Vass Máté 12. B osztályos tanuló az idei Hlavay József emlékkonferencián különdíjat kapott, valamint első díjas lett a Természet Világa pályázatán a biofizika kategóriában. A díjnyertes dolgozatában a detergensek hatását vizsgálta a molnárpoloskákra. Vass Máté Miért nem képes a molnárpoloska mindenütt járni a vízen? - Detergensek hatása élővizeinkre 1. Bevezetés 1.1 Kutatásom célja A bioszférát alkotó élőlényegyüttesek állapotának vizsgálata, az állapotváltozások nyomon követése, értékelése és a mindezek mögött megbúvó hatótényezők kutatása és a változások előrejelzése, az emberi társadalom hosszú távú érdekei szempontjából a legfontosabb feladatok közé sorolható. [1] Tényként kezelendő, hogy irtózatosan sok vegyi anyagot használ nemcsak az ipar, de az ember is mindennapi élete során. Az ökoszisztémák érzékenysége meglehetősen magas az említett szennyezők tekintetében, így
2 jelentős problémákat okozhat ezen anyagok környezetbe való kerülése, hiszen a populációk az abiotikus faktorok (köztük a szennyező anyagok) változásait is jelzik (indikálják). Vannak olyan anyagok, amelyek erőteljesen csökkentik a folyadékok felületi feszültségét, ezáltal akadályozzák azt az erőt, melynek segítségével a pleuszton társulások fajai (köztük a molnárkák is) a víz felszínét tudják használni élőhelyként (biotópként). Ezeket felületaktív anyagoknak, más néven detergenseknek, vagy tenzideknek nevezzük. A molnárpoloskák eltűnésükkel mondhatni bioindikátorként jelzik ezen anyagok jelenlétét a biotópban. Munkám célja az volt, hogy megvizsgáljam detergensek általános hatását a molnárkákra. Továbbá szerettem volna megbizonyosodni arról, hogy ezen anyagok felszíni vizekbe engedhető, maximális koncentrációjának határértéke negatívan befolyásolja-e a pleuszton társulások egyik jelentős képviselőjét: a molnárkákat. 1.2 Molnárpoloskák általános jellemzői Aki sokat járt már kisebb-nagyobb tavaknál, lassan csordogáló patakoknál, annak bizonyára feltűntek a víz felszínén sütkérező, úgynevezett pleuszton társulásokat alkotó állatfajok. Közülük talán a legismertebb a molnárpoloska (Gerris lacustris) (1. ábra). Ez a faj azonban nem tartozik a valódi vízipoloskák közé, hiszen csápjuk hosszú, 1. ábra: egy párosodó molnárkapár szabadonálló éppúgy, mint a szárazföldi poloskáké. Emiatt a molnárpoloska a poloskák rendjéhez, de a szárazföldi poloskák alrendjéhez tartozik. [2] Többféle elnevezése lehet ezeknek az úszkáló rovaroknak: Somogyban úszkáló bogaraknak, uszkova, uszka, csuszkova, korcsolyázó bogárnak hívják őket. A székelyek és hazánk több más vidékén is vízi pókként ismerik őket, az apraját viszont vízi szücsöknek, vagy szöcskének (Békés, Zemplén m.), a
nagyját pedig vízi sáskának, vagy molnárkának (Bodrogköz), molnárlegénynek és molnárnak is nevezik. 2. ábra: A molnárpoloska oldal, ill. hasi nézete Ezekre a virgonc állatokra jellemző, hogy szemük nagy, kidülledő, négy ízű csápjuk előreszökellő, szárnyaik különbözőképpen fejlettek. Hosszú tor és az egyenletesen széles, felül lapos, alul erősen domború, keskeny potroh jellemzi (2. ábra). A molnárpoloskák ragadozók. A partról a vízbe sodródó bogarakat, legyeket, hernyókat stb. zsákmányolnak. A nőstény a petéit szép sorban a növényekre ragasztja. Elülső lábuk fogóláb, a középső és hátsó lábpár megnyúlt, épp azért, hogy a víz felületi hártyáján könnyedén tudjanak mozogni. [3] 3 Egyetlen lábcsapással 12 cm-es távolságra is eljuthatnak, és akár 90 cm/s-os sebességre is felgyorsíthatják magukat. Na de hogyan képes minderre ez a kisméretű rovar? Alapos megfigyelés után láthatjuk, hogy lábain levegővel teli szőrpárnák (3. ábra) alakultak ki az evolúció során. Ennek olyan a hatása, mint az olajrétegnek a víz felszínén: nem engedi, hogy a víz felületi feszültsége által kialakult hártyát megsértse, így a molnárka könnyedén evez a vízen. Igen, evez, nem pedig sétál, mert valójában hosszú, karcsú lábaik benyomják a víz felületi rétegét, melynek során kialakul egy vályú. Ha csapnak egyet hátrafelé, akkor e vályú hátsó fala támasztékul szolgál, és az ellene irányuló evezőcsapás 4. ábra: A molnárpoloska lába által kialakult vályú 3. ábra: A molnárpoloska lábának mikroszkópikus képe
előre hajtja a molnárka testét (4. ábra). E folyamatban csak a középső és a hátulsó lábak vesznek részt. [4] 4 2. Anyag és módszer Kutatásom helyszínéül egy várpalotai horgásztavat Szélhelyi-tó (eredetileg bányató) választottam ki. (3. ábra) 3. ábra: Átnézeti térkép (F.: Várpalota Városi könyvtár, helytörténeti dokumentuma) A helyszín kiválasztása során fontos volt meggyőződnöm arról, hogy esetleg a város csatornahálózatából ill. egyéb úton-módon nem kerül(t)-e felületaktív anyag a tó vízébe. Mivel sem habzást, sem szennyezésre utaló jeleket nem találtam, nyugodtan kezdhettem hozzá a molnárkák kereséséhez, akik a tó nádállományának közelében nyüzsögtek. A helyszín tehát adott volt ezek után, már csak a vizsgálat kivitelezését kellett megterveznem. Laboratóriumi próbavizsgálatok sora után a következő tesztet végeztem el terepen: A tó vízéből 5 dm 3 vizet adagoltam egy 10 dm 3 nagyságú akváriumba, majd az ebbe töltött víz felszínére helyeztem a horgászhálóval begyűjtött molnárkákat.
