gÖl yÖnetİmİnde fİtoplankton ÇeŞİtlİĞİ ve...
TRANSCRIPT
GÖL YÖNETİMİNDE
FİTOPLANKTON ÇEŞİTLİĞİ ve
BİYOKÜTLESİNİN EKOLOJİK
DEĞERLENDİRİLMESİ
Prof. Dr. Ersin KIVRAK
Afyon Kocatepe Üniversitesi
Sunumun içeriği:
-Fitoplankton taksonomisi
-Fitoplankton örneklemesi ve analiz teknikleri
- Göllerin trofik durumunun değerlendirilmesinde
fitoplankton çeşitliliği ve biyokütlesinin kullanımı
Fitoplanktonlar bitkisel planktonik organizmalar olup,
hücrelerinde klorofil bulunan, basit yapıya sahip, bir
veya çok hücreli tek tek yaşayan veya gruplar
oluşturan (koloni) alglerdir.
Algler gerçek kök, gövde ve yaprak farklılaşması
göstermeyen “thallus” adı verilen vücut yapılarına
sahiptirler.
Algler birkaç mikrondan, 60 m büyüklüğe kadar çok
farklı büyüklüklerde bulunabilirler fakat fitoplanktonlar
genellikle küçük organizmalardır.
Büyüklüklerine göre fitoplankton sınıfları :
Ultraplankton < 2 m
Nannoplankton 2-20 m
Microplankton 20-200 m
Macroplankton 200-2000 m
Megaplankton > 2000 m
Fitoplanktonlar (algler) günümüze kadar çok
çeşitli şekillerde sınıflandırılmışlar.
Fitoplanktonların sınıflandırılmasında genellikle
morfolojileri ve ihtiva ettikleri pigmentler dikkate
alınmıştır.
Günümüzde moleküler yapıları (protein,
kalıtsal yapı) temel alınarak sınıflandırılması
yapılmaktadır.
Cyanophyta hücre yapısı ve kolonilerinin
organizasyonu bakımından diğer alglere göre
daha ilkeldir.
Rhodophyta ve Phaeophyta’nın oldukça
karmaşık morfolojileri vardır.
Alglerin primer sınıflandırılmasında göz
önünde bulundurulan özellikler şunlardır;
Plastitlerinde ihtiva ettiği pigmentler
Fotosentez sonucu meydana gelen ürünler
Hareketli üreme hücrelerinin kamçısı
Hücre duvarının kimyasal yapısı
Gerçek çekirdeğinin olup olmadığı
Hayat devreleri, çoğalma organları, çoğalma yolları
.
Fitoplanktonlar genellikle aşağıdaki bölümlerde
gruplanmıştır :
• Cyanophyta - cyanobacteria
• Chlorophyta - green algae
• Euglenophyta - single flagella
• Bacillariophyta - diatoms
• Chrysophyta - golden brown algae
• Cryptophyta - flagellated
• Pyrophyta - dinoflagellates
Cyanophyta – cyanobacteria ~1,350 species
Mavi yeşil algler olarak ta bilinirler.
Hücrelerinde bağımsız çekirdek ve plast yoktur;
çekirdeği ve pigment maddeleri sitoplazma içerisinde
dağılmış olarak bulunur (Prokaryot hücre).
Kolorofil a, fikosiyanin ve fikoeritrin gibi pigment
maddeleriyle diğer diğer bakterilerden ayrılır.
Çok geniş yayılış alanları vardır. Hem bentik hem
fitoplanktonik türleri mevcuttur. Fitoplanktonik olanlar
gaz vakuolleri ile su kütlesinde asılı kalırlar
(Buoyant).
Göllerde ve kıyı sularında uygun çevresel şartlarda
– yeterli su sıcaklığı, güneş ışığı ve sudaki yeterli
miktarda besin tuzu (N, P vs.) olması gibi – mavi
yeşil algler çok aşırı çoğalırlar (blooms of
Cyanophyta).
Bu grubun planktonik türlerin bazıları uygun mevsim
ve şartlarda çok fazla çoğaldıklarında çıkardıkları
toksinlerle, balıkların ve suda yaşayan diğer canlıların
ölümüne de sebep olabilirler (Allelopathy).
Chlorophyta: green algae ~2,400 species Büyük çoğunluğu (%90) tatlı sularda yaşayan
ökaryotik alglerdir.
Klorofil a ve b, β karoten ve ksantofilleri örttüğünden
yeşil görünürler.
Ötrofik ve hipertrofik göllerde yüksek biyomass
katılımıyla türlerin %60 oluştururlar.
Tek hücreli veya koloni teşkil eden, tek veya çok
çekirdekli, dallanan veya basit yapılı, çok hücreli
ipliksi yapılara sahip formları içerir.
