Na području Hrvatske nalazi se šest izuzetnih prirodnih slatkovodnih jezera koja su predmet intenzivnog znanstvenog istraživanja. Multidisciplinarni istraživački tim, uključujući stručnjake iz Instituta Ruđer Bošković, proveo je detaljnu analizu interakcija između mikrobnih zajednica i otopljenih organskih materijala. Ovo istraživanje ima za cilj bolje razumijevanje utjecaja koji ove interakcije imaju na ekološku ravnotežu jezera te na okoliš u širem kontekstu. Rad tima, koji je uključivao i suradnike s Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, Leibniz instituta iz Njemačke te Pacific Northwest National Laboratory iz Sjedinjenih Američkih Država, objavljen je u prestižnom znanstvenom časopisu Water Research.

Kako bi se shvatila složenost ekoloških sustava poput slatkovodnih jezera, neophodan je multidisciplinarni pristup koji uključuje suradnju znanstvenika iz različitih područja. Ova sinergija je ključna za dubinsko razumijevanje ekoloških procesa koji utječu na zdravlje i stabilnost jezerskih ekosustava, posebno u kontekstu globalnih klimatskih promjena.

Ekološka važnost jezera u globalnom ekosustavu
Jezera predstavljaju ključne ekosustave koji igraju vitalnu ulogu u globalnom ciklusu ugljika. Osim što su dom bogatstvu biološke raznolikosti, jezera su aktivni sudionici u transportu, proizvodnji, transformaciji i skladištenju velikih količina ugljika, čime značajno doprinose biogeokemijskim procesima na regionalnoj i globalnoj razini.

Za bolje razumijevanje, možemo usporediti jezero s užurbanim gradom gdje svaki stanovnik, svojim dnevnim aktivnostima, doprinosi funkcioniranju cjeline. U ekosustavu jezera, mikroorganizmi poput bakterija i mikroeukariota igraju slične uloge, sudjelujući u složenim interakcijama koje održavaju ekološku ravnotežu i zdravlje jezerskog sustava.

Ovo istraživanje naglašava važnost razumijevanja međuovisnosti mikroorganizama i organskih materijala u jezerskim ekosustavima, što je temelj za razvoj strategija očuvanja i zaštite ovih vrijednih prirodnih resursa u svjetlu promjenjivih klimatskih uvjeta. Razumijevanje ovih dinamičkih odnosa pruža ključne uvide potrebne za očuvanje bioraznolikosti i ekološke stabilnosti jezera, što je od presudne važnosti za održavanje zdravlja našeg planeta.

Znanstvenici su svoje istraživanje usmjerili na detaljno razumijevanje interakcija između otopljenih organskih materijala i mikroorganizama koji obitavaju u jezerskim ekosustavima. Otkrili su da ove komponente ne samo da su stalno u međusobnoj interakciji, već se i kontinuirano mijenjaju, reagirajući na promjene u okolišu i specifične karakteristike svakog jezera.

U ovom metaforičkom gradu mikroorganizama, otopljena organska tvar funkcionira poput kanalizacijskog sustava, pri čemu se sastoji od kompleksnog mješavine tisuća različitih molekula. Te molekule mogu potjecati iz različitih izvora, uključujući biljke, životinje i same mikroorganizme. Za neke od tih mikroskopskih stanovnika, ove molekule predstavljaju izvor hrane, dok su za druge otpad ili čak građevinski materijal. Kroz proces razgradnje, mikroorganizmi transformiraju ove molekule, stvarajući nove oblike organske tvari, što zauzvrat ima značajan utjecaj na raznolikost mikrobnih zajednica i ciklus ugljika u jezerima.

