T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu
Sonuç Raporu
2010/38
YUKARI YEŞİLIRMAK NEHİR HAVZASININ BESİN AĞ YAPISI
Proje Yöneticisi Prof. Dr. Şenol AKIN
Ziraat Fakültesi, Su Ürünleri Mühendisliği Bölümü
Araştırmacılar ve Birimleri
Prof. Dr. Zekeriya ALTUNER; Fen Fakültesi, Biyoloji Bölümü
Yrd. Doç. Dr. Fatih POLAT; Almus Meslek Yüksekokulu, Su Ürünleri Programı Öğr. Gör. Tarık DAL; Almus Meslek Yüksekokulu, Su Ürünleri Programı Arş. Gör. Nehir KAYMAK, Ziraat Fakültesi, Su Ürünleri Mühendisliği Bölümü
T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu
Sonuç Raporu
2010/38
YUKARI YEŞİLIRMAK NEHİR HAVZASININ BESİN AĞ YAPISI
Proje Yöneticisi Prof. Dr. Şenol AKIN
Ziraat Fakültesi, Su Ürünleri Mühendisliği Bölümü
Araştırmacılar ve Birimleri
Prof. Dr. Zekeriya ALTUNER; Fen Fakültesi, Biyoloji Bölümü
Yrd. Doç. Dr. Fatih POLAT; Almus Meslek Yüksekokulu, Su Ürünleri Programı Öğr. Gör. Tarık DAL; Almus Meslek Yüksekokulu, Su Ürünleri Programı Arş. Gör. Nehir KAYMAK, Ziraat Fakültesi, Su Ürünleri Mühendisliği Bölümü
III ÖZET *
YUKARI YEŞİLIRMAK NEHİR HAVZASININ BESİN AĞ YAPISI
Bu çalışmada Duraylı Karbon ve Azot İzotop Analiz yöntemi kullanılarak Yeşilırmak nehri üzerine kurulmuş olan Almus Barajının nehir ekosistemine olası etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla Ocak 2011-Eylül 2012 tarihleri arasında Yeşilırmak nehri yukarı havzasında yer alan tüm nehir alanlarından baraj girişi (5 istasyon), baraj gölü ve baraj çıkışında yer alan (1 istasyon) istasyonların fizikokimyasal parametreleri ölçülmüş, fitoplankton, zooplankton, bentik organizmalar ve balıkların tür çeşitliliği, yoğunlukları belirlenmiş ve duraylı izotop yöntemi bu 3 farklı habitatın besin ağı yapıları oluşturulmuştur. Bunun dışında canlıların beslenme alışkanlıklarında ve besin ağı yapılarında alansal farklılıkların olup olmadığı belirlenmiştir. Besin ağını besleyen primer üretim kaynaklarının ne olduğu ve balıkların beslenme alışkanlıkları bu izotop (karbon ve azot) değerlerinin girdi olarak kullanıldığı Parnell ve ark. (2010)’nın geliştirdiği SIAR karışım (mixing model) modeli ile belirlenmiştir.
Yeşilırmak nehri yukarı havzasında çoğunluğunu sazangillerin oluşturduğu toplam 18 balık türü tespit edilmiştir. Balık tür ve yoğunluğu baraj girişinden baraj çıkışına doğru bir azalma gösterirken aynı balık türlerinin farklı alanlarda farklı besinleri tercih ettikleri yani beslenme alışkanlıklarında ve trofik seviyelerinde alansal farklılıkların olduğu belirlenmiştir. Bu balıkları destekleyen en önemli primer üretici kaynakları nehir alanlarında kıyı vejetasyonundaki makrofit toplulukları ve detritüs iken baraj gölünde fitoplankton olduğu ve katkı oranlarında alansal farklılıkların olduğu ortaya çıkmıştır. Baraj gölü ile nehir alanlarının besin zincir uzunluğu 3,5 – 5 arasında değişim göstermiş olup fitoplanktonla desteklenen baraj gölünün en uzun besin zincir uzunluğuna (4,89) sahip olduğu tespit edilmiştir. Baraj gölünün daha fazla fitoplankton ve zooplankton yoğunluğuna sahip olduğu, bentik organizma yoğunluğunun ise nehir genişliği ve akıntı rejimindeki düzensizlik arttıkça (baraj çıkışı) azaldığı görülmüştür. Su kalite ölçütlerine göre suların 1 ile 3 sınıf aralığında değişen kalitede olduğu, özellikle fosfor kirlenmesinin çok yüksek seviyede seyrettiği ve bunun sebebinin akarsu havzasında bulunan yoğun tarımsal, hayvansal ve evsel atıkların olabileceği belirlenmiştir.
Bu çalışmada Almus Barajının nehrin fizikokimyasal özelliklerine doğrudan, balık ve diğer organizmaların tür çeşitliliği ve yoğunluğunda aynı zamanda beslenme alışkanlıklarında dolaylı olarak alansal farklılıklar yaratması sebebiyle Yeşilırmak Nehri ekosistemine olumsuz yönde etki ettiği ortaya çıkmıştır.
Anahtar Kelimeler: Nehir besin ağ yapısı, Karbon ve Azot duraylı izotop, Almus
Baraj gölü, Yeşilırmak, Barajların nehir ekosistemine etkileri, Trofik seviye, Besin zinciri, Besin ağlarında alansal değişim
(*): Bu çalışma Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından desteklenmiştir. (Proje No: 2010/38).
IV ABSTRACT *
THE FOOD WEB STRUCTURE OF YEŞİLIRMAK UPPER RIVER BASIN
In this study, stable carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N) isotopes were used to determine the effects of Almus Dam on Yeşilırmak River ecosystem. For this purpose, a total of 7 (5 upstream, 1 dam lake and 1 downstream, below dam lake) sites were measured for physicochemical parameters and sampled to determine diversity and density of zooplankton, phytoplankton, benthic organisms and during January 2011-September 2012, seasonally. In addition to determine the effects of dam on physiochemical and biological features of the river section below and above the dam, the effects were evaluated by determining structure of food webs and feeding habits of fishes of three habitats (dam lake; downstream, below dam; upstream, above dam) with stable carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N). The sources supporting the organisms found each one of the food webs and feeding habits of fish species were determined by using SIAR mixing models that require entering carbon and nitrogen stable isotope values as input parameters.
A total of 18 fish species, most of which belonged to cyprinids, were obtained from upper basin of Yeşilırmak River. A decline trend in the abundance and number of fish species from upstream to downstream (below dam) and differences in feeding habits and trophic positions of individuals of the same species occurring in different habitats were clearly observed. While the main primary producers supporting food webs of river sites were macrophyta and detritus, phytoplankton/seston was for food webs of Dam Lake. Ranging from 3.5 to 5, the maximum food chain length (4.89) was calculated for food webs of Dam Lake which were supported mainly by phytoplankton. While the dam lake had the higher zooplankton and phytoplankton density, river section below the dam had the lower density of benthic organisms, a result obtained due to increasing disturbances created by the dam. It was determined that the upper Yeşilırmak River Basin has water quality ranging from I to III classes and are on the effects of heavy phosphorus containing pollutants which are loaded primarily from intensive agricultural, dairy and anthropogenic wastes.
The data suggested that Almus Dam adversely affected Yeşilırmak River Ecosystem by affecting directly on physicochemical parameters and indirectly creating spatial differences in species diversity and density of fish and other organisms as well as feeding habits of fish species.
Key words: River Food webs, carbon and nitrogen stable isotopes, Almus Dam Lake,
The effects of dams on river ecosystems, trophic position, food chin length, spatial variation in food webs.
(*): This study was supported by Gaziosmanpaşa University Research Fund (Project Number: 2010/38)
V ÖNSÖZ
Tatlı su ekosistemleri oldukça hassas ekosistemlerdir ve sürekli tehdit altındadırlar. Bazen bu tehditler doğal yollardan olabildiği gibi çoğunlukla insanoğlunun diğer ihtiyaçlarını karşılamak üzere yapmış oldukları çevresel düzenlemelerden de kaynaklanmaktadır. Bunun en temel örneği akarsu sistemleri üzerine inşa edilen barajlardır. Barajlar hareketli nehir sularını durgun göl sularına dönüştürmek suretiyle akarsu sisteminin bütün fonksiyonel dinamiklerini değiştirirler, dolayısıyla ekosistem içerisindeki en küçük mikroorganizmadan balığa hatta akarsu etrafında yaşayan insanoğluna kadar tüm canlılar bu olumsuz yönde meydana gelen değişimden etkilenir. Barajların nehir ekosistemlerine yaptığı tahribatın anlaşılmasını sağlamak amacıyla Yeşilırmağın yukarı havzasında Yeşilırmak Nehri üzerine kurulmuş olan Almus Baraj Gölünün nehrin hidrojeomorfolojik özelliklerine, besin ağı yapısına, ekosistemdeki enerji akışına, yerel akarsu topluluklarına, balıkçılık ve karasal kıyı habitatları üzerine olası etkilerinin belirlenmesi bu çalışmanın temel hedefi olmuştur. Ayrıca bu çalışmayı gerçekleştirirken dünyada yaygın olarak kullanılan Duraylı Karbon ve Azot İzotop Analiz metodunun kullanılması da çalışmaya ayrı bir önem ve yenilik katmaktadır. Çalışmanın sonucundan çıkacak besin ağı verileri ile farklı bir coğrafyadan dünya besin ağı literatürüne yeni besin ağı veri seti oluşturulacak olması nedeniyle de önemlidir. Türkiye’de bu alanda yapılan birkaç çalışmadan biri olan bu projeye desteklerinden dolayı Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonuna, proje çalışanlarından Prof. Dr. Zekeriya ALTUNER, Yrd. Doç. Dr. Fatih POLAT, Öğr. Gör. Tarık DAL, Araş. Gör. Nehir KAYMAK’a, arazi çalışmalarında ve laboratuar çalışmalarında projeye katkı yapan Yrd. Doç. Ekrem BUHAN, Yüksek Lisans Öğrencileri İsmail Eralp KAYMAK ve Halit TURAN ve Su Ürünleri Mühendisliği Bölümü 4. Sınıf Öğrencilerine, fitoplankton teşhislerindeki yardımlarından dolayı Doç. Dr. Köksal PABUÇCU’ya, izotop analizlerindeki yardımlarından dolayı Georgia Üniversitesi (ABD)’den Dr. Thomas MADDOX’’a ve Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dekanlığına teşekkür ederim.