Euglenophyta: single flagella ~1,020 species
Tek hücreli kamçılı
alglerdir.
Kamçıları vasıtasıyla
serbest hareket
edebilirler.
Genellikle littoral
alanlarda ve iyi karışmış
ötrofik göl ve göletlerde
yaygın olarak bulunur.
www.mib.uga.edu/.../mibo3000/ eukaryotic/01232001.html
Euglena
bio.rutgers.edu/euglena/ mainpage.htm
Bacillariophyta: diatoms ~5,000 species
Şekil bakımından zenginlik gösteren, küçük esmer
renkli, tek hücreli veya koloni halinde yaşayan alglerdir.
Hücre çeperinde bol miktarda silis ihtiva ederler.
Hücre çeperinin her biri üzerine kapanan kapaklı kutu
biçimindedir.
Hücre çeperlerinin yapısı ve şekilleri
sınıflandırılmalarında önemlidir.
Bütün nehirlerde ve oligotrofik göllerde dominant
fitoplankton grubunu oluştururlar.
Süslerin kabuğun ortasında bulunan bir noktanın etrafında
ışınsal doğrultuda dizildiği tiplere sentrik,
Süslerin bir eksensel çizgiye göre simetrik veya asimetrik iki
taraflı (bilateral) olarak dizildiği tiplere de pennat diyatomeler
adı verilir.
Sentrik diatome Pennat diatome
Chrysophyta: golden brown algae ~450 species
Kamçılı tek hücreli veya
koloni oluşturan
alglerdir.
Temiz oligotrofik
göllerde ve humik
göllerde yaygın olarak
bulunurlar.
Synura, http://microbes.limnology.wisc.edu/outreach/majorgroups.php
Cryptophyta : flagellated ~100 species
Kamçılı organizmalardır.
Oligotrofik göllerde yaygın
olarak bulunurlar.
Mixotrophic organizmalardır.
(more than one more of
nutrition): eat bacteria &
smallest algae
http://protist.i.hosei.ac.jp/taxonomy/Phytomastigophora/Cryptophyta/Cryptomonadaceae.html
Pyrrophyta: dinoflagellates ~ 220 species
Tek hücreli kamçılı alglerdir.
Çıplak veya enteresan süslü selüloz bir zırhla
çevrilidirler.
Zırhın dış yüzeyinde birbirine dikey iki oluk vardır.
Kendilerine çok farklı renkler veren klorofil a, c, karoten
ve ksantofil pigmentlerine sahiptir.
Peridinium
Ceratium
www.cnas.smsu.edu/labimages/ Biology/Bio122/week1.htm
Fitoplankton Örnekleme Teknikleri Fitoplankton örneklerinin alınmasında genellikle
plankton kepçeleri, Nansen şişesi ve Ruttner su
alma aleti kullanılmaktadır.
.
Ruttner water
sampler
Plankton net Nansen water
sampler
Su örnekleyicileri ile alınan su örnekleri koyu
renkli kaplara konularak laboratuara nakledilir.
Fitoplanktonları korumak için üzerlerine lugol
iyodin (IKI) çözeltisi ilave edilir.
Laboratuvarda su örnekleri karanlık ve 4 oC
saklanmalıdır ve en kısa sürede incelenmelidir.
Su numunelerinden her bir fitoplankton
taksonunun teşhis ve sayımlarının yapılması için
10, 20, 50 ml’lik sedimentasyon çemberlerine
aktarılır.
Örnekler en az 12-48 saat çökelmeye bırakılır.
(Utermöhl technique)” CEN 2004.
Çöken fitoplanktonların teşhiş
ve sayımları sedimentasyon
çemberlerinde inverted (ters)
mikroskopta yapılır(Utermöhl
technique).
Fitoplanton incelemesi 40x,
100x büyütmelerde yapılmalıdır.
Fitoplankton sayımı iki şekilde
yapılır:
Bütün çember bir hat
boyunca tarama metodu
Çemberin çapı boyunca
sayma metodu
Bütün çemberin tarandığı metotta, küçük büyütmelerde
(x100 or X200) büyük organizmalar (Örneğin: Ceratium) ,
koloniler (Microcystis, Fragilaria) ve ipliksi (Oscillatoria)
algler sayılır (Figure 6.1).
İkinci metotta (rastgele seçilen çember hattı boyunca)
yapılan sayımda daha küçük organizmalar daha yüksek
büyütmelerde (x400) tedhiş edilir ve sayılır (Figure 6.1).
Fitoplankton biyokütlesinin ölçümü biyohacim
hesaplanmasıyla yapılır. Fitoplankton taksonları
küre, silindir, koni gibi geometrik şekillere
benzetilerek yapılır. Bunun için fitoplankton sayımı
yapılırken taksonların gerekli ölçümleri yapılır.
