Indikátorok az ökológiában

Az ökológia az élőlények és környezetük közötti kölcsönhatásokat kutatja. Az élőlényekre ható, élettelen környezeti tényezők lehetnek pl. a víz hőmérséklete, oldott oxigén tartalma, tápanyag-, só-és ásványi anyag tartalma, kémhatása, fénnyel való ellátottsága. Ezek kifejezik az élőlények ökológiai igényeit: a baktériumok a lúgos környezetet, a gombák a savas környezetet preferálják jobban. A nitrogén, és foszforvegyületeket a növények, pl. algák, míg a szerves anyagokat a lebontó és heterotróf szervezetek hasznosítják. A vízben élő állatok némelyike nem a vízben oldott oxigént, hanem a légköri oxigént hasznosítja. Megfigyelhetjük, hogy a csíkbogár és lárvája időnként felúszik a víz felszínére, az árvaszúnyog lárvái potrohukkal felfelé, a felszíni hártyában lélegeznek, vagy a herelégy lárvája, a pocikféreg hosszú potrohnyúlványán keresztül veszi fel a levegő oxigénjét.

Árvaszúnyog lárva

A vizek fényben gazdag rétegét (fotikus réteg) a növények, míg a mélyebb, fényben szegényebb afotikus rétegét az állatok népesítik be. A víz nagy hőkapacitása révén egyfajta tompító, pufferelő szerepet tölthet be a vízi élővilág számára. A hőerőművek hűtővizének folyóba juttatása olyan hőszennyező hatást fejt ki, amely eredményeként csökken az oldott oxigén tartalom, amit már nem képesek az állatok tolerálni.

Az oldott oxigén-tartalmat a helyszínen mérjük

Az élettér tulajdonságainak megváltozására az egyes élőlények eltérő mértékben reagálnak, ami a populáció tűrőképességének a függvénye. A populáció komfortérzetének mértéke és a környezeti tényező értékének megváltozása ezáltal a populáció nagyságát (egyedszámát) szabja meg. 

Ezek alapján beszélünk az indikációról, a jelzés folyamatáról, amelyben a jelző fajokat indikátoroknak tekintjük.

A pozitív indikátorok előfordulásukkal, vagy tömeges elszaporodásukkal jelzik a környezet megváltozását. Erre jó példa a tavak eutrofizációjának felgyorsulását jelző kék alga-fajok, amelyek a nitrogén-és foszforvegyületek bemosódása miatt elszaporodnak és vízvirágzást okoznak. 

Ebből adódóan tesztorganizmusként alkalmazhatók az algák, laboratóriumi körülmények között, az eutrofizáció modellezésére. A talaj nitrogénben dúsulása a nagy csalán elszaporodásának kedvez, ahol pedig a varjak, galambok tömegesen jelennek meg, ott sok hulladék van. A Duna vízminőségének javulását jelezte hosszú idő után, a 2012-ben újra megjelent kérész faj, a Duna virág.

A negatív indikátorok szervezete ugyanakkor károsodik valamely (szennyező) anyag jelenlétében. A zuzmókról tudjuk, hogy a levegő kén-dioxid tartalmának megnövekedésére érzékenyek, ezért ahol megnő a szennyező anyag koncentrációja, ott a zuzmók elpusztulnak, "sivatagot" alkotnak.

Bokros zuzmó

Hasonlóan viselkedik a kis csalán és a vörös here, ha megnő a levegő ózontartalma. Több tényezőre nézve is szűktűrésűek a tengeri korallok, amelyek a víz hőmérsékletének, oldott oxigén-és sótartalmának kismértékű változására is elpusztulnak.

Az akkumulációs indikátorok (ezáltal monitor fajok) a szervezetükben károsodás nélkül halmoznak fel szennyező vagy mérgező anyagokat: nehézfémeket akkumulálnak a csigák, tollaikban, csontozatukban egyes madárfajok (szarka, macskabagoly, héja), higanyt jelez a nagy őzlábgomba.

A makroszkópikus gerinctelenek bizonyos csoportjai az ökológiai monitorozásban, a vízminőség vizsgálatában bioindikátorként jól használhatók, mivel az ökológiai igényeik feltártak. Szabad szemmel jól láthatók, sokfélék, akár több évre kiterjedő hatásokat képesek jelezni, könnyen gyűjthetők, viszonylag kis területen "mozognak".

A makrozoobenton vizsgálatát az EU Víz Keretirányelv szerint kell teljesíteni. A mintavételi módszereket szabványok írják elő: külön szabvány vonatkozik a kézihálós, külön a kavicsos aljzatú, sekély édesvizekre és megint más szabvány vonatkozik a mélyvízi mintavételre.

A vizsgálat menete az alábbi lépésekre bontható:
1. Tervezés: az összehasonlíthatóság érdekében lehetőség szerint ugyanazon időszakokra és pontokra kell esnie a vizsgálatnak. Érdemes előzetesen tájékozódnunk a Google térképen a vízfolyásról és környezetéről. Fontos például, hogy viszonylag könnyen megközelíthető legyen a terep, az eszközök szállítása miatt a távolságot is vegyük figyelembe.