Prof. Dr. Şenol AKIN Proje Yürütücüsü
VI İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET ……….………..….III ABSTRACT ………....…..…IV ÖNSÖZ ………...V İÇİNDEKİLER DİZİNİ………...….…VI ŞEKİLLER DİZİNİ ………..……...VIII ÇİZELGELER DİZİNİ ………...XI 1. GİRİŞ…………...1
2. KURAMSAL TEMELLER/GENEL BİLGİLER...6
3. MATERYAL VE YÖNTEM...11
3.1. Gereç...11
3.1.1. Araştırma Bölgesi ve Planı...11
3.1.2. Arazi Çalışmalarında Örnekleme Yöntemleri...15
3.1.2.1. Balıkların Örneklenmesi...15
3.1.2.2. Çevresel Parametrelerin Örneklenmesi...16
3.1.2.3. Fitoplankton Örnekleme Protokolu ve Klorofil-a’nın Laboratuar Analizleri ...17
3.1.2.4. Bentik Alg Örnekleme Protokolü...18
3.1.3. Duraylı İzotop Örnekleme Yöntemi...18
3.1.3.1. Balıklar...18
3.1.2.6.2. Kabuklular...19
3.1.2.6.3. Bentik Organizmalar...19
3.1.2.6.4. Zooplankton...19
3.1.2.6.5. Seston (Fitoplankton)...19
3.1.2.6.6. Taze Bitkiler (Su içi ve Su kenarı Makrofitleri)...20
3.1.2.6.7. Detritüs (Coares Detritüs)...20
3.1.2.6.8. Perifiton...20
3.1.2.6.9. Sediment...21
3.2. Yöntem...21
3.2.1. Duraylı İzotop Laboratuar Yöntemi...21
4. BULGULAR...23
4.1. Çevresel Parametrelerin İstasyonlara ve Mevsime Göre Değişimi...23
4.1.1. Sıcaklık...23 4.1.2.Çözünmüş Oksijen...26 4.1.3. Bulanıklık...28 4.1.4. İletkenlik...29 4.1.5. pH...31 4.1.6. Genişlik...32 4.1.7. Akıntı Hızı...33 4.1.8. NO3-N...34 4.1.9. NO2-N...36 4.1.10. NH4-N...37 4.1.11. PO4-P...38 4.1.12. Klorofil – a...40 4.2. Balık Tür ve Dağılımları...43
VII
4.2.1. Alansal Dağılım...43
4.2.2. Mevsimsel Dağılım...45
4.3. Fitoplankton ve Bentik Alglerin Genel Dağılımı...49
4.3.1. Fitoplankton...49 4.3.2. Bentik Algler...52 4.3.2.1. Epifitik Algler...52 4.3.2.2. Epilitik Algler...56 4.3.2.3. Epipelik Algler...61 4.4. Bentik Organizmalar...68 4.4.1.Genel Dağılım...68 4.5. Zooplanktonlar...71
4.6. Duraylı İzotop Analiz Bulguları...71
4.6.1. Alanlara Ait Duraylı İzotop Analiz Bulguları...71
4.6.1.1. Baraj Girişi...71
4.6.1.1.1. İsmailiye İstasyonu (1. ist.)...71
4.6.1.1.2. Gebeli İstasyonu (2. ist.)...74
4.6.1.1.3. Tozanlı İstasyonu (3. ist.)...78
4.6.1.1.4. Karadere İstasyonu (5. ist.)...81
4.6.1.1.5. Çevreli Irmağı İstasyonu (6 ist.)...84
4.6.1.2. Almus Baraj Gölü İstasyonu (4. ist.)...88
4.6.1.3. Baraj Çıkışı...91
4.6.1.3.1. Gümenek İstasyonu (7. ist.)...91
4.6.2. δ15N değerinden hesaplanan balıkların trofik seviyeleri ve alansal değişimi ...94
4.6.3. Balıkları Destekleyen Primer Üretici Kaynakları...97
5. TARTIŞMA ve SONUÇ...100
6. KAYNAKLAR...110
VIII
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil Sayfa
Şekil 3.1. Araştırma alanı ve istasyonların konumları (1: İsmailiye istasyonu, 2: Gebeli istasyonu, 3: Tozanlı istasyonu, 4: Almus Baraj Gölü, 5: Karadere
istasyonu, 6: Çevreli istasyonu, 7: Gümenek
istasyonu)………...……...…...12
Şekil 3.2. Çalışma istasyonlarından genel görünümler………...…………...13
Şekil 3.3. Iğrıp ile örnekleme faaliyetleri…………...………...16
Şekil 3.4. Elektroşoker ile örnekleme faaliyetleri………...……...16
Şekil 3.5. Su kalite parametrelerinin örnekleme faaliyetleri...17
Şekil 3.6. Bentik organizmaların örnekleme faaliyetleri...19
Şekil 3.7. Seston ve zooplankton örneklerinin süzülmesi ve kurutulması...20
Şekil 3.8. İzotop analizi için kalay kapsüller ve kapsüllerin numaralı kutulara katlanarak konulması...22
Şekil 4.1. Su sıcaklığının istasyonlara ve mevsime göre değişimi...26
Şekil 4.2. Çözünmüş Oksijenin istasyonlara ve mevsime göre değişimi...28
Şekil 4.3. Bulanıklığın istasyonlara ve mevsime göre değişimi...29
Şekil 4.4. İletkenliği istasyonlara ve mevsime göre değişimi...30
Şekil 4.5. pH’ın istasyonlara ve mevsime göre değişimi...32
Şekil 4.6. Irmak Genişliğinin istasyonlara ve mevsime göre değişimi...33
Şekil 4.7. Akıntı hızının istasyonlara ve mevsime göre değişimi...34
Şekil 4.8. NO3-N’ın istasyonlara ve mevsime göre değişimi...35
Şekil 4.9. NO2-N’ın istasyonlara ve mevsime göre değişimi...37
Şekil 4.10. NH4-N’ ın istasyonlara ve mevsime göre değişimi...38
Şekil 4.11. PO4-P’ın istasyonlara ve mevsimlere göre değişimi...39
Şekil 4.12. Klorofil a’nın istasyonlara ve mevsime göre değişimi...41
Şekil 4.13. Örneklemede elde edilen bazı balık türleri...47
Şekil 4.14. Örneklemede elde edilen bazı balık türleri...48
Şekil 4.15. Örneklemede elde edilen bazı Chlorophyta türleri...65
Şekil 4.16. Örneklemede elde edilen bazı Dinophyta, Charophyta ve Cyanophyta türleri ………...66
Şekil 4.17. Örneklemede elde edilen bazı Diatom türleri (a: Cymbella prostrata, b:C. Tumida, c: C. Turgidula, d: Cyclotella comta, e: Cocconeis placentula, f: Gomphonema tergestinum, g: Diatoma vulgaris, h: Pinnularia lundii, ı: Didymosphenia geminata, i: Navicula lanceolata, j: Diploneis elliptica, k: Synedra vaucheriae, l: Nitzschia dissipata, m: Surirella brebissonii, n: Navicula tripunctata)………...………...67
Şekil 4.18. Örneklemede elde edilen bazı Bentik Organizmalara ait larvalar...70 Şekil 4.19. İsmailiye istasyonunun karbon ve azot izotop dual grafiği. İçi dolu daireler balıkları, içi dolu dörtgenler bentik organizmaları, içi dolu üçgenler primer üretim kaynaklarını, içi dolu kare sedimenti ifade etmektedir. Kısaltmalar:
Alburnoides bipunctatus (Albi), Barbus plebejus (Bapl), Capoeta banarescui (Caba), Oxynoemacheilus angorae (Oxan), Squalius cephalus (Sqce), Calopterygidae (Calop), Coenagrianidae (Coen), Gomphidae
IX
(Gomp), Potamon sp. (Pota), Sediment (Sed), Perifiton (Pphytn),
Fitoplankton (Fito), Makrofit (Macphyt), Coarse detritüs
(Codet)……...73
Şekil 4.20. Gebeli istasyonunun karbon ve azot izotop dual grafiği. İçi dolu daireler balıkları, içi dolu dörtgenler bentik organizmaları, içi dolu üçgenler primer üretim kaynaklarını, içi dolu kare sedimenti ifade etmektedir. Kısaltmalar:
Chondrostoma colchicum (Chco), Barbus tauricus (Bata), Capoeta banarescui (Caba), Oxynoemacheilus angorae (Oxan), Squalius cephalus (Sqce), Seminemacheilus sp.(Semi), Claassenia sp. (Claas), Potamonthidae (Pota), Rhyacaphilidae (Rhya), Tabanidae (Taba), Tipulidae (Tipu), Hirudinea (Hiru), Sediment (Sed), Perifiton (Pphytn), Fitoplankton (Fito),
Makrofit (Macphyt), Coarse detritüs
(Codet)...76
Şekil 4.21. Tozanlı istasyonunun karbon ve azot izotop dual grafiği. İçi dolu daireler balıkları, içi dolu dörtgenler bentik organizmaları, içi dolu üçgenler primer üretim kaynaklarını, içi dolu kare sedimenti ifade etmektedir. Kısaltmalar:
Chondrostoma colchicum (Chco), Barbus tauricus (Bata), Capoeta banarescui (Caba), Oxynoemacheilus angorae (Oxan), Squalius cephalus (Sqce), Seminemacheilus sp.(Semi), Barbus plebejus (Bapl), Capoeta sieboldi (Casi), Alburnoides bipunctatus (Albi), Baetidae (Baeti),
Heptagenidae (Hepta), Gomphidae (Gomp), Chloroperlidae (Chlo), Isoperla (Isop), Leuctridae (Leuc), Potamon sp. (Pota), Sediment (Sed), Perifiton
(Pphytn), Fitoplankton (Fito), Makrofit (Macphyt), Coarse detritüs (Codet). ………..………...……….79
Şekil 4.22. Karadere istasyonunun karbon ve azot izotop dual grafiği. İçi dolu daireler balıkları, içi dolu dörtgenler bentik organizmaları, içi dolu üçgenler primer üretim kaynaklarını, içi dolu kare sedimenti ifade etmektedir. Kısaltmalar:
Capoeta banarescui (Caba), Oxynoemacheilus angorae (Oxan), Salmo çoruhensis (Saço), Baetis sp. (Baet), Isoperla sp. (Isop), Potamon sp. (Pota),
Simulidae pupa (SimP), Simulidae larva (SimL), Gammarus sp. (Gamm), Hydropsychidae (Hydr), Oligochaeta (Oligo), Sediment (Sed), Perifiton
(Pphytn), Fitoplankton (Fito), Makrofit (Macphyt), Coarse detritüs (Codet).