Kroz svoje aktivnosti, mikroorganizmi kao što su bakterije i mikroeukarioti igraju ključnu ulogu u razgradnji otopljenih organskih tvari, koristeći ih kao izvor energije i hranjivih tvari. Ovaj proces dovodi do oslobađanja ugljika u atmosferu u obliku ugljičnog dioksida, što je integralni dio globalnog ciklusa ugljika. Kroz ovu dinamičku interakciju, ekosustavi jezera doprinose regulaciji koncentracije ugljika u atmosferi, što ima široke ekološke i klimatske posljedice.

Za potrebe ovog istraživanja, tim je primijenio niz naprednih tehnoloških metoda, uključujući masovnu spektrometriju i sekvenciranje DNA, kako bi identificirali specifične molekule organske tvari i karakterizirali mikrobiološke zajednice prisutne u različitim jezerima. Ovim tehnikama bilo je moguće proučiti sastav i dinamiku organske tvari, kao i identificirati kako se mikrobiološke zajednice mijenjaju u odnosu na promjenjive okolišne uvjete poput temperature vode, dostupnosti hranjivih tvari i geografskog položaja jezera. Ova istraživanja pružaju ključne uvide u kompleksne ekosustave jezera i doprinose boljem razumijevanju njihove uloge u globalnim biogeokemijskim procesima.

Razumijevanje utjecaja okolišnih uvjeta na jezerske ekosustave
Nalazi znanstvenog tima predstavljaju važan korak u razumijevanju kako lokalni okolišni uvjeti i ekološke karakteristike jezera utječu na sastav i raznolikost otopljene organske tvari, te kako to zauzvrat oblikuje mikrobne zajednice unutar jezerskih ekosustava. Ova dinamička interakcija između različitih molekula organske tvari i mikroorganizama naglašava kompleksnost ekosustava jezera i pokazuje kako su međusobno povezani procesi raznolikosti i bioloških interakcija ključni za održavanje ekološke ravnoteže.

Katarina Kajan, vodeći autor studije i nedavno završena doktorandica na Laboratoriju za procese taloženja Instituta Ruđer Bošković, pod mentorstvom dr. sc. Sandija Orlića, istaknula je kako molekularni sastav organske tvari varira ne samo među jezerima već i u odnosu na klimatske regije unutar Hrvatske. Ova varijabilnost nije uvjetovana samo geografskom udaljenošću, već prije svega okolišnim uvjetima i ekološkim karakteristikama svakog pojedinog jezera. Osim toga, istraživanje je pokazalo snažnu međuzavisnost između raznolikosti otopljene organske tvari i mikrobnih zajednica, posebice mikroeukariota i slobodnoživućih bakterija, što ukazuje na postojanje dinamičke povratne spone između njih.

Ovo istraživanje pruža dublji uvid u globalni ciklus ugljika, pokazujući kako se ugljik kreće kroz različite ekosustave, uključujući jezera, i kako to utječe na sve, od lokalnih ekosustava do globalnih klimatskih obrazaca. Razumijevanje ovih procesa ključno je za shvaćanje veće slike globalnih ekoloških i klimatskih promjena, gdje jezera igraju značajnu ulogu.

Rezultati ovog istraživanja, kako navodi dr. sc. Sandi Orlić, voditelj projekta i dopisni autor studije, značajno doprinose razumijevanju složenih procesa koji utječu na jezerske ekosustave i imaju važnu ulogu u očuvanju njihove bioraznolikosti. Studija je realizirana uz financijsku podršku Europske unije kroz projekt STIM-REI, financiran iz Europskog fonda za regionalni razvoj i Operativnog programa Konkurentnost i kohezija 2014. – 2020., kao i projekata DNKAVODA i 'Mikrobna ekologija jezerskih ekosustava - novi pristup', koje financira Hrvatska zaklada za znanost.

Ovi rezultati predstavljaju temelj za daljnje istraživanje i razumijevanje ekoloških procesa unutar jezerskih ekosustava, pružajući temelje za razvoj strategija očuvanja i zaštite ovih dragocjenih prirodnih resursa u budućnosti.

Izvor: Institut Ruđer Bošković