Zakład Ekologii Mikroorganizmów, Uniwersytet Warszawskiul. Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa E-mail: microb.ecol@biol.uw.edu.pl

Intensywność procesów Intensywność procesów mikrobiologicznychmikrobiologicznych w gradiencie w gradiencie troficznym jezior mazurskichtroficznym jezior mazurskich

Ryszard J. ChróstRyszard J. Chróst

Rola mikroorganizmów planktonowych Rola mikroorganizmów planktonowych w obiegu materii organicznej w jeziorachw obiegu materii organicznej w jeziorach

Mikroorganizmy planktonowe

aktywnie uczestniczą we wszystkich

szlakach krążenia materii organicznej w

ekosystemach jeziornych.

Kluczowe znaczenie w wykorzystywaniu i

mineralizacji materii organicznej mają komponenty pętli mikrobiologicznej

HipotezaHipoteza

W strefie fotycznej pelagialu jezior istnieją wzajemne związki przyczynowo-skutkowe pomiędzy stanem troficznym

wód a intensywnością i tempem mikrobiologicznych procesów

wykorzystywania i przemian materii organicznej

HipotezaHipoteza

Tempo wykorzystywania materii organicznej przez komponenty pętli

mikrobiologicznej w strefie fotycznej pelagialu jezior jest jednym z głównych determinantów stanu troficznego wód

Hipoteza badawcza (1)Hipoteza badawcza (1)

Aktywność metaboliczną mikroorganizmów planktonowych i intensywność procesów mikrobiologicznych zależy od:

• zasobności środowiska w materię organiczną

Hipoteza badawcza (2)Hipoteza badawcza (2)

Od aktywności metabolicznej mikroorganizmów planktonowych i intensywności ich procesów mikrobiologicznych zależy:

• aktualny stan troficzny ekosystemu jeziornego

Hipoteza roboczaHipoteza robocza

Stan troficzny Stan troficzny jeziorajeziora

Tempo procesów Tempo procesów mikrobiologicznychmikrobiologicznych

Cel badańCel badań

Określenie wybranych parametrów oraz tempa procesów mikrobiologicznych w strefie fotycznej w pelagialu jezior w

gradiencie troficznym:

produkcja pierwotna fitoplanktonuliczebność i aktywność metaboliczna bakteriiaktywność enzymatyczna mikroorganizmówprodukcja biomasy bakterii heterotroficznychzapotrzebowanie bakterii na węgiel organicznykonsumpcja bakterii przez pierwotniaki

Teren badańTeren badań

Jeziora o różnym stopniu eutrofizacji na

Poj. Mazurskim

Indeks stanu troficznego badanych jeziorIndeks stanu troficznego badanych jezior

OligoOligo//mezotrofiamezotrofia

wzrost wzrost eutrofiieutrofii

eutrofiaeutrofia

hyperhyper eutrofiaeutrofia

Produkcja pierwotnaProdukcja pierwotna

Tempo produkcji pierwotnej fitoplanktonu (A) oraz wydzielania pozakomórkowego DOC (B) rosną

wykładniczo wraz ze wzrostem stanu troficznego jezior

Wydzielanie pozakomórkoweDOC podczas fotosyntezy

fitoplanktonu stanowi większy procent (C) produkcji pierwotnej

w jeziorach mniej żyznych

Liczebność bakteriiLiczebność bakterii

Ogólna liczba bakterii jest wprost

proporcjonalna do TSI

Liczba bakterii aktywnych

metabolicznie (komórki z

zintegrowanym chromosomem) jest odwrotnie

proporcjonalna do TSI

Aktywność enzymatyczna bakteriiAktywność enzymatyczna bakterii

Aktywność enzymatyczna

mikroorganizmów jest ściśle zależna

od TSI jezior

Produkcja bakteriiProdukcja bakterii

Produkcja wtórna biomasy bakterii wzrasta wykładniczo wraz ze

wzrostem stanu troficznego jezior

BDo produkcji biomasy (PB) bakterie

zużywają 30 – 40 % Corg. Od 60 – 70% asymilowanego z wody Corg. bakterie

przeznaczają na respirację (R).

BOCD = PB + R

Zapotrzebowanie bakterii na Corg. wzrasta wykładniczo w gradiencie

troficznym jezior.

Efektywność metaboliczna bakterii Efektywność metaboliczna bakterii

BEM BOCDPP

= ×100%BEM — Bacterial Metabolic Efficiency

BOCD — Bacterial Organic Carbon Demand

PP — Phytoplankton Primary Production

Efektywność metaboliczna Corg.

przez bakterie heterotroficzne

gwałtownie maleje wraz ze wzrostem stanu troficznego

jezior

Skutki efektywności metabolicznej bakteriiSkutki efektywności metabolicznej bakterii

Zawartość DOC w pelagialu jezior wzrasta liniowo

wraz ze wzrostem

indeksu ich stanu troficznego

Tempo konsumpcji bakterii przez Tempo konsumpcji bakterii przez ProtozoaProtozoa

MODEL HILLA

xny = Vmax

kn + xn

y – tempo konsumpcji bakteriix - liczba bakterii w próbceVmax – maksymalne tempo konsumpcji bakteriik – stała konsumpcji bakteriin – parametr określającycharakter krzywej

Tempo konsumpcji bakterii przez Tempo konsumpcji bakterii przez ProtozoaProtozoa

Tempo wyjadania bakterii przez Protozoajest ściśle zależne od TSI. W jeziorach silnie zeutrofizowanych jest

nieproporcjonalnie większe aniżeli w mezotroficznych.

Procent wyjadanej produkcji bakterii

przez Protozoawzrasta wykładniczo wraz ze wzrostem TSI

jezior. Najbardziej efektywnie wyjadana jest biomasa bakterii

w jeziorach silnie zeutrofizowanych

Aktywność bakterii Aktywność bakterii –– stan troficzny jeziorastan troficzny jeziora

tempo aktywności metabolicznej zespołów mikroorganizmów tworzących pętlę mikrobiologiczną reguluje ilość Corg. zużywanego w ekosystemie jeziornym

ilość Corg. w jeziorze decyduje o jego aktualnym stanie troficznym i podatności na eutrofizacje

KONKLUZJA FINALNAKONKLUZJA FINALNA

Tempo wykorzystywania materii organicznej przez komponenty

pętli mikrobiologicznej w strefie fotycznej pelagialu jezior jest głównym determinantem stanu

troficznego wód

Wyniki przedstawionych badań zostały opisane w:

Chróst R.J. & W. Siuda (2005): Microbial production, utilization, and enzymatic degradation of organic matter inthe upper trophogenic water layer in the pelagial zone oflakes along the eutrophication gradient – Limnol. Oceanogr. 50(4): 299 - 312.