………..………...82 Şekil 4.23. Çevreli Irmağı istasyonunun karbon ve azot izotop dual grafiği. İçi dolu
daireler balıkları, içi dolu dörtgenler bentik organizmaları, içi dolu üçgenler primer üretim kaynaklarını, içi dolu kare sedimenti ifade etmektedir. Kısaltmalar: Capoeta banarescui (Caba), Oxynoemacheilus angorae (Oxan), Squalius cephalus (Sqce), Seminemacheilus sp.(Semi), Oncorhynchus mykiss (Onmy), Chondrostoma colchicum (Chco), Baetis sp. (Baet),, Potamon sp. (Pota), Simulidae pupa (SimP), Simulidae larva (SimL), Gammarus sp. (Gamm), Aeshnidae (Aesh), Anisoptera (Aniso), Chironomidae (Chiro), Dytiscidae (Dytis), Gomphidae (Gomp), Hirudinea (Hiru), Hydrophilidae (Coleo), Hydropsychidae (Trico), Tipulidae (Tipu), Oligochaeta (Oligo), Sediment (Sed), Perifiton (Pphytn), Fitoplankton (Fito), Makrofit (Macphyt), Coarse detritüs (Codet), Cladophora (Clado).
………..………...85 Şekil 4.24. Almus Baraj Gölü istasyonunun karbon ve azot izotop dual grafiği. İçi dolu
X
primer üretim kaynaklarını, içi dolu kare sedimenti ifade etmektedir. Kısaltmalar:Chondrostoma colchicum (Chco), Capoeta banarescui (Caba), Squalius cephalus (Sqce), Barbus plebejus (Bapl), Capoeta sieboldi (Casi), Atherina boyeri (Atbo), Alburnus chalcoides (Alch), Carassius gibelio (Cagi), Silurus glanis (Sigl), Cyprinus carpio (Cyca), Cyprinus carpio carpio (Cycarcar), Oncorhynchus mykiss (Onmy), Oncorhynchus mykiss yumurtası (OnmyYum), Dreissena sp.(Dress), Zooplankton (Zoo), Sediment (Sed), Perifiton (Pphytn), Fitoplankton (Fito), Coarse detritüs (Codet, Pogostemon sp. (Pogos), Panicum sp.1 (Panicum1), Panicum sp.2 (Panicum2)………..……...89
Şekil 4.25. Gümenek istasyonunun karbon ve azot izotop dual grafiği. İçi dolu daireler balıkları, içi dolu dörtgenler bentik organizmaları, içi dolu üçgenler primer üretim kaynaklarını, içi dolu kare sedimenti ifade etmektedir. Kısaltmalar:
Capoeta banarescui (Caba), Squalius cephalus (Sqce), Seminemacheilus sp.(Semi), Oncorhynchus mykiss (Onmy), Chondrostoma colchicum (Chco), Baetis sp. (Baet), Simulidae (Simu), Gammarus sp. (Gamm), Hirudinea (Hiru), Tipulidae (Tipu), Zooplankton (Zoo), Sediment (Sed), Perifiton (Pphytn), Fitoplankton (Fito), Makrofit (Macphyt), Coarse detritüs (Codet, Cladophora
(Clados)………...92
Şekil 4.26. Duraylı δ15N ile hesaplanan aynı balık türlerinin farklı alanlardaki ortalama trofik seviyeleri………...………...96
XI
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge Sayfa
Çizelge 4.1. Çalışma süresince ölçülen çevresel parametre değerlerinin istasyonlara göre
değişimi...42
Çizelge 4.2. Araştırma süresince elde edilen balık türlerinin istasyonlara göre ham sayıları. İst: İstasyon, I:Iğrıp, Ş: Şoker, UA: Uzatma ağı...44
Çizelge 4.3. Araştırma süresince aylara göre ve toplamda elde edilen balık türleri, kodları ve sayıları...46
Çizelge 4.4. Çalışmada tespit edilen Fitoplankton tür listesi...50
Çizelge 4.5. Çalışmada tespit edilen Epifitik Alglerin tür listesi...53
Çizelge 4.6. Çalışmada tespit edilen Epilitik Alglerin tür listesi...57
Çizelge 4.7. Çalışmada tespit edilen Epipelik Alglerin tür listesi...62
Çizelge 4.8. Çalışmada tespit edilen Bentik Organizmalara ait taksonlar ve bulundukları istasyonlar...69
Çizelge 4.9. İsmailiye istasyonuna ait duraylı ortalama δ13C ve δ15N izotop değerleri. SL:Standart boy, SLSD (mm): Standart boy standart sapma, W: Ağırlık, WSD:ağırlık standart sapma, δ15N: Azot izotop, δ15N SD: Azot izotop standart sapma, δ13C: Karbon izotop, δ13C SD: Karbon izotop standart sapma, TL: Trofik seviye...74
Çizelge 4.10. Gebeli istasyonuna ait duraylı ortalama δ13C ve δ15N izotop değerleri. SL:Standart boy, SLSD (mm): Standart boy standart sapma, W: Ağırlık, WSD:ağırlık standart sapma, δ15N: Azot izotop, δ15N SD: Azot izotop standart sapma, δ13C: Karbon izotop, δ13C SD: Karbon izotop standart sapma, TL: Trofik seviye...77
Çizelge 4.11. Tozanlı istasyonuna ait duraylı ortalama δ13C ve δ15N izotop değerleri. SL:Standart boy, SLSD (mm): Standart boy standart sapma, W: Ağırlık, WSD:ağırlık standart sapma, δ15N: Azot izotop, δ15N SD: Azot izotop standart sapma, δ13C: Karbon izotop, δ13C SD: Karbon izotop standart sapma, TL: Trofik seviye...80
Çizelge 4.12. Karadere istasyonuna ait duraylı ortalama δ13C ve δ15N izotop değerleri. SL:Standart boy, SLSD (mm): Standart boy standart sapma, W: Ağırlık, WSD:ağırlık standart sapma, δ15N: Azot izotop, δ15N SD: Azot izotop standart sapma, δ13C: Karbon izotop, δ13C SD: Karbon izotop standart sapma, TL: Trofik seviye...83
Çizelge 4.13. Çevreli Irmağı istasyonuna ait duraylı ortalama δ13C ve δ15N izotop değerleri. SL:Standart boy, SLSD (mm): Standart boy standart sapma, W: Ağırlık, WSD:ağırlık standart sapma, δ15N: Azot izotop, δ15N SD: Azot izotop standart sapma, δ13C: Karbon izotop, δ13C SD: Karbon izotop standart sapma, TL: Trofik seviye...86
Çizelge 4.14. Almus Baraj Gölü istasyonuna ait duraylı ortalama δ13C ve δ15N izotop değerleri. SL:Standart boy, SLSD (mm): Standart boy standart sapma, W: Ağırlık, WSD:ağırlık standart sapma, δ15N: Azot izotop, δ15N SD: Azot izotop standart sapma, δ13C: Karbon izotop, δ13C SD: Karbon izotop standart sapma, TL: Trofik seviye...90 Çizelge 4.15. Gümenek istasyonuna ait duraylı ortalama δ13C ve δ15N izotop değerleri.
SL:Standart boy, SLSD (mm): Standart boy standart sapma, W: Ağırlık, WSD:ağırlık standart sapma, δ15N: Azot izotop, δ15N SD: Azot izotop
XII
standart sapma, δ13C: Karbon izotop, δ13C SD: Karbon izotop standart sapma, TL: Trofik seviye...93 Çizelge 4.16. SIAR modeline göre balıkları destekleyen primer üreticiler ve balık türlerine yapmış oldukları oransal katkı miktarları. Min: primer üreticinin minimum katkı oranı, Max: primer üreticinin maksimum katkı oranı, Mod: Primer üreticinin yapmış olduğu katkı dağılımında (0 ile 1 arası) en çok tekrarlanan katkı oranı, Ort: Primer üreticinin yapmış olduğu ortalama katkı oranı...98
1 1. GİRİŞ
İnsan nüfusunun ve su tüketiminin artması, suyu kullanma şekli, kaynakların kullanımı, teknolojik gelişmeler tatlı su ekosistemlerinin her geçen gün daha fazla bozulmasına neden olmuştur. Akarsuların insan etkisiyle değiştirilmesi verimliliklerinde ve özelliklerinde kalıcı ve önemli değişimlere neden olur (Naiman ve Turner, 2000). Bunların en başında, baraj inşası ile akarsuların düzenlenmesi gelmektedir (Petts ve Gurnell, 2005; Naliato ve ark., 2009). Barajlar akarsuların akış sistemlerinde önemli değişimlere neden olarak akarsu üzerinde lentik veya yarı-lentik ekosistemler yaratır (Soares ve ark., 2008). Bunlara ek olarak, tüm nehir havzasının biyolojik, kimyasal ve fiziksel olarak değişimine neden olurlar. Akarsu akışının durması ya da kontrol altına alınması, besin ve organizma hareketlerinde, su sıcaklığında, baraj çıkışı habitatlara sediment taşınmasında, aşağı havza besin ağında, habitat ve besin kaybı aracılığıyla verimlilikte büyük değişimlerin meydana gelmesine neden olmaktadır (Wootton ve ark., 1996). Barajın çıkışındaki nehir yatağı daralarak dik bir kıyı şeridi ile derinleşmesi, dip kısmının sert zeminli (substratlı) hale gelmesi, bentik organizma topluluklarını ve bunların bolluğunu etkiler (Poff ve Hart, 2002). Barajların neden olduğu debideki düzensizlikler nehir kıyılarında erozyona ve bulanıklığa neden olabilmektedir. Bunlara ilaveten, organik ve inorganik besin maddelerinin baraj gölünde yoğunlaşmasından dolayı barajın çıkışında (mansap) kalan nehir suları besin maddeleri bakımından fakir kalmaktadır (Akın ve ark., 2010). Barajlar ayrıca balık ve diğer organizmaların nehir havzası boyunca hareketini engelleyerek, yaşam alanlarının daralmasına neden olurlar. Barajın oluşturduğu göl ortamında littoral habitatlar ya kararsız ya da tamamen yok olmuş durumdadır, bunun yanında kıyı boyunca makrofit topluluklarının gelişimi de engellenmiş olur. Sucul makrofitler, sucul besin ağı için önemli besin kaynağından biri olan perifitonun önemli bir subsratıdır, makrofitlerin kolonize olamaması baraj içindeki primer üretim seviyesini düşürür (Hecky ve Hesslein, 1995).