5 Az állatok különös változásokat nem vehettek észre, hiszen a tó vize és az akváriumban lévő vízminta azonos volt. A kommunális szennyvizek esetében a mosóporból származó tenzidek teszik ki a szennyvíz legjelentősebb részét. Éppen ezért választottam vizsgálatom alapanyagának a mosóporokat, melyből 1 g/dm 3 -es törzsoldatokat készítettem korábban analitikai mérlegen kimért azonos tömegű, különböző fajtájú mosóporokból. 5 ml-enként, fokozatos koncentráció növeléssel adagoltam a törzsoldatot az akváriumba, majd figyeltem a változást. Az oldat tömegkoncentrációjának kiszámításával meghatároztam azt az értéket, melynél a rovar életfolyamatait a detergens-tartalmú oldat befolyásolta. Eredményeim értékelése előtt ejtenék pár szót a vizsgálatom tárgyát képező detergensekről. Összességében elmondható, hogy igen széles körben alkalmazott vegyületekről van szó, amelyek a sok jó tulajdonságuk mellett jelentősen terhelik a környezetet. Ugyanis lassítják a felszíni vizek öntisztulási folyamatait, elősegítik az eutrofizációt. Az elmúlt évtizedekben mind az ipar, mind a háztartások egyre több szintetikus mosószert használnak fel. Megtalálhatók a háztartási mosó- és mosogatószerekben, autóápolási-, növényvédőszerekben, műanyag- és gumiipari pasztaformájú habosítószerekben, gyógyszeripari segédanyagokban, valamint a fertőtlenítőszerekben. Jellemző, hogy vizes oldataik a felületi feszültséget csökkentik, így lehetővé válik a zsíros, olajos és egyéb szerves hidrofób szennyeződések fellazítása, eltávolítása. A tenzidek egyszerre hidrofilek (vízkedvelőek) és hidrofóbok (víztaszítóak, fóbiájuk van a víztől) is. Ezen tulajdonságuk viszont fordítva van az olajokkal és zsírokkal. Mindig azon végükkel kapcsolódnak a szennyeződésekhez, amelyikre szükség van. Az elektromos töltésük is változó: mindegyik lehet pozitív, illetve negatív.
A tenzidek tehát emulgeáló-, diszpergálószerek, mosóaktív anyagok. Egyik típusa pedig az anionaktív tenzidek, a mosópor legfontosabb összetevői. [5] 6 3. Eredmények és következtetések A szennyvizek detergens-tartalmára vonatkozó határértéket az arra vonatkozó magyar rendelet (3/1984 OVH) 6 területi kategória alapján szabja ki. Felszíni vizeknél a megengedhető határérték 2-5 mg/l-es koncentráció között változik (MSZ 260-47:1983). Kiemelt vízminőség-védelmi területeken, Balaton és vízgyűjtő területén, kiemelt felszín alatti vízminőség-védelmi területeken, fedetlen karsztok és parti szűrésű vízbázisoknál (pl. Dunántúlikhg.), valamint ivóvízbázisok és üdülőterületeken [I-II. területi kategóriák] 2 mg/l-es koncentráció a megengedett. Ezzel szemben az ipari területeken, öntözővízbázisoknál, a Duna és a Tisza nem kiemelt szakaszain, és az előző kategóriákba nem sorolható területeknél [III-VI. területi kategória] 5 mg/l-es koncentrációig kerülhet detergens a befogadó vízrendszerbe. A várpalotai tónál végzett vizsgálataim során - melynél még a 2 mg/l-es koncentráció a hatályos érték - megállapítottam, hogy az ott található molnárpoloskafaj egyedei 4 mg/l körüli (4±0,5 mg/l) koncentrációjú detergens-oldat hatására, szabad szemmel jól látható változásokat produkáltak. Mindezek sorban, a koncentráció növelés hatására alakultak ki. A molnárka normális körülmények között, mint ahogy azt már jellemzésüknél említettem, nagyon gyors mozgású állatok. Ezt bizonyítja az is, hogy nem egyszer kiszökkentek a hálóból gyűjtésük során. Viszont a vizsgálat során, az ideiglenes lakhelyükbe adagolt detergens-oldat hatására ez a tulajdonságuk megszűnt. Sőt gyakran észleltem mozgási anomáliákat, és szemet szúrt a lábak abnormális tartása is. Ebből vontam le azt a következtetést, hogy ez a fajta kemikália a ragadozó rovar életét jelentősen megnehezíti, hiszen motilitásának (spontán, független mozgásra való képesség) csökkenése miatt nehézkessé válhat táplálékának megszerzése, begyűjtése is. 5 mg/l-es koncentrációjú oldatnál pedig már a víz felületi feszültsége is olyan mértékben lecsökken,
