TÜBİTAK 1001, Proje no:119Y265: Göllerde İklim Değişimi Kaynaklı Aşırı Karasal Çözünmüş Organik Madde (tDOC) Yüküne Karşı Mikrobik ve Planktonik Komünitelerin Dayanıklılığı (Resistance), Esnekliği (Resilience) ve İyileşmesi (Recovery): Mezokozm –temelli Deneysel Araştırma (Kısaltma: R3-DOC)

Finanse eden: TUBITAK, bütçe: 746,712.00 TL

Yönetim: Prof. Dr. Meryem Beklioğlu (PI), Assist. Prof. Dr. Emmanuel (Manolis) LADOUKAKIS (Araştırmacı), Assoc. Prof. Dr. Efe Sezgin (Araştırmacı)

Proje Giriş:

Küresel iklim değişimi, tür çeşitliliğinde ciddi kayıplara yol açarak, tatlı su ekosistemlerinin yapısını ve fonksiyonunu tehdit etmektedir (Woolway ve Merchant, 2019). Çeşitli iklim modelleri yağış yapısında Kuzey ılıman iklim (IPCC, 2014) ve Akdeniz iklim kuşaklarında (Polade vd., 2017) ani seller öngören ve Türkiye'de güncel etkilerini görebileceğimiz (Oktay Akkoyunlu vd., 2019) büyük değişiklikler tahmin etmektedir (Knutti ve Sedláček, 2013). Yağış rejimlerindeki bu tür değişlikler akuatik komüniteleri, havzadan yağış-akış yoluyla gelen, çözünmüş, partikül organik ve inorganik maddeleri içeren çeşitli formda materyalin transferinin artışına maruz bırakmaktadır (IPCC, 2007; HELCOM, 2007). Bu maddelerden özellikle karasal çözünmüş karbon (tDOC), göl ekosisteminin yapısı ve fonksiyonu üzerinde derin bir kontrole sahiptir (Robidoux vd., 2015; Seekell vd., 2015). Akuatik sistemlerde fazla tDOC yüklenmesi, türbidite ve besin ulaşılabilirliği artışına sebep olarak, birincil üreticilerin kompozisyon ve biokütlesinde, mikrobik üretimde, biyojeokimyasal süreçlerde ve besin ağı dinamiklerinde değişikliğe sebep olabilir (Degerman vd., 2018).

Proje Hedefleri:

Önerilen mezokozm deneyi ile komünitelerin tDOC müdahalesine tepkisi, dayanım, elastikiyet ve iyileşme yönünden test edilebilecektir. Komünitelerin dayanımı (müdahalelere olan duyarsızlık) ve iyileşmesi, müdahale (tDOC müdahalesi) öncesi ve sonrası komünite yapısının incelenmesiyle anlaşılacaktır. Ayrıca, elastikiyet (iyileşme hızı), iki tekrarlı pals müdahale sonrası alınan örneklerin incelenmesiyle anlaşılacaktır. Son olarak, komünitelerin fonksiyonel yedeklenmesi (redundancy) test edilecektir.

Hipotezler:

Daha dayanımlı ve esnek sistemlerin, müdahale sonrası daha hızlı iyileşmesi ve sistemin ilk yapısına daha benzer olması beklenmektedir. Ayrıca, sistem daha yedekli oldukça, taksonomik yapı ve komünite değişirken fonksiyonel çeşitliliğin benzer olması beklenmektir. Böylece son yıllarda aratan taşkın yapan aşırı yağışlar sonucu göl ekosistem besin ağının temeli oluşturan planktonik grupların tepkisi belirlenerek ileride olabilecek değişimlerin önceden öngörerek olası azaltım, uyum ve yönetim planları sunulacak ve ilgili birimlerle paylaşılacaktır.

Yöntem:

Tatlı su komünitesinin, Akdeniz iklimi bölgelerinde yaşanan ani seller ile gelen çözünmüş organik karbon (DOC) etkisine nasıl cevap verdiğini test etmek için, kontrollü deney kurulumu olan ODTÜ Mezokozm Sistemi kullanılacaktır. Önerilen Mezokozm sistemi, 4 tekrarlı kontrol, 4 tekrarlı lokal DOC ve 4 tekrarlı oldukça standardize HuminFeed DOC içeren faktörel tasarım izleyecektir (2 faktör x 4 tekrar). Ani selleri taklit etmek için, DOC mezokozm tanklarına tekrarlayan pals yapıda 9 haftalık bir deneyin 2inci ve 6ıncı haftalarında verilecektir. İlk ve ikinci pals öncesi ve sonrasındaki müdahalenin sistem dinamiklerinde yarattığı değişikliklerin, dayanım, elastikiyet ve iyileşme perspektifinde, tür ve fonksiyonel karakter çeşitliliği, tür/komünite bolluk ve biokütle incelemeleri ile araştırılması planlanmaktadır. Mikrobik ve plankton komüniteleri günlük ve haftalık örnekleme zaman aralıkları ile incelenecektir. Mikrobik ve planktonik komünite yapısında detaylı bir inceleme gerçekleştirmek için, 16SRNA ve 18SRNA Illumina amplikon dizilemesi içeren yeni nesil dizileme (Next generation sequencing, NGS) yöntemi, Flow sitometre (akışlı hücre ölçer) ve mikroskobik metotlarla ulaşılmış biokütle hesapları kullanılacaktır.