Bir ekosistemde organizmalar arasındaki beslenme ilişkileri (av-avcı ilişkileri) topluluk
besin ağı olarak tanımlanır (Briand ve Cohen, 1987). Besin ağı belirli bir alan ve
zamanda bulunan organizmaların beslenme özelliklerini tanımlayan ekoloji de merkezi bir kavram olarak kabul edilmektedir (Winemiller ve Polis 1996). Besin ağı ekosistem içindeki av – avcı ilişkilerini anlamak ve onları tasvir etmek için kullanılır. Bununla
2
birlikte ekosistemin bozulmaya yada değişime nasıl bir tepki verdiğinin anlaşılmasına, hassas türlerin korunması, zararlı canlıların biyolojik kontrolü ve çevresel kirleticiler ile ilgili çevresel problemlerin çözümüne de yardımcı olmaktadır (Wootton ve ark., 1996; Vander Zanden ve ark., 2003, Mercado-Silva ve ark., 2009).
Duraylı (stable) izotop analizleri birincil üreticilerin sahip olduğu enerjinin besin ağında beslenme basamağının en üstte bulunan tüketicilere kadar akışını takip etmeye yardımcı olması ve yutulan değil bünyeye katılan (asimile edilen) besin kaynaklarının neler olduğunu göstermesi bakımından sucul besin ağı çalışmalarında kullanılan oldukça önemli bir araç haline gelmiştir (Minagawa ve Wada, 1984; Peterson ve Fry, 1987, Mercado-Sılva ve ark., 2009). Ayrıca duraylı izotop analizi ile insanın neden olduğu ekosistem değişimlerinden kaynaklanan beslenme basamaklarındaki (trofik seviye) enerji değişimleri izlenebilir ve ölçülebilir (Vander Zanden ve ark., 1999, 2003).
Besin ağı analizlerinde yaygın olarak C ve N duraylı izotopları (¹³C/¹²C ve ¹⁵N/¹⁴N) kullanılır. Bu metot; besinlerin sindirilmesi sırasında hafif izotopların metabolik reaksiyonlara daha hızlı girmesi sonucu dışkı ve metabolik atıkların atılmasıyla canlı vücudundan uzaklaştırılması ve böylece yemiş oldukları yeme (veya avlarına) oranla dokularında 13C ve 15N (ağır) izotop artışının gözlenmesine dayanır (DeNiro ve Epstein 1978; Fry ve Sherr, 1984). δ¹⁵N duraylı izotop oranı izotopik olarak hafif azotun dışkıyla atılmasından dolayı (Michener ve Lajtha, 2007) her trofik seviyede 3.4 ‰ oranında artış gösterir (Cabana ve Rasmussen 1996; Vander Zanden ve Rasmussen, 1999; Post, 2002). δ¹²C izotop oranı 0-1 ‰ arasında değişim gösterirken her trofik seviyede N’a kıyasla önemli derecede bir artış göstermez bu yüzden enerji kaynağının izotop değerini yansıtır (Peterson ve Fry, 1987). Organizmaların trofik seviyesinin (beslenme seviyesi) belirlenmesi için δ¹⁵N ve enerji kaynağını belirlemek için δ¹³C kullanılır ( Vander Zanden ve Rasmussen, 2001).
Besin ağı çalışmaları ile birbirleriyle etkileşim halinde olan türlerin popülasyon dinamikleri, ekosistemi destekleyen enerji kaynağının ne olduğu ve bunun beslenme basamaklarında nasıl iletildiği ve diğer ekolojik süreçlerin daha iyi anlaşılması mümkün olmaktadır (Pimm ve ark., 1991; Winemiller ve Polis 1996; De Ruiter ve ark., 2005; Winemiller ve Layman, 2005). Ekosistem değişimlerinin en temel unsurlarından biri akarsu akış rejimin değişmesidir (Wootton ve ark., 1996), bu değişimin en önemli
3
sebebi barajlardır. Barajlar nehir ekosistemlerindeki en büyük değişime neden olurken; yerel akarsu toplulukları, balıkçılık ve karasal kıyı habitatları üzerinde olumsuz etkilere sahiptir. Bu bilgiler doğrultusunda yapılmış olan bu çalışmada;Yeşilırmak nehri yukarı havzasında yer alan Almus Barajının, Yeşilırmak nehri besin ağ yapısına ve balıkların beslenme özelliklerine etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu etkiler, ekolojinin aşağıdaki bileşenlerinin ortaya konulması ile belirlenmiştir:
Duraylı izotop yöntemi kullanılarak Yukarı Yeşilırmak Nehir Havzasının besin ağ yapısı ve bunun için öncelikle habitatlardaki tüm canlı ve cansız varlıkların karbon ve azot duraylı izotopları belirlenmiştir.
Yeşilırmak Nehri üzerine kurulmuş olan Almus Barajının, duraylı izotop yöntemine göre Baraj girişi, Baraj ve Baraj çıkışındaki nehir alanlarının besin ağ yapılarının karşılaştırılması ile nehir ekosistemine olan etkileri de belirlenmiştir. Bu kapsamda: a. Her 3 alanda (baraj girişi, baraj gölü ve baraj çıkışı) besin tuzları (Nitrit, Nitrat,
Fosfor, Azot), sıcaklık, pH, akıntı, bulanıklık, sediment tipi, çözünmüş oksijen konsantrasyonu belirlenerek farklılıkların ortaya çıkarılması,
b. Fitoplankton, zooplankton, ve bentik canlıların tür çeşitliliğinin belirlenmesi ile her üç ortamın balıklara sunmuş oldukları yem türü hakkında bilgilerin elde edilmesi,
c. Baraj gölünün, barajın giriş ve çıkış kısımlarında kalan nehir alanlarının balık tür çeşitliliği, bollukları ve dağılımları belirlenerek her üç alandaki farklılıklar belirlenmesi,
d. Baraj gölünde ve barajın giriş ve çıkış kısımlarında yer alan nehir alanlarında yaşayan balıkların beslenme alışkanlıklarında alansal ve mevsimsel olası farklılar belirlenmesi,
e. Mevsimsel ve alansal olarak besin ağ yapısını destekleyen primer üretici kaynaklarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Projenin bu aşamasında aşağıdaki hipotezler irdelenmiştir;
Aynı tür olsalar dahi baraj gölü ve barajın giriş ve çıkış kısımlarındaki nehir alanlarında yaşayan balıkların beslenme rejimlerinde değişiklikler olabileceği beklenmektedir. Bazı balıklar avlarını seçmez ve ortamda kolayca bulabileceği avları tüketirler. Balıkların bu beslenme özelliklerindeki esneklik farklı ortamlarda yaşayan
4
iki aynı türün besin ağındaki yeri olarak tanımlanan trofik seviyelerinde farklılıklar oluşturabileceği düşünülmektedir.
Baraj gölündeki balık topluluklarının fitoplankton, zooplankton, ve detritus (hayvan ve bitki kalıntıları) gibi organik maddelerce, buna karşın nehir alanlarında yaşayan balık topluluklarının nehir çevresinden nehre akan karasal kaynaklı organik maddelerce (ağaç yaprağı, karasal bitki atıkları vb.) desteklendiği düşünülmektedir. Nispeten suyun durgun olduğu baraj gölünde fitoplankton ve zooplankton yoğunluğu
barajın alt kısımdaki suyun hareketli olduğu nehir alanlarına nazaran daha zengin olduğu düşünülmektedir. Bu ise baraj gölünün zooplankton ve fitoplanktonlar ile beslenen herbivor ve omnivor balıklarca zengin olmasına neden olacağı beklenmektedir.
Nehir büyüklüğü (genişliği) ile nehir besin zinciri uzunluğu karşılaştırılacaktır. Post, (2000)’ a göre geniş nehirlerin daha büyük besin ağ uzunluğuna sahip olduğu hipotezi bu çalışmada ayrıca test edilecektir.
