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).

Tek hücreli, koloni yada ipliksi yapıya sahiptirler.

Bazı türler sahip oldukları heterokistleriyle N fikse ederler.

heterocysts

Anabaena 400x

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.

Tek hücreli, koloni ve çok hücreli chlorophytes

Pediastrum

Volvox Caulerpa

Volvox

Chlamydomonas 400x

Spirogyra 200x

Scenedesmus 600x

desmids

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

Sentrik Diatoms

Pennat Diatoms

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

Red Tide: A bloom of dinoflagellates

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).

In this technique (Utermöhl):

Fitoplankton sayısı aşağıdaki formülle hesaplanır.

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.

Trifonova (1998) fitoplankton mevsimsel ve genel süksesyonunu

açıklamıştır.

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

TEŞEKKÜRLER