1. TÜBİTAK 2232 (118C250): Tuzlu ve Hafif Tuzlu Sularda İklim Değişikliğinin Trofik Yapı ve Dinamikleri Üzerine Etkisinin Zaman Yerine Mekan Arazi Örneklemesi, Kontrollü Mezokozm Deneyleri, Paleoekoloji, Uzaktan Algılama ve Modelleme Yoluyla İncelenmesi (CLIM-SALTLAKES)

Finanse eden: TÜBİTAK, bütçe: 3.700.612 TL

Yönetim: Prof. Dr. Erik Jeppesen (Proje yöneticisi), Prof. Dr. Meryem Beklioğlu, Prof. Dr. Zuhal Akyürek, Dr.Öğr.Üyesi Korhan Özkan

Projenin web sitesine buradan ulaşabilirsiniz.

Proje Giriş

İklim değişikliğinden dolayı küresel sıcaklık ve yağış rejimleri değişmektedir ve bu değişimin özellikle yarı kurak ve Akdeniz iklim bölgelerinde etkili olduğu tahmin edilmektedir. 21.Yüzyılın sonunda Akdeniz bölgesinde yağışta %25-30 oranında bir azalma ve buna paralel olarak buharlaşmada bir artış bekleniyor. Ayrıca, kurak arazilerin 2000 yılından 2100 yılına kadar iki katına çıkması da beklentiler arasında yer almaktadır. Bu değişikliklerin büyüklüğü ve bunların sonucunda oluşacak tuzluluktaki artış, göllerin fonksiyonları ve biyolojik çeşitliliği için büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Kuzey Batı Çin'de yaptığımız yeni çalışmalar, artan tuzluluk oranıyla göllerin pelajik bölgesindeki biyoçeşitlilikte (takson zenginliği), besin zinciri uzunluğunda ve ortalama trofik pozisyonda ciddi azalmalar olduğunu göstermiştir. Bu durum, göl ekosisteminin fonksiyon kaybını ve belirgin rejim kaymalarını işaret etmektedir.

Hedefler

Bu projede, farklı tipteki tuzlu / az tuzlu göl ekosistemlerinin yapısı ve fonksiyonu, bu göllerin ana stres faktörlerine (ısınma, gölden suyunun aşırı kullanımı ve dışarıdan göle ekstra besin akışı) verdiği tepkiler ile ilgili yeni bir bakış açısı sağlamayı hedefliyoruz.

Hipotezler

Küresel ısınma ve değişimlerin sonuçlarıyla ilgili projedeki hipotezler şu şekildedir:

1) Tuzlu göl oranının artması,

2) Tuzluluk miktarındaki değişkenliğin artması,

3) Tuzlu göllerin fazla besin ve tür istilası gibi stres faktörlerine daha hassas hale gelmesi,

4) Türlerin ve özelliklerinin zenginliğinin önemli ölçüde azalması,

5) Ekosistem fonksiyonları ve servislerinde ciddi azalmaların yaşanması.

Figüre 1: Solda ODTÜ tarafından örneklenmiş Türkiye'deki göller, Orta ve sağda, güçlü bir tuzlanma etkisine maruz kalmış tuzlu göller (Acıgöl ve Palas Tuzla gölü).

Yöntemler

Bu hipotezleri test etmek için aşağıdakileri çalışmaları içeren çok yönlü bir yaklaşım kullanacaktır:

1) Farklı iklim bölgelerinde anlık durum örneklemleriyle zaman yerine mekan arazi gözlemleri (kısa vadede, Türkiye ve Orta Kazakistan'daki gölleri, uzun vadede, Brezilya'dan Tibet'e, Danimarka'dan Türkiye'ye bir çok gölün örneklenmesi),

2) Sediman arşivlerinin paleoekolojik çalışmaları ile geçen yüzyıldaki değişikliklerinin analizi,

3) On yıl ölçeğinde mevcut çağdaş zaman serileri analizi ve uzaktan algılama yöntemi kullanımı,

4) Çeşitli örneklenmeleri yapacak cihazlarla donatılmış mezokozm deney tesislerinin Ankara ve Mersin ODTÜ kampüsünde oluşturulması ve bir dizi kontrollü mezokozm deneylerinin yapılması,

5) Tahmin ve sentezler için modellemelerin hazırlanması.

Üç yıllık proje süresi içinde ODTÜ'nün iklim değişikliği perspektifinde tuzlu göl ekolojisinde uluslararası lider bir rol üstlenmesini bekliyoruz. Bu platformun kullanılması ve bilim insanlarının kurulan yeni ileri düzey mezokozm tesislerinde çalışmalara katılmasıyla, ODTÜ önümüzdeki 10 yıl içinde bu alanda gerçek bir dünya lideri olacaktır.