paraméterek fenotipikus plaszticitása visszaesik. A diverzitási indexek (dominancia, Shannon, Simpson, Margalef, Berger-Parker) az élettani adatokból számolt plaszticitáshoz hasonlóan viselkedtek: alacsony klorofill koncentráció magasdiverzitást eredményez. A terresztris növények biodiverzitását a MÉTA országos élőhelytérképezés adatállománya szerint választották ki (2x2 km2) a természetközeli és féltermészetes élőhelytípusok közül. 2010-ben 4-4 homoki és hegylábi erdősztyepp, valamint egy dolomitvegetáció mintaterületet mérték fel, összesen 175 felvételt készítettek el. A növényfajok kiválasztása morfológiai és genetikai diverzitás vizsgálatához (EcoTILLING: Astragalus varius; RAPD: Astragalus varius, Centaurea arenaria, Alyssum tortuosum) megtörtént, begyüjtésük és vizsgálatuk megkezdődött. A genomi DNS mintákat RAPD reakcióban tesztelték. Az eredmények szerint, a szárított lebvélminták alkalmasak a DNS-vizsgálatokhoz. A zooplankton fajok sokrétűségét a Balatonban, annak hossztengelye mentés, Dunai holtágakban (Püspökerdei holtág, Lipóti morotvató 1-2) és szikestavakban (Sós-ér, Büdös-, Böddi-, Zab-, Kelemen-szék) „zavart” és „szentély” jellegű vizekben végezték. A Balatonban 60 minta feldolgozása történt a zooplankton (Cladocera, Copepoda, Rotatoria, Dreissena spp. veligera lárvák) teljes dinamikáira és biometriai mutatóira terjedően. A fajgazdagság a Lipóti morotva-tó nyiltvízi (1) területén volt a legnagyobb, a Copepoda-kviszont a Püspökerdei Holt Dunában jelentkeztek több fajjal. A Lipóti 2-es területen szinte hiányzott a zooplankton, csupán két kerekesféreg és Copepoda-naupliusz fordult elő. Az öt szikes tó közül a Kelemen-szék „szentély” jellegű, és a Sós-ér áll ettől legtávolabb, s ezeket tipikus szíkes-vízi zooplankton népesíti be, döntő mértékben Arctodiaptomus spinosus és Moina brachiata, míg 15 Rotatória fajt azonosítottak. Először vizsgálták az A. spinosus genetikai sajátságait, beállították a módszereket (DNS-izolálási technika, PCR reakciók), melyek a faj kis mérete miatt kritikusak. A DNS-izolálást két módszerrel végezéük, a PCR reakciók körülményeinek beállításakor kétféle Taq polimeráz enzimet teszteltek négy annelációs hőmérsékleten. Kipróbálták a citokróm oxidáz I-es régió szekvenálását is (kapilláris génelektro-forézis). 502 bázispárnyi szekvenciát kaptak, s két haplotípust sikerült kimutatniuk. A makrogerinctelenek körében 7 vízfolyásból (Balaton vízgyűjtője és a Cserhát területe) származó Hydropsyche saxonica (Trichoptera) tegzes-lárva morfológiai diverzitását értékelték 28 testméret alapján. Robusztusabb testalkat gyorsabb vízfolyással függ össze. Közösségi szintű diverzitás vizsgálatát az árvaszúnyogokon (Chirono-midae) végezték el a Balaton-medencéjében, s biomasszájuk a Szemesi-medencében volt a legnagyobb. 2010. október 12-13-án részletes vízkémiai és biológiai vizsgálatokat végeztek a vörösiszap- és lúgszennyezésnek kitett Torna-patak, Marcal, Rába és Mosoni-Duna vízfolyásokon. Az első két vízben a makrogerinctelen (és gerinces) élővilág jelentősen károsodott. Folyamatában követték a havária után az élőlények visszatelepülését. A kovaalga (Cyclotella ocellata), kagyló (Unio crassus és Pseudoanodonta complanata), kétéltű (Triturus dobrogicus) és hüllő (Zootoca vivipara) genetikai mintáit zavart és kevésbé zavart élőhelyekről begyűjtötték, feldolgozásuk később történik meg. A Balaton két szélső medencéjéb en az eukarióta- és bakteriális diverzitás júliusban érte el a legmagasabb értékeket. A Keszthelyi-öbölben diverzebb eukarióta közösség él, a Siófoki-medencében ez a baktériumokra érvényes. A lápi póc (Umbra krameri) genetikai vizsgálatához 2010-ben az ország különböző területén 12 mintavételi helyéről 190 példány uszonymintáját gyűjtötték be (ez később kiegészült 15 gyüjtőhelyre és 254 szövetmintára). Fenékjáró küllő-mintákat (Gobio obtusirostris–G. carpathicus) 25 mintavételi helyről 322 egyedről gyűjtötték (ez kiegészült 49 gyűjtőhelyre és 700 szövetmintára). A mintákon mikroszatellit-elemzésektörténtek, s azonosíthatóak monomorf és polimorf lokuszok. Az egyedek tényleges genotípusának tisztázása nagyobb felbontású módszereket igényel. A Kárpát-medencei küllőfajok morfometriai elemzése arra utal, hogy a távoleső állományok különbségei genetikai izoláció megnyilvánulásai.

Publications: 

2011

Takács Péter, Specziár András, Erős Tibor, Sály Péter, Bíró Péter (2011): A balatoni vízgyűjtő halállományainak összetétele = Checklist of fish species inhabiting the drainage system of Lake Balaton (in Hungarian with English abstract) Ecology of Lake Balaton / A Balaton ökológiája 1(1): pp. 1-21. More ››