Bu çalışmada, her iki ortamın balık topluluk yapıları nehir ve baraj gölünün morfolojik yapıları, nehir akış hızı, fitoplankton türlerinin tespiti ile sudaki primer üretimi belirleyen nitrit, nitrat, amonyum ve fosfat konsantrasyonları belirlenmiştir. Bu yönüyle Yeşilırmak Yukarı Havzasını tanımlayan bütünleşik bir ekosistem çalışması olması bakımından son derece önem arz etmektedir. Bundan başka;
Farklı bir coğrafyadan dünya besin ağı literatürüne yeni besin ağı veri seti oluşturulacak olması nedeniyle özgün bir çalışmadır:
Yukarı Yeşilırmak Havzası ve üzerine kurulu Almus Baraj Gölünün ilk kez besin ağ yapısının belirlenmesi, farklı bir coğrafyadan dünya besin ağı literatürüne yeni besin ağı veri seti oluşturulacak olması nedeniyle önemlidir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar diğer besin ağı çalışmalarından elde edilen besin ağ parametreleri ile karşılaştırılarak besin ağlarını tanımlayan ortak (varsa) parametreler ortaya konulacaktır.
Dünya da son yıllarda, değişik ortamların (nehir, göl, deniz) besin ağ yapılarının (food web structure) belirlenmesinde kullanımı yaygınlaşan Duraylı İzotop (stable isotope) yönteminin kullanılmasıyla Türkiye’de yapılan ikinci bir çalışma olması:
Akın ve ark. (2010) tarafından aynı nehrin aşağı havzasında yapılmış olan ve bu kapsam da Türkiye’de yapılmış ilk çalışmalardan biri olan TÜBİTAK projesi ile paralellik
5
göstermektedir. Bu çalışma aynı nehrin yukarı havzasında yapılmış olup Akın ve ark., (2010) projesinin devamı niteliğindedir. Bu çalışmadan elde edilen veriler, Akın ve ark. (2010)’nın projesinden elde etmiş olduğu verilerle karşılaştırılacak ve her iki çalışmanın sonuçları birbirlerini tamamlayacak olup böylelikle tüm Yeşilırmak Havzasının ve üzerine kurulu olan barajların besin ağ yapısı belirlenmiş olacaktır.
İlk kez, Yukarı Yeşilırmak Havzasının ve Almus Baraj Gölünün Duraylı İzotop Analizi kullanılarak besin ağı yapısının belirlenmesi:
1964-1966 yılları arasında kurulmuş olan ve 950 hm³ göl hacmine sahip olan Almus Baraj Gölünde daha önce balık faunasıyla ilgili yapılmış Zengin ve Buhan (2007), Karataş (2000), Suiçmez ve ark. (2011), Yılmaz ve ark. (2010, 2011) çalışmalar mevcuttur. Bunun dışında Almus Baraj Gölünde Pabuçcu (2000), Karataş (2000), Suiçmez ve ark. (2011) ve Yılmaz ve ark. (2010) alg faunası ve belli balık türleri üzerine yapılmış çalışmaları mevcuttur. Sonuç olarak bu lokalite de yapılan çalışmalar bilgimiz dahilinde bunlardan ibaret olup, bu bölgede ilk kez Duraylı İzotop Analizinin
kullanılması ve Besin Ağ yapısının belirlenmesi açısından bir önem arz etmektedir. Ayrıca Almus Baraj Gölü besin ağ yapısının belirlenmesi ile burada yapılacak
balıkçılık veya balıklandırma faaliyetlerine ışık tutacak olması açısından önemlidir.
6
2. KURAMSAL TEMELLER/GENEL BİLGİLER
Balık toplulukları çevresel şartlarda (sıcaklık, bulanıklık, besin miktarı vb.) meydana gelen değişimlere paralel olarak tür kompozisyonu ve sayı bakımından hem alansal hem de mevsimsel farklılıklar gösterirler. Çevresel şartlarda meydana gelen değişimlerin derecesine göre, balıklar ortamı terk etme, yeni çevresel şartlara uyum sağlama ve yok olma gibi seçeneklerden birini seçmek durumunda kalırlar. Çevresel şartlarda meydana gelen değişimler mevsimsel, doğal afetler (seller, su sıcaklığında artış veya azalış vb.) olabildiği gibi bazen de insanoğlunun diğer ihtiyaçlarını (içme suyu, yol vb.) karşılamak üzere yapmış oldukları çevresel düzenlemeler olabilir (Akın ve ark., 2010). Akarsu ekosistemlerinde değişimlerin en temel unsurlarından biri akış rejimin değişmesidir (Wootton ve ark., 1996). Akış rejimi, biyolojik çeşitliliğin önemli bir belirleyicisi olan fiziksel habitatın en temel unsurudur. Sucul türler kendi doğal akıntı rejimleri aracılığıyla yaşam stratejilerini geliştirmişlerdir. Akıntı rejimindeki değişiklikler nehir kıyısı bitkileri, omurgasızlar ve balıkların da dahil olduğu geniş taksonomik gruplar üzerinde belirgin bir etkiye sahiptir (Bunn ve Arthington, 2002). Akıntı rejimindeki değişkenlik, fiziksel parametreleri de (sıcaklık, pH, sedimentasyon) etkileyerek nehirlerin canlı topluluklarının tür çeşitliliği, beslenme özellikleri ve morfolojik yapılarının farklılaşmasına neden olur (Akın ve ark., 2010). Haas ve ark. (2010) barajların fiziksel özelliklerinin nehrin yerli balık topluluğunun (Cyprinella venusta) morfolojik özelliklerini değiştirdiğini gösteren çalışmalarında, barajdaki balık topluluğunun nehirdekinden daha geniş vücutlu ve küçük kafalı olduğu ve bunun da sucul biyoçeşitlilik üzerinde etkili evrimsel bir gücü olduğunu belirtmişlerdir. Yerli balık türleri, barajın sağladığı yeni ortamda rekabetten kaçınmak, farklı habitat kullanmak ve besin paylaşımı ile baş edebilmek ve uyum sağlamak için morfolojilerini değiştirirler (Santos ve ark., 2011). Fiziksel habitat ve akım arasındaki kompleks ilişki akarsu organizmalarının dağılımı, bolluğu ve bileşimini etkileyen temel faktördür (Schlosser, 1982; Poff ve Allan 1995; Ward ve ark., 1999; Nilsson ve Svedmark, 2002). Makro omurgasızlar günlük hızlı akım değişimlerine karşı çok hassas olup, baraj çıkışında bulunan nehir alanları akım düzensizliğinden dolayı tür bakımından yoksun topluluklarla temsil edilmektedir (Munn ve Brusven, 1991). De Jalon ve ark., (1994) hızlı akan sularda yaşamaya adapte olamayan küçük böcek larvaları ve omurgasızlar barajın çıkışında kalan alanlarında yeterince temsil edilemediğini bildirmektedir.
7
Üzerine baraj kurulu nehirlerde akım rejimindeki değişiklikler balık topluluk yapısını ve tür çeşitliliğini etkiler. Uzun yıllar yavaş akan nehir kollarında küçük, fizyolojik toleransı yüksek türler daha baskındır (Pusey ve ark., 1993). Chang ve ark. (2012) barajların nehrin kademe kademe değişimini (gradyant) tahrip eden nehrin akış rejimlerindeki düzenlemede bir rol oynadığını, balıkların nehrin kaynağına doğru göçlerini engellediğini ve sonuçta nehir sisteminde balık topluluk yapısında görünen zonlaşmayı tahrip ettiğini bildirmişlerdir.
Barajlar nehir suyunun sıcaklık rejimini de değiştirir öyle ki yerli balıkların büyüme, üreme ve hayatta kalma kabiliyetleri tamamen etkilenir (Bulkley ve ark., 1981). Büyük baraj göllerinde yazın meydana gelen termal tabakalaşma sayesinde hipolimniyon (göl dibi) suyu yani nehre salınan su, baraj çıkışındaki nehir suyundan daha soğuk olurken; kışın hipolimniyon suyu nehir suyundan daha sıcaktır. Bu su sıcaklığındaki ani değişim baraj çıkışındaki nehir alanında bulunan mikroorganizmalar, sucul omurgasızlar ve balıkların yumurta bırakma, gelişim ve büyümeleri üzerine olumsuz etki yaratmaktadır (Dixon, 2004). Tucurui Barajının, balık topluluklarının trofik seviyeleri üzerine kısa süreli etkisinin araştırıldığı Merona ve ark., (2001)’nın çalışmasında baraj kapaklarının kapanmasından önce ve sonrasında hem baraj kısmında hem de mansap kısmında kaynak kullanılabilirliliğinde önemli farklılıkların olduğunu belirtmiştir. Baraj kapaklarının kapanmasından sonra mansap kısmında piskivor (balık yiyen) ve karnivor (hayvansal gıda ile beslenen) balıklarda artış olurken, detritüs kaynağında azalmaya bağlı olarak detritivor (detritüsle beslenen) ve planktivor (planktonla beslenen) balıklarda azalma gözlenmiştir. Ayrıca mansapta, plankton da azalma barajın içinde ise planktonda küçük bir artış ve sucul omurgasızlarda bir azalmanın olduğu kaydedilmiştir. Bunun dışında akarsuyun akış süresi özellikle yırtıcı balıkların vücut kondisyonları üzerine negatif bir etki yaratırken, beslenme aktivitelerinde artışa neden olur (Luz-Agostinho, 2009).
Barajlar nehrin akan suyunu tutmak süretiyle baraj çıkışındaki nehir alanlarında yaşayan birçok organizmanın yaşam alanlarının yok olmasına neden olmaktadır. Bunun yanında canlıların özellikle balıkların nehir içerisinde besin ve yeni habitat arama, üreme, çiftleşme için göç etmelerini engellemektedir.
8
Nehir Süreklilik Kavramı (River Continuum Consept) modeline göre, yükselti ve habitat değiştikçe besin ağını destekleyen primer üretim kaynakları da değişir. Membaa’ya yakın yüksek rakımlı ve küçük nehir alanlarında ağaç yaprakları gibi alloktonus girdiler besin ağının temelini oluştururken, düşük rakımlı ve geniş nehir alanlarında otoktonus yani algal kaynaklar tüketiciler için daha önemli hale gelir (March ve Pringle, 2003). Power ve ark. (1996) nehrin baraj ve baraj çıkışında kalan alanlarının sucul canlı çeşitliliği, hidrolojik ve jeomorfolojik değişimlerin besin ağına etkileri başlıklı çalışmasında nehir ekosisteminin barajlara olan tepkilerinin kompleks ve değişken olduğunu belirtmişlerdir. Bu tepkilerin değişken olmasının yerel sediment girdisine, jeomorfolojik kısıtlara, iklime, baraj yapısına, işleyişine ve biyotanın özelliklerine bağlı olduğunu ve sonuç olarak “biyoçeşitliliğin en iyi olarak fiziksel rejimlerin doğal olduğu nehirlerde korunabileceğini” belirmişlerdir.
