streszczenie

PROJEKT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ
mgr Tomasz Kaliński
R OLA
M IKROORGANIZM ÓW
PLANKTONOW YCH W PROCESIE
RESPIRACJI I TRANSFO RM ACJI
M ATERII ORGANICZNEJ W W ODACH
JEZIOR O RÓŻNEJ TROF II
Pojęcie materii organicznej jest jednym z
kluczowych
elementów
funkcjonowania
ekosystemów wodnych. Jej ilość i wpływające na
jakość: skład i pochodzenie determinują między
innymi aktywność heterotroficzną, zarówno
metaboliczną jak i enzymatyczną, która pozostaje w
ścisłym związku z większością zachodzących w
środowisku wodnym procesów. W ekosystemach
wodnych, w tym w będących obiektem
zainteresowań niniejszej rozprawy zbiornikach
słodkowodnych, materia organiczna występuje w
trzech
postaciach:
płynnej,
rozpuszczonej
(dissolved organic matter – DOM), koloidalnej
(coloidal organic matter – COM) i partykularnej
(particular organic matter – POM). Zdecydowanie
najwięcej jest frakcji rozpuszczonej, której udział w
całej puli sięga 80%, i która jako jedyna może być
przyswajana i transportowana do wyższych
poziomów troficznych tylko dzięki funkcjonowaniu
pętli mikrobiologicznej działającej głównie w
oparciu o aktywność bakterii heterotroficznych. W
puli DOM tylko 5% stanowią związki
drobnocząsteczkowe (utilizable dissolved organic
matter – UDOM), bezpośrednio dostępne dla
bakterii. Pozostałe 95% to polimery, nie mogące
być pobierane osmotroficznie.
Jednym z procesów odpowiedzialnych za
ubytek materii organicznej w ekosystemach
wodnych i tym samym mogącym do pewnego
stopnia przeciwdziałać ich eutrofizacji jest
respiracja. Intensywność tego procesu zależy
głównie od dostępności organicznych substratów
oddechowych, a także od aktywności metabolicznej
heterotrofów, w tym przede wszystkim bakterii.
Samo pojęcie dostępności nie jest ściśle
zdefiniowane. Dlatego też, jednym z celów
przedstawionego projektu jest skwantyfikowanie
reaktywnej puli materii organicznej (reaktywnego
węgla organicznego) oraz częściowe przynajmniej
scharakteryzowanie jej dostępności i podatności na
rozkład przez mikroorganizmy w zależności od
kondycji
troficznej
wybranych
mazurskich
zbiorników i czynników środowiskowych. Istotnym
będzie sprawdzenie czy i jak zmieniają się
wymienione parametry materii organicznej nie
tylko w trakcie trwania sezonu wegetacyjnego ale
być może możliwe będzie to również w przypadku
pionowej
heterogenności
środowiska
słodkowodnego i tym samym identyfikacja centrów
aktywności wybranych mikroorganizmów. Jednym
z narzędzi przybliżających do uzyskania
odpowiedzi na postawione pytania będzie
wprowadzona i udoskonalana w opisywanym
projekcie, zmodyfikowana metoda pomiaru
respiracji, oparta na doskonale znanym i
ugruntowanym determinowaniu stężenia tlenu
metodą Winklera.
Drugim
podstawowym
kierunkiem
wyznaczonym zakresem niniejszego projektu jest
aktywność
enzymatyczna
mikroorganizmów.
Funkcją ektoenzymów jest hydrolityczny rozkład
polimerów organicznych (wielkocząsteczkowej
DOM), które w tej postaci nie mogą być
transportowane do wnętrza komórki. Podstawowym
celem będzie porównanie aktywności wybranych
enzymów (minimum trzech: aminopeptydazy,
alkalicznej fosfatazy i esterazy) z parametrami
uzyskanymi za pomocą pomiarów respiracji.
Ponadto dzięki czytnikowi mikropłytkowemu
Synergy H1 możliwe będzie przeprowadzenie
screeningu wybranych zbiorników systemu WJM i
sprawdzenie ich „odcisku enzymatycznego”, który
może być istotnym źródłem informacji na temat
składu materii organicznej i do pewnego stopnia jej
pochodzenia.
Aktywność ektoenzymów jest w bezpośredni
sposób związana z regeneracją mineralnych form
biogenów. Obok mineralizowanego w procesie
respiracji węgla, decydującą rolę w środowiskach
słodkowodnych odgrywają jeszcze fosfor i azot.
Dzięki opracowaniu nowej metody, matematycznie
opartej na modelu Hill’a
określona zostanie
szybkość regeneracji N i P, wielkość reaktywnej
puli i tempo jej dekompozycji. W konsekwencji
możliwe będzie uzyskanie niezwykle cennych
informacji na temat krążenia i wzajemnych
stosunków trzech podstawowych, dla środowisk
zbiorników
Wielkich
Jezior
Mazurskich,
pierwiastków, tj. węgla, fosforu i azotu.