2. Mintavétel: a mintavételi területnek reprezentatívnak kell lennie, vagyis a vízfolyás adott szakaszán észlelt tulajdonságokat tükrözze. Kis vízfolyásoknál 5 km-es szakaszon belül 20-50 méter hosszú mintavételi területeket választunk ki, amelynek a koordinátáit GPS-szel rögzítjük. Az effektív szakasz hossza pedig 10-20 méter, amelyen belül 3-5 percig folyamatosan vesszük a mintát. Szabványos, nyéllel ellátott, fémkeretre rögzített, kúp alakú, 1 mm lyukbőségű kézi hálót használunk. Gázolható mélységű vízfolyások esetében a gumi-vagy combcsizmát felhúzva, a folyásiránynak háttal állunk, majd az iszapot elkezdjük felkavarni lábunkkal, akár rugdosó, keverő mozdulatokat is végezzünk az eredményes mintagyűjtéshez. A hálót végighúzzuk a vízi növényzet szárán, levelén, a sodródó állatkákat összehálózzuk, a köveket, faágakat is felforgatjuk.

3. Válogatás: 0,5-20 mm lyukátmérőjű szitasorozatra borítjuk a mintánkat, a durva törmeléket eltávolítjuk, a fennmaradt élőlényeket pedig átmossuk. Fehér tálcán, műanyag csipesszel, kézi nagyító alatt válogatjuk szét a szükséges makrogerincteleneket, amelyeket 10-25 ml-es flakonokba helyezünk.

Szitasorozat válogatáshoz

4. Határozás: a Bisel módszer előnye az, hogy nem szükséges faj szinten határozni az állatokat, hanem -néhány kivételtől eltekintve- elegendő nagyobb taxonszinten (család vagy nemzetség).

5. Értékelés: a biotikus index megállapításánál figyelembe vesszük az indikátor csoport érzékenységi fokozatát, kiválasztjuk a legérzékenyebb taxon sorát, valamint a feljegyzett összes és az ebből figyelembe vehető taxonok számát. A szabvány táblázatot használva, a megfelelő oszlop és sor keresztmetszetében megkapjuk a biotikus index értékét, amelyhez hozzárendeljük a vízminőségi osztályt, a színkódot és a vízállapot megnevezését.

6. Kitöltjük a jegyzőkönyvet, és az eredményeket feltöltjük az adatbázisba (pl. www.bisel.hu)

A Bisel-módszer 7 indikátorcsoportot alkalmaz a vízminőség megállapítására. Az átváltozással fejlődő álkérészek, erezett kérészek csak a nagyon tiszta, magas oldott oxigéntartalmú vizekben élnek meg. A speciális fogóhálót (tegez) készítő házas tegzeseknek hazánkban 212 faja él, közöttük lehetnek algaevők, ragadozók és paraziták, jellemzően a gyorsabban folyó vizekben találhatjuk meg őket. https://www.youtube.com/watch?v=ifL35xiLovU

Az oxigénben dús, gyorsfolyású, tiszta patakokban a kövek alatt, növények levelén élnek a kérészek és a 6,6-7,8 pH-értéket kedvelő sapkacsigák. Fontos tudni, hogy amennyiben feliszapolódik a vízfolyás, a sok iszapban nem találják meg a táplálékot ezek az állatok. A vízszennyezésre közepes toleranciájú, 4-es érzékenységi fokozatban lévő szitakötők közül érdemes kiemelni a folyami szitakötők családját. Ezek ugyanis jó indikátorok, mivel ott találhatók meg, ahol tisztább a víz. Az oxigéntartalom csökkenése, a mederkotrás, duzzasztás veszélyezteti őket. 4 fajuk kivétel nélkül védett: sárgás szitakötő, feketelábú szitakötő, erdei szitakötő, csermely szitakötő.

Sárgás szitakötő

Általában a vízfenéken él a szerves törmelékevő víziászka. A piócák nem kedvelik a gyors folyású vizet, helyette a partmenti övet, pocsolyákat, mocsarakat részesítik előnyben. Az árvaszúnyogok lárvái kivétel nélkül vízben fejlődnek, igen sokféle színváltozatuk lehet. Ezek közül a vérvörös színű lárvák az oxigénben szegény üledékben is életben maradnak, mivel testfolyadékuk oxigénszállító hemoglobint tartalmaz. Hozzájuk hasonlóan, a csővájó férgek az erősen szennyezett, magas szerves anyagtartalmú vizekhez jól tudnak alkalmazkodni. Végül a legkevésbé igényes csoport tagjai az ásott WC-ben, trágyalében élő herelégy lárvái (pocikféreg), amelyek nagyon kevés oxigénnel is beérik.

http://hangtar.radio.hu/kossuth#!#2016-07-26 (Riport a Trend időkben)

A bejegyzés apropóját egykori tanítványom felkérése adta, amikor a Kossuth Rádió számára készített riportot. Igyekeztem alaposan felkészülni, hiszen a vízi gerinctelenek kutatásával "csak" iskolai szinten foglalkozom. A Bisel-módszer rejtelmeibe viszont még 2004-ben egykori kolléganőm, Jankovics Vilmosné Erika vezetett be, akinek sokat köszönhetek, mert szakmailag és emberileg egyaránt támogatott a tanári pályafutásom kezdete óta.
 

Irodalom:
Kriska György: Édesvízi gerinctelen állatok

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2011-0038_04_penzesne_hu/ch01s02.html

Dr. Csányi Béla, Szekeres József, Zagyva Andrea, Dr. Várbíró Gábor: Vízi makrogerinctelen módszertani útmutató (Bp., 2012.)