Besin ağı, ekosistemdeki madde ve besin akışını tespit etmek için kullanılan topluluk beslenme etkileşimlerini tanımlar. Aynı zamanda tüketici toplulukları içerisindeki beslenme bağlantılarını belirlemede en önemli yaklaşımlardan biridir (Jepsen ve Winemiller, 2002). Topluluk içerisinde yer alan türlerin trofik pozisyonları besin ağı içerisindeki organizmaların birbirleriyle olan etkileşimleri hakkında bilgi verir (Vander Zanden ve ark., 1997; Akın ve Winemiller, 2008; Akın ve ark, 2011). Trofik pozisyon (TP) besin ağı içindeki madde ve enerji akış miktarının belirlenmesi ve omnivorluğun hesaplanması için kullanılan sürekli bir değişkendir (Vander Zanden ve Rasmussen, 1996, Post, 2002). Geleneksel trofik pozisyon hesaplanması ve besin ağı çalışmaları mide içeriği analizi ile yapılmaktaydı (Vander Zanden ve ark., 1997), fakat günümüzde sucul ekosistemlerde TP’ nin hesaplanmasında ve besin ağının belirlenmesinde duraylı izotop kullanımı giderek artmaktadır (Post, 2002, Jardine ve ark., 2006). Bu metot canlıların uzun dönem beslenme özellikleri hakkında bilgi vermesi, anlık ne yediği değil, bünyesine katılan besinin kaynağının ne olduğunu belirtmesi mide analizine göre daha gerçekçi bilgilerin elde edilmesini mümkün kılmaktadır.
Nehir ve göl besin ağı yapısının duraylı izotop kullanılarak belirlendiği dünyada pek çok çalışma bulunmaktadır (Jepsen ve Winemiller, 2002; Bemis ve Kendall, 2004; Winemiller ve ark., 2006; Solomon ve ark., 2011). Tüm bu besin ağı çalışmalarından elde edilen sonuçların birbirleriyle karşılaştırılabilmesi için besin ağlarının
9
belirlenmesinde ortak metotlar kullanılması ile mümkün olmaktadır (Akın ve Winemiller, 2006).
Besin ağının, primer üretim kaynaklarından en üst seviyesindeki organizmalara kadar enerji ve besin transfer sayısına trofik zincir uzunluğu denir (Post, 2002).Bezin zinciri uzunluğu, ekosistem değişimlerinden son derece etkilenen ekolojik toplulukların en önemli özelliklerinden birisidir. Besin zincir uzunluğundaki değişim ekosistem işlevlerini, beslenme ilişkilerini ve kirleticilerin bireylerde birikim düzeylerini etkiler (Cabana ve Rasmussen 1994; Post, 2002). Teorik modeller, daha uzun besin zincirlerine sahip ekosistemlerin, ekosistemde meydana gelen değişimlere (akım rejiminin hızlı ve yavaş akması) karşı çok daha hassas oldukları ve bu yüzden değişimden sonra zincir uzunluğunun kısalmaya başlayacağını iddia eder (Walters ve Post, 2008). Fakat Walters ve Post (2008) baraj inşasından sonra düşük akarsu akımının besin zincir uzunluğunu, balıkların ve böceklerin ortalama trofik pozisyonlarını değiştirmediğini sadece balık boy uzunluğunda özellikle büyük balıklarda %30-40 oranında azalan bir değişime neden olduğunu bildirmişlerdir. Aksine Hoeinghaus ve ark. (2008), hidro-jeomorfolojinin besin zincir uzunluğunu etkileyen temel mekanizmalardan biri olduğunu çünkü en uzun besin zincirinin barajlarda ve en kısa besin zincirinin ise yüksek gradyanlı (hızlı akan) nehirlerde olduğunu tespit etmişlerdir. Habitat genişliği ile besin zinciri uzunluğu, trofik alan ve besin ağı genişliği arasında da önemli bir ilişki vardır (McHugh ve ark., 2010). Nehir genişliği arttıkça besin zinciri uzunluğu da artar (Post, 2002). Bundan başka primer üretim kaynakların verimliliği, ekosistem genişliği, habitat bozulmaları besin zincir uzunluğunu değiştiren diğer faktörlerdir (Takimoto ve ark., 2012, Takimoto ve Post, 2012).
Dünyanın değişik ülkelerinde barajların nehir ekosistemine ve balık topluluk yapılarına etkileri ayrıntılı olarak çalışılmasına karşın, Türkiye’de baraj göllerinde ve nehir alanlarında duraylı izotop yöntemi kullanılarak bu konuda yapılmış çalışmalar bilgimiz dâhilinde Akın ve ark. (2010)’nın barajların nehir besin ağı ve balıkların beslenme alışkanlıkları üzerine etkilerinin duraylı karbon ve mide analiz yöntemleriyle belirlenmesi üzerine çalışması ve Oğuzkurt ve Beklioğlu (2009)’ nun duraylı C ve N izotopu kullanarak göl besin ağı yapısını araştırdığı çalışması bulunmaktadır.
10
Almus Baraj Gölünün Yukarı Yeşilırmak Havzası Besin Ağı yapısına etkilerinin araştırılması amaçlanan bu çalışma daha önce Akın ve ark. (2010) tarafından yapılmış olan projenin devamı niteliğinde olup, buradan elde edilecek olan veriler hem diğer çalışmanın verileri ile karşılaştırılacak hem de her iki çalışmanın sonuçları birbirlerini tamamlayarak tüm Yeşilırmak Havzasının ve üzerine kurulu olan barajların besin ağ yapısı ve nehir ekosistemine etkileri belirlenmiş olacaktır.
11 3. MATERYAL VE YÖNTEM
3.1. Gereç
3.1.1. Araştırma Bölgesi ve Planı
Bu çalışma, Tokat il sınırları içerisinde Yukarı Yeşilırmak Havzasında yer alan Almus Baraj Gölü ve nehir alanlarında yapılmıştır (Şekil 3.1 ve 3.2). 1966 yılında sulama ve enerji üretim amacıyla kurulmuş olan Almus Barajı, 31,30 km² göl alanına ve 78m derinliğe sahiptir (www.dsi.gov.tr.) Yeşilırmak’ın ana kolu üzerine kurulan Almus Baraj Gölünü yazın kuruyan küçük derelerin yanında Tozanlı çayı, Çevreli (Muhad) deresi ve Karadere beslemektedir. Arazi çalışması, 5’i Barajı besleyen nehir alanlarında, 2’ si Baraj gölünde ve 1 istasyonda baraj çıkışında olmak üzere toplam 7 istasyonda Ocak 2011 ile Ocak 2012 tarihleri arasında 3 mevsim (kış, bahar, yaz) olarak yapılmıştır (Şekil 3.1 ve 3.2). Sivas Kösedağ’ından kaynaklanan Tozanlı çayı üzerinden 3 farklı istasyondan (Tozanlı, İsmailiye ve Gebeli) örnek alınmıştır. 1. İstasyon, Tozanlı çayının 2’ye ayrıldığı kollarından, kuzey kolunda İsmailiye köyünde yer alır. Bu istasyonun rakımı 885 m. ve zemini taşlık, kayalık ve yer yer kumluktur. Çay boyunca kavak ve mahlep ağaçları sıralanmıştır. Tozanlı çayının güney kolunda Gebeli mevkiinde 2. İstasyon bulunur. Bu istasyonun rakımı 861 m.’dir ve zemini taşlık yapıdadır. Kıyı vejetasyonu yer yer taşlık sahil ile kesilmiştir. Kıyı boyunca kavak ve söğüt ağaçları bulunmaktadır. 3. İstasyon Tozanlı çayı ana kolu üzerinde ve 812 m. yükseklikte yer alır. Bu istasyonun zemini de diğer iki istasyonda olduğu gibi taşlık yapıdadır. Kıyı vejetasyonu ara ara gelişim göstermiş çoğunlukla taşlık sahilden mevcuttur. Çayın gerisinde kıyı boyunca söğüt, meşe, kavak ağaçları ve yabani böğürtlen gelişim gösterir. 4. İstasyon 792 m. yükseklikte yer alan Almus Baraj Gölüdür. Baraj Gölünde sadece çevresel parametreleri örneklemek için iki farklı lokaliteden (santral tarafı ve açıktan) örnek alınmıştır. Baraj Gölünün zemini balçık yapıda olup özellikle bahar mevsiminde zebra midyeleri yoğun olarak yayılım göstermiştir. Kıyı boyunca Pogostemon sp.,
Panicum sp. cinsi Makrofitnın iki farklı türü (Panicum sp. 1 ve Panicum sp. 2) ve meşe
ağaçları yer alır. Barajı besleyen diğer kollardan biri Karadere’dir; 6. İstasyon olarak belirlenen bu istasyon 1082 m. yükseklikte ve baraj girişi tarafında yer alır. Bu istasyonun zemini tamamıyla taşlık yapıdadır, kıyı boyunca su bitkileri ve meşe, söğüt ve çam ağaçlarından oluşan ormanlık alanlar mevcuttur. Baraj girişi tarafında ve barajı besleyen Çevreli ırmağı 7. İstasyon olarak belirlenmiştir. Bu istasyonun rakımı 845 m.