7 hogy a poloska nem tud fentmaradni a vízen. Bebizonyosodott, hogy valóban indikálja a molnárka a detergensek káros mennyiségének jelenlétét a vízben (esetemben az akváriumban). 4. Összegzés Összességében elmondható, hogy az I-II. területi kategóriákra vonatkozó detergensek határértéke (2 mg/l) megfelelő. Ennél az értéknél semmilyen szabad szemmel észrevehető fizikai változást nem szenvedett a rovar. Viszont a III-VI. területi kategóriákra vonatkozó érték (5 mg/l) 1±0,5 mg/l-el meghaladja az általam mért szintet (4±0,5 mg/l), melynek hatásait már ismertettem. Ez persze nem jelenti konkrétan azt, hogy a határértékeket szűkebbre kellene szabni, főleg ha figyelembe vesszük a mérés bizonytalanságát, és az is elképzelhető, hogy az adott határérték fajfüggő, így tesztem eredménye csak és kizárólag a kutatásom helyszínét adó tóban élő molnárkafajra vonatkoztatható. De az biztos, hogy ha az 5 mg/l-es koncentráció lenne a határérték ennél a tónál, akkor a vizsgált populáció egyedei sajnos kipusztulnának. A vízimolnárka csak egy rovar a sok száz közül, ami megtalálható egy tavi ökológiai rendszerben. Viszont úgy gondolom, hogy a biológiai diverzitás megóvásának érdekében érdemes jobban odafigyelni akár egyenként is a körülöttünk lévő élővilágra, és megbizonyosodni arról, hogy biztonságban vannak-e az adott populáció egyedei vagy sem. Nyugodt szívvel állíthatom, hogy a vízimolnárka biztonságban van, ha a magyar rendeletet szigorúan betartják. Kutatói diákmunkámmal beigazolódott, amire már a cikk elején is utaltam, hogy lehetőleg a legkevesebb szennyezőanyagot juttassuk a környezetbe, igyekezzünk ezek mennyiségét féken tartani, szabályozni, és próbáljunk meg
ökoetikusan az állat-, illetve a növényvilág szemszögéből értékelni, óvni, védeni az ő környezetüket, a bioszférát. 8 Köszönetnyilvánítás: Mindenek előtt köszönet illeti a veszprémi Pannon Egyetem Limnológiai Intézet PhD-hallgatóját, Kucserka Tamást, hogy önzetlen segítségével és támogatásával nagyban hozzájárult munkám elkészítésében, valamint köszönet illeti szaktanáromat, Bodó Alexandrát, aki szakmai segítségével szintén sokat segített. Felhasznált irodalom: [1] [2] [3] [4] [5] [6] Hufnagel Levente: Új cönológiai állapotleíró módszerek a rovartani monitorozásban [doktori (PhD) értekezés] http://portal.unicorvinus.hu/fileadmin/user_upload/hu/tanszekek/kerteszettudomanyi/ mit/files/hufnagel_levente_publikacioi/egyebek/5_phdkee.pdf Dr. Varga Zoltán: Állatismeret Brehm: Az állatok világa http://mek.oszk.hu/03400/03408/html/index.html Varjú Dezső: Lokalizáció felületi vízhullámok segítségével hullámok segítik a vadászó molnárkát (1999. Természet Világa) http://www.termeszetvilaga.hu/fizika_eve/fizika/varju.html Dr. Velegi István: A felületaktív anyagok (tenzidek), mint fertőtlenítők http://tisztatertechnologia.hu/?p=hir&id=39 KÉPEK: http://www.biopix.dk/species.asp?language=la&searchtext=gerris%20lacustris%20 &Category=Insekter http://popgen.unimaas.nl/~jlindsey/commanster/insects/bugs/spbugs/gerris.lacustris. html http://www-math.mit.edu/~dhu/press/press03/livescience.htm - Várpalota Városi Könyvtár helytörténeti dokumentuma, - a címoldalon egy saját kép (a várpalotai tóban élő vizsgált populáció egyik egyede)