Biyohacim hesaplamasında kullanılan geometrik
şekiller ve hesaplamaları Hillebrand vd. (1999) ve
Sun ve Liu (2003) tarafından belirtilen formüllerden
yararlanılır.
Hücre hacminin 1 mm/m3 için, 1 mg yaş ağırlık/m3
alg biyokütlesine eşdeğer olduğu varsayılarak
biyokütle hesaplanmıştır (Rott 1981)
Fitoplanktonun gelişimi ve kompozisyonu suyun
değişen fiziksel ve kimyasal şartlarından hemen
etkilenir.
Bundan dolayı, fitoplankton göllerin trofik
durumunun ve su kalitesinin indikatörü olarak
kabul edilir (Rawson, 1956; Wetzel, 1983;
Trifonova, 1998; Reynolds et al., 2002).
Fitoplankton Su Çerçeve direktifine göre de
göllerin ekolojik durumunu değerlendirmek için
başlıca su kalitesinden elementlerinden birisidir
(WFD).
Rawson (1956) farklı trofik göl tiplerinin indikatörü
olarak fitoplankton türlerini sınıflandırmıştır.
Mason (1991) oligotrofik ve ötrofik göllerin karakteristik
fitoplankton komunitelerini sınıflandırmıştır.
Reynolds (1988) fonksiyonel sınıflandırmasını
yapmıştır ve bu sınıflandırma göllerin trofik durumunu
değerlendirmek için Q indeksin temelini oluşturmuştur.
Avrupa’da SÇD’nin 2000 yılında yürürlüğe girmiştir
Avrupa Birliğine Üye Devletler yüzey sularının ekolojik
kalitenin belirlenmesi konusunda çalışmalar
başlatmışlardır.
SÇD göllerdeki fitoplanktona ait ekolojik durumun
biyokütle, kompozisyon ve patlama metrikleri
kullanılarak değerlendirmesini öngörmektedir.
Avrupa Birliği Ülkeleri WISER Projesinde göller için
geliştirilmiş yedi adet fitoplankton indeksi bulunmaktadır
(Çetin 2014).
WISER Projesi indeksleri ve Avrupa Birliği Üye
Devletlerinin bu indekslerden farklı olmak
üzere kendi ülkelerinde kullanmış olduğu tüm
fitoplankton indeksleri aşağıdaki tabloda
belirtilmiştir (Çetin 2014).
Göllerde kullanılan indeksler (Çetin 2014) İndeks Türleri İndeks İsmi
Akdeniz İnterkalibrasyon
Faz-I Metrikleri
Klorofil a
Toplam Biyohacim
Siyanobakteri %’si
Catalan Index (IGA)
Med PTI (Mediterranean Phytoplankton Trophic
Index)
WISER Projesi İndeksleri Klorofil a
Phytoplankton Trophic Index (PTI)
Size Phytoplankton Index (SPI)
Morpho-Functional Group Index (MFGI)
Functional Traits Index (FTI)
Evenness Metric
Siyanobakteri Bolluğu
Akdeniz İnterkalibrasyon
Faz-II Metrikleri
NMASRP (New Mediterranean Assessment System
for Reservoirs Phytoplankton)
NITMET (New Italian Method)
MASRP (Mediterranean Assessment System for
Reservoirs Phytoplankton)
Üye Devletlerde Yukarıda Yer Alan İndekslerden
Farklı Olarak Kullanılan İndeksler
Brettum Index
Phytoplankton Taxa Seen Index (PTSI)
Q Index
Phytoplankton Compound Quotient
Pielou’s Index of Evenness
SÇD, göllerde fitoplanktonun biyokütle, bolluk ve
kompozisyon açısından izlenmesini öngörmektedir.
İnterkalibrasyon metriklerinin, WISER Projesi
indekslerinin ve Avrupa Birliği ülkelerinde uygulanan
diğer indekslerin Akdeniz interkalibrasyon grubunda yer
alan ülkelerde denenmesi çalışmaları devam etmektedir.
Yapılan çalışmalar ışığında, Akdeniz interkalibrasyon
grubunda yer alan ve Avrupa Birliği Aday Ülke statüsünde
bulunan ülkemiz için göllerde Tablo’da yer alan
indekslerin denenmesi tavsiye edilmektedir (Çetin 2014)
Göllerde denenmesi tavsiye edilen fitoplankton indeksleri
(Çetin 2014)
İndeks Türü İndeks İsmi
Biyokütle Klorofil a
Biyokütle Toplam biyohacim
Bolluk Siyanobakteri bolluğu
Kompozisyon Q Index
Kompozisyon PTI Index