12
olup zemini taşlıktır. İstasyonun etrafını ceviz, söğüt, kavak ağaçları çevrelemiş ve kıyı boyunca su bitkileri ve su içerisindeki taşların üzerini yoğun bir şekilde kaplayan
Cladophora sp. cinsi makroalglari yer alır. Baraj çıkışışında ve Yeşilırmağın ana kolu
üzerinde yer alan son istasyon (8. İstasyon) Gümenek olarak belirlenmiştir. Tokat il merkezine yaklaşık 10 km uzaklıkta yer alan bu istasyonun yükseltisi 640 m., olup nehrin zemini kumluk ve yer yer taşlık yapıdadır. Kıyı boyunca ormanlık alanlar (kızılağaç, kavak, söğüt, çınar, çam ağaçları) ile çevrelenmiştir. Bu istasyonun etrafında tarım alanları ve mesire yerleri mevcuttur.
Şekil 3.1. Araştırma alanı ve istasyonların konumları (1: İsmailiye istasyonu, 2: Gebeli istasyonu, 3: Tozanlı istasyonu, 4: Almus Baraj Gölü, 5: Karadere istasyonu, 6: Çevreli istasyonu, 7: Gümenek istasyonu).
13
4. istasyon (Almus Barajı) 6. istasyon (Çevreli Irmağı)
2. İstasyon (Gebeli)
3. istasyon (Tozanlı Nehri) 1.İstasyon (İsmailiye)
14
4. istasyon (Almus Baraj Gölü)
5. istasyon (Karadere)
15
Şekil 3.2. Çalışma istasyonlarından genel görünümler
3.1.2. Arazi Çalışmalarında Örnekleme Yöntemleri 3.1.2.1. Balıkların Örneklenmesi
Küçük balıkların örneklenmesi arazinin durumuna göre torbalı, gergili sürütme (ığrıp) ağı ve/veya elektroşoker ile yapılmıştır. Baraj ve nehirlerin sığ kesimlerinde balık örneklenmesinde torbalı ve gergili sürütme ağları; derin nehir alanlarında ve baraj göllerinde ise 100’er metre boylarında ağ göz açıklığı 25, 30, 40, 50, 60, 70 ve 80 mm olan uzatma ağları (fanyasız ve fanyalı) kullanılmıştır. Uzatma ağları gece saat 23:00 – 24:00 sularında suya bırakılıp ertesi gün saat 15:00 sularında geri alınmıştır. Sürütme ağları (Iğrıp) ile balık örnekleri derin bölgeden sahile doğru sürülmek suretiyle toplanmıştır (Şekil 3.3). Elektrik ile balık örnekleme sığ nehir alanlarında Smith-Rooth Marka LR-24 model sırtta taşınabilen elektroşoker ile 30 – 45 dk boyunca yapılmıştır (Şekil 3.4). Yakalanan balık örnekleri incelemek için Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Su Ürünleri Mühendisliği Bölümü Laboratuarına getirilmiştir. Laboratuarda her bir istasyona ait balık örneklerinin tür tespiti yapılmış, her bir türün sayıca miktarı belirlenip, balıkların boy ve ağırlıkları ölçülmüştür.
16
Şekil 3.3. Iğrıp ile örnekleme faaliyetleri
Şekil 3.4. Elektroşoker ile örnekleme faaliyetleri
3.1.2.2. Çevresel Parametrelerin Örneklenmesi
Su örnekleri, Baraj gölü ve nehir alanlarından TS 5089, TS 5090 ve TS 5106 Su Kalitesi Numune Alma Standartlarına uygun olarak alınmıştır. Her istasyonun sıcaklığı, çözünmüş oksijen ve tuzluluk konsantrasyonu Yellow Spring Instrument (YSI) 85 model alet ile pH ve bulanık WTW marka Photoflex Turb modeli ile arazide
17
belirlenmiştir. Bunlara ilaveten su kalite parametrelerinden ve sudaki canlı yaşam için önemli olan suyun nitrit, nitrat, amonyum ve fosfat gibi elementlerin konsantrasyonları yine WTW Marka Photoflex Turb modeli ile belirlenmiştir. Ölçümler akarsu alanlarında yüzeyden, baraj göllerinde ise yüzey ve 10’ar metreden alınan su örneklerinde yapılmıştır. Parametrelerin ölçümleri her istasyonda iki kez tekrarlanmıştır. Bulanıklık, yüzey ve dip derinliklerinden alınan numunelerde, türbidimetre ölçüm cihazı ile standart çözelti şahit tutularak APHA, 1995’de belirtildiği gibi ölçülmüştür.
Bu parametrelere ek olarak istasyonların derinlikleri ve genişlikleri de belirlenmiştir. Nehirlerin akış hızının ölçümü Global Water Marka FP 201 Model akıntı metre kullanılarak belirlenmiştir (Şekil 3.5).
Şekil 3.5. Su kalite parametrelerinin örnekleme faaliyetleri
3.1.2.3. Fitoplankton Örnekleme Protokolu ve Klorofil-a’nın Laboratuar Analizleri
Fitoplankton örnekleri belirlenen istasyonlardan yüzey ve 10m derinliklerden 1 litrelik yaylı kapaklı standart su alma kabıyla ve 50 m ağ göz açıklığına sahip plankton kepçesi kullanılarak alınmıştır. Laboratuara getirlen su örnekleri iyice çalkalandıktan sonra organizmaların tespiti için her kabın içine 1-2 damla Lügol eriyiği veya % 10’luk Formol çözeltisi damlatılmıştır. Organizmaların filtrasyonu için; su trompunda Whatman GF/A süzgeç kâğıdından süzülen plankton örnekleri petri kaplarına alınmıştır. Süzgeç kağıdının üzerindeki organizmalar kağıtların yüzeyinden kazınarak alınıp su içerisine dağıtılmış ve preparatlar hazırlanarak mikroskop da sadece kalitatif olarak teşhis edilmiştir. Teşhislerde; HUSTEDT (1930), PRESCOTT (1961), PATRİCK VE ARK. (1966), BELCHER VE SWALE (1978), WEHR ve SHEATH (2003),
18
SEREDİAK VE HUYNH (2011), www.westerndiatoms.colorado.edu,
www.protist.i.hosei.ac.jp, www.craticula.ncl.ac.uk, www.fcelter.fiu.edu, www.umich.edu, www.nhm.ac.uk gibi teşhis anahtarları ve internet sitesi kullanılmıştır.
Klorofil a tayini yapmak için alınan bir litrelik su örnekleri WHATMAN GF/F kağıtlarına süzüldükten sonra 3-4 saat bekletilmiştir. Daha sonra 10 ml %90’lık asetonda parçalanmış, santrifüjlenmiş ve ekstraktın optik yoğunluğunun 665, 664 ve 750 nm dalga boylarında spektrofotometrede okunmasıyla belirlenmiştir..
3.1.2.4. Bentik Alg Örnekleme Protokolü
Bentik alglerden aşağıda anlatıldığı şekilde örnek alınmış ve sadece kalitatif olarak incelenmiştir.
Epifitik Algler: Su içerisinden alınan makroalg ya da bitki örnekleri çeşme suyunun altın bir kabın içine yavaşça yıkanmış, içine 1-2 damla %10’luk formol damlatılmış ve tür teşhisleri yapılmıştır.
Epilitik Algler: Su içinden alınan taş örnekleri çeşme suyunun altında bir kap içine fırça ya da bıçak yardımıyla kazınarak üzerinde yapışık olan algler alınarak tür teşhisleri yapılmıştır.
Epipelik Algler: Pipet ya da 1 cm çapındaki cam boru yardımıyla sedimentin üzerinden toplanan bentik algler, laboratuarda petri kaplarına alınmış ve sedimentin dibe çökmesi beklenmiştir. Üzerinde biriken fazla su pipet ile alındıktan sonra üzerine lamel parçaları kapatılıp bir gün bekletilmiştir. Daha sonra bu lameller bir kabın içine yıkanmış ve içine 1-2 damla %10’luk formol damlatıldıktan sonra teşhis edilmiştir.
3.1.3. Duraylı İzotop Örnekleme Yöntemi 3.1.3.1. Balıklar
Baraj gölünden 100’er metre boylarında ağ göz açıklığı 25, 30, 40, 50, 60, 70 ve 80 mm olan uzatma ağlar (fanyasız ve fanyalı) ile 16 saat bekletilerek; sığ nehir alanlarında ise Smith-Rooth Marka LR-24 model sırtta taşınabilen elektroşoker ile 30 – 45 dk boyunca balık örnekleri yakalanmıştır. Balık örnekleri buz ve/veya buz aküleri bulunan termos içerisine konularak araziden Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Su Ürünleri Mühendisliği Bölümüne ait laboratuara gelene kadar muhafaza edilmiştir.
19 3.1.2.6.2. Kabuklular
Sadece Almus Baraj Gölünün bentik bölgesinden Zebra midyeleri (Dressenia sp.) toplanmıştır. Laboratuara getirilen midyeler saf su ile temilenerek derin dondurucuda muhafaza edilmiştir.
3.1.2.6.3. Bentik Organizmalar
Bentik omurgasızların örneklemesi için 500 μm ağ göz açıklığına sahip Surber Örnekleyici kullanılarak ve el yardımıyla yapılmıştır (Şekil 3.6). Toplanan omurgasız ve böcek larvaları bir kaba alınıp tüm sindirim sistemlerini boşaltmaları için yaklaşık 1 gün bekletilmiş ve bu arada tür teşhisleri yapılmıştır.
Şekil 3.6. Bentik organizmaların örnekleme faaliyetleri
3.1.2.6.4. Zooplankton
Araziden 50, 55 ve 63 µm ağ göz açıklığına sahip standart plankton kepçesi kullanılarak alınan zooplanktonlu su örnekleri kompost (450C de 4 saat yakılmış) edilmiş Whatman GF/F filtresi üzerine süzülmüştür (Şekil 3.7).
3.1.2.6.5. Seston (Fitoplankton)
Pelajik fitoplanktonu temsilen alınan su örneklerinin 50 ve 63 µm eleklerden geçirilerek zooplanktonlardan ve organik materyalden arındırılmış ve kompost edilmiş Whatman GF/F filtresi üzerine süzülmüştür (Şekil 3.7).
