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.
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.
A terepi mintavételek minden ökológiai kutatás nélkülözhetetlen részét képezik, de a planktonközösségek működésével összefüggő biogeokémiai folyamatok részletes feltárásához általában nem elégségesek.
Fotó: HUN-REN ÖK
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.
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?
Egy modellszimuláció grafikus kimenete a vízhőmérséklet jelenlegi, valamint 1, 2 és 3 ˚C-kal megemelt szezonális változása esetén. A színes görbék egy-egy algafaj sejtszámának változását mutatják egy év leforgása alatt.
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
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.
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.