20
Şekil 3.7. Seston ve zooplankton örneklerinin süzülmesi ve kurutulması
3.1.2.6.6. Taze Bitkiler (Su içi ve Su kenarı Makrofitleri)
Su içerisinde ya da kıyı vejetasyonda bulunan bitkiler el yarımıyla toplanmıştır. Buzdolabı poşeti içerisinde laboratuara taşınmıştır. Saf su yardımıyla bitki yaprakları üzerindeki organik materyalden ve böceklerden temizlenmiştir.
3.1.2.6.7. Detritüs (Coares Detritüs)
Omurgazıslar için temel besin kategorilerinde biri olan CPOM (kaba taneli organik madde), 1 mm den büyük karasal kaynaklı ağaç yaprağı, dal parçaları, meyve, tohum, makrofitler, makroalgler ve su filmi üzerinde yüzen çürümüş yada çürümekte olan bitki parça birikimlerinden oluşmaktadır. El ile su yüzeyi ve kenarında toplanan bu örnekler saf su ile yıkanıp üzerindeki mikroorganizmalardan temizlenmiştir.
3.1.2.6.8. Perifiton
Su içerisindeki taşların üzerine yapışık (Epilitik) olan bitki ve alg toplulukları perifiton olarak adlandırılır. Su içinden alınan taş örneklerinin üzerinde yapışık olarak bulunan epilitik algler fırça veya bıçak yardımıyla kazınarak içerisinde temiz su olan bir kaba alınmıştır. Omurgasız ve gereksiz materyalden temizlemek için 55 µm ağdan süzülmüştür. Ardından süzülen su örneği kompost edilmiş Whatman GF/F filtre kâğıtlarına süzülmüştür.
21 3.1.2.6.9. Sediment
Besin ağını destekleyen bentik primer üreticileri temsil etmesi açısından önemli olan sediment bozulmamış göl veya nehir tabanının 10 cm derinliğinden alınmış ve bir buzdolabı poşeti içerisinde muhafaza edilmiştir.
3.2. Yöntem
3.2.1. Duraylı İzotop Laboratuar Yöntemi
Laboratuara getirilen balık örneklerinin sırt yüzgecinin hemen altında yaklaşık 5 gr kadar et örneği alınmıştır. Alınan et örneği deri, pul ve kılçıklardan arındırılıp, saf su ile temizlenmiştir. Zebra midyesinin 15-25 bireyinin kabukları açılarak ayak kası dokularından örnekler alınmış ve saf su ile iyice yıkanmıştır. Bentik omurgasızlar teşhisleri yapıldıktan sonra saf su ile yıkanıp petri kaplarına alınmıştır. Su içinden ve kenarından alınan bitki yaprakları üzerindeki materyallerden temizlenmesi için saf sudan geçirilmiş, daha sonra küçük parçalar halinde kesilerek petri kaplarına konulmuştur. Detritüs materyali üzerindeki mikroorganizma birliklerinden arındırmak için saf su ile yıkanıp mikroskop altında pens yardımıyla temizlenmiştir. Sediment örneğinden 10 gr kadar alınmış ve petri kaplarına konulmuştur. Seston, perifiton ve zooplankton örnekleri Whatman GF/F filtre kağıtlarına süzüldükten sonra temiz bir petri kutusuna konulmuştur.
Bu işlemler sonrasında hazırlanmış ve petri kaplarına alınmış tüm örnekler iki gün ( 48 saat) boyunca 60°C de etüvde kurutulmuştur. Örnekler kurutulduktan sonra, havanda dövülerek un haline getirilmiştir. Un haline getirilen örnekler 10 ml.lik ağzı kapaklı tüpler içerisine konarak oda sıcaklığında muhafaza edilmiştir. Bir örnekten diğer örneğe geçişte, havan ve tokmağı metil alkol ile temizlenmiş ve açık havaya bırakılarak kuruması sağlanmıştır. Bu örneklerden daha sonra 2 mg kadar hassas terazide tartılarak kalaydan (Sn) yapılmış küçük kapsüllere (tin capsule) konularak hava almayacak şekilde katlanarak ve paketlenerek numaralandırılmış hücreli kaplara konulmuştur (Şekil 3.8). Kapsüller içerisindeki örneklerin hava almaması için analiz yapılacak laboratuara gönderilene kadar bir desikatörde muhafaza edilmiştir. İzotop analizleri Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Georgia Üniversitesi’nde bulunan Duraylı İzotop Analiz Laboratuarındayapılmıştır.
22
Şekil 3.8. İzotop analizi için kalay kapsüller ve kapsüllerin numaralı kutulara katlanarak konulması.
Duraylı (stable) izotop analizleri birincil üreticilerin sahip olduğu enerjinin besin ağında beslenme basamağının en üstte bulunan tüketicilere kadar akışını takip etmeye yardımcı olması ve yutulan değil bünyeye katılan (asimile edilen) besin kaynaklarının neler olduğunu göstermesi bakımından sucul besin ağı çalışmalarında kullanılan oldukça önemli bir araçtır (Minagawa ve Wada, 1984; Peterson ve Fry, 1987, Mercado-Sılva ve ark., 2009). Besin ağı analizlerinde yaygın olarak C ve N duraylı izotopları (¹³C/¹²C ve ¹⁵N/¹⁴N) kullanılır. Bu metot; besinlerin sindirilmesi sırasında hafif izotopların metabolik reaksiyonlara daha hızlı girmesi sonucu dışkı ve metabolik atıkların atılmasıyla canlı vücudundan uzaklaştırılması ve böylece yemiş oldukları yeme (veya avlarına) oranla dokularında 13C ve 15N (ağır) izotop artışının gözlenmesine dayanır (DeNiro ve Epstein 1978; Fry ve Sherr, 1984).
Bir ekolojik çalışmada izotopik kompozisyonları δ değeri (ağır izotopun hafif izotopa oranı, 13C/12C 15N /14N) ile ifade edilir. Bu çalışmada duraylı izotop analizleri Amerika
23
Birleşik Develteleri’nde bulunan Georgia Üniversitesi Analitik Kimya Laboratuarında yaptırılmıştır. Izotop oranları laboratuarda kütle spektrometre ile ölçülmektedir. Standart olarak kullanılan malzemeler karbon için PeeDee kireçtaşı ve azot için atmosferdeki azot gazıdır. Örmeklerin izotop oranlarını belirlendikten sonra aşağıdaki formül kullanılarak oran hesaplanır:
δX=[(Rsample/Rstandard-1)]x103
Burada X ile ağır izotopları 13C ve 15N, ve Rsample ise 13C/12C, 15N/14N oranlarını
ifade etmektedir. δ değerleri bir örnekteki hafif veya ağır izotopların ölçümleridir. Bu değerlerdeki artış ağır izotoplarda bir artışın olduğu anlamına gelmektedir. Yine benzer şekilde bu değerlerdeki azalmalar ağır izotoplarda azalma olduğunu ifade etmektedir. Bunun dışında Duraylı azot izotop değeri tüketici organizmaların trofik seviyelerinin hesaplanmasında kullanılmıştır. Tüketicilerin trofik seviyelerinin hesaplanmasında aşağıdaki formül kullanılacaktır.
F N
N
TPi (15 predator 15 baseline)/
Burada TPi hesaplanmak istenen tüketici organizmanın trofik seviyesi, λ=1 (trofik
seviye hesaplanmasında primer üreticiler kullanılmasından dolayı), δ15Npredator trofik
seviyesi hesaplanmak istenen tüketici organizmanın azot izotop değeri, F=3,4 (trofik seviyedeki değişim oranı) (Post, 2002; Hoeinghaus ve ark., 2008). Bu çalışmada her mevsim ve her istasyondan yeterli derecede primer üretici kaynak toplandığından trofik seviyelerin hesaplanması için gerekli δ15N başlangıç değeri (baseline) olarak primer üreticiler kullanılmıştır. Azotun besin zinciri boyunca hareket etmesiyle ağır olan 15N tüketicilerde birikir. Besin zincirinin en yukarısındaki tüketiciler en alttakilere oranla δ15N oranlarında %o 3,4’lük bir artışa sahip olacaklardır (Vander Zanden ve Rasmussen, 1996; Post, 2002).
Bu çalışmada trofik seviyelerin hesaplanması için gerekli δ15N başlangıç değeri (baseline) için primer üreticiler kullanılmıştır. Primer üretim kaynakları sahip oldukları δ¹³C değerlerine göre, C₃ bitkileri (sucul makrofitler ve karasal bitkiler), C₄ bitkileri (sucul makrofitler (sadece Almus Baraj Gölünde)), seston (fitoplanktonu temsilen), perifiton (substrata tutunmuş algler) ve sediment olmak üzere istatistiksel olarak anlamlı 5 grup altında toplanmıştır
24
Almus Baraj Giriş alanlarında 5, Almus Baraj Gölünde 1 ve Baraj Çıkışında 1 adet olmak üzere toplam 7 farklı besin ağı oluşturulmuş ve analiz edilmiştir.
Her bir alan için besin ağının en üst seviyesinde yer alan tüketicileri (balıklar) destekleyen primer üretici kaynaklarının oransal katkılarını hesaplamak SIAR paket programı (Parnell ve ark., 2010) kullanılmıştır. Hesaplama sonucunda kaynakların besin ağını oluşturan organizmalara besin olarak katkı miktarı minimum (besin kaynağının yapmış olduğu minimum katkı oranı), maksimum (besin kaynağının yapmış olduğu maksimum katkı oranı), mod (besin kaynağının yapmış olduğu katkı dağılımında (0 ile 1 arası) en çok tekrarlanan katkı oranı) ve ortalama (besin kaynağının yapmış olduğu ortalama katkı oranı) değer elde edilmiştir. Sonuçların değerlendirilmesinde besin kaynaklarının yapmış olduğu ortalama katkı miktarının yanında bu kaynağın minimum ve maksimum katkı miktarları da oldukça önem arz etmektedir.
