A biomanipulált Major-tóban bekövetkezett trofikus állapotváltásért a biológiai, kémiai és meteorológiai tényezők kölcsönhatása és többszörös visszacsatolási mechanizmusa tehető felelőssé. Ha emelkedik az átlaghőmérséklet, csökken a vízszint, a bentoszfogyasztó halak biomasszája radikálisan emelkedik, vagy a hínárállomány pusztulásnak indul, az mind magában hordozza a zavaros vizű állapot kialakulásának esélyét. Ezek a tényezők együttesen jelentkeztek a Major-tóban 2007-ben, melynek hatása volt a tó trofikus állapotára. A zavaros vizű állapot kialakulása elkerülhető, amennyiben a rendszerben a kritikus érték alá csökken a limitáló tápanyagok koncentrációja. A hozzáférhető tápanyagok mennyiségének mérséklésére pedig a többször ismételt biomanipuláció lehet megfelelő eszköz.

Limnokorall kísérletekkel bizonyítottuk, hogy a bodorkáknak jelentős foszfor felszabadító hatása lehet mérsékelt övi sekély tavakban. A kísérletben tapasztalt jelentős foszfor dúsulás jól jelzi a bentoszfogyasztó halak tápanyag forgalomban betöltött kiemelkedő szerepét. A bodorka foszfor forgalmazásával kapcsolatos kísérleti eredményeim alátámasztják azon feltételezésemet, miszerint a halbiomassza jelentős mértékű növekedése jelentősen hozzájárulhatott a Major-tó vizének tápanyagdúsulásához a zavaros vizű időszakban.

Akváriumi kísérleteim során igazoltam, hogy a bentoszfogyasztó pontynak jelentős foszfor-regenerációs/recirkulációs képessége van. Eredményeim szerint a pontyok a táplálékkal felvett foszfor 40%-át képesek visszatartani, az ürített foszfor (az összes elfogyasztott mennyiség 60%-a) pedig naponta 15-17 mg TP haltömeg kg-1 terhelést jelenthet fiatal ponttyal népesített vizeinkben. A halak által ürített foszfor nagy része oldott vagy diszpergált formában oszlik szét a vízben, amely több mint háromszorosa a partikulált formában leülepedő frakció (ürülék) foszfor tartalmának. A leülepedő frakció foszfor tartalma is gyorsan mineralizálódik és hozzáférhetővé válik a növények számára, tehát a halak általi kiválasztás és ürítés jelentősen hozzájárulhat a víz tápanyag tartalmának növekedéséhez és a zavaros vizű állapot kialakulásához.

A balatoni bodorkák béltartalom analízisének eredményei jelentős átfedést mutattak a pontyokkal végzett akváriumi kísérletek eredményeivel: a természetes, vegyes táplálékot fogyasztó balatoni bodorka foszforforgalmazása csaknem azonos volt a laboratóriumi kísérlet során, árvaszúnyog lárvát fogyasztó ponty foszforforgalmazásával. A balatoni bodorkák béltartalmában az SRP részaránya ~20%, a ponty esetében ez az érték 23,5% volt. A bodorka teljes béltartalmának ürítése alapján becsült napi foszfor kibocsátása (19 mg élősúly kg-1) mindössze 15%-al haladta meg a ponty becsült foszfor kibocsátását (16 mg élősúly kg-1).

A nagy nyomású teflon bombás feltárás megfelelő módszernek bizonyult az állati eredetű szövetekben tárolt foszfortartalom hatékony kinyerésére. A hitelesített referencia anyag feltárása során 94 ± 15%-os (X átl. ± 1 SD) visszamérhetőséget sikerült produkálni, amely jelzi a módszer megbízhatóságát és alkalmazhatóságát állati eredetű szövetek foszfor analízisében. A különböző egyéb mintatípusokból (zooplankton, szúnyoglárva, teljes haltest homogenizátum) mért értékek összevetése az irodalmi adatokkal rávilágított, hogy a teflon bombás feltárást követően mért P tartalom igen hasonló eredményt adott, esetenként pontosan megegyezett a más módszerekkel, de hasonló mintákból mért P tartalommal.

A sűrű hínárnövényzet kedvezőtlenül hathat a foszfor stabilizációjára, mivel csökkentheti az üledék felső rétegének redoxi potenciálját. Ennek akkor lehet kiemelt szerepe, ha az üledék gazdag vasban, vagy más, redoxi potenciálra érzékeny, foszforkötésre alkalmas fémekben és a letisztult víz miatt összefüggő hínárgyep alakul ki. Ebből kiindulva, a tiszta vizű állapot stabilizációjában kulcsfontosságú tényezőként számon tartott makrovegetáció terjedése esetén figyelembe kell venni azt a körülményt, hogy nem csak a hínár hiánya, de bizonyos esetekben annak magas biomasszája (80-100 % borítás és a vízoszlop kitöltése) is képes lehet az eutrofizációs folyamatok beindítására és a zavaros vizű állapot előidézésére.

The shift from clear to turbid water state in biomanipulated Lake Major could be triggered by the interaction and multiple feedback mechanisms of biological, chemical and meteorological processes. Increased temperature, declining water level, radical growth in fish biomass and decaying macrophytes are all creating a considerable risk for eutrophication and turbid water state to develop. These conditions occurred simultaneously in Lake Major in 2007, having a serious impact on the trophic state of the lake. Development of a turbid water state can be avoided by a significant reduction in the available amount of nutrients in the ecosystem. For this aim, biomanipulation can be an effective management measure, as it controls nutrient levels in both water and sediment.

Our enclosure experiments have revealed the potential of benthic feeding roach to increase the internal phosphorus loading in temperate shallow lakes. This is of great importance, as roach is one of the dominant fish species in Lake Major, and in several other temperate lakes. The capability of benthic-feeder fishes to stimulate internal phosphorus loading was manifested in increased SRP and TP concentrations. The results on the effect of roach on internal phosphorus loading pointed out that a radical growth in the biomass of benthivorous fish is able to generate increased levels of phosphorus and thus eutrophication as it was observed in Lake Major.

The in vitro aquarium experiments have proven that benthic feeding common carp have a strong potential to regenerate/recirculate phosphorus. According to my estimations, carps are able to retain 40% of the total phosphorus ingested, and they excreted/egested 15-17 mg TP fish wet mass kg-1 to the water (60% of the total phosphorus ingested). The major proportion of the released phosphorus was in dissolved or in dispersed form in the water. Phosphorus content of dissolved and dispersed fractions was more than triple compared to the phosphorus content of the particulate matter sedimented in the bottom (faeces). The sedimented matter is also easily degradable and its phosphorus content is mineralized rapidly. Consequently, fish excretion/egestion can increase phosphorus concentrations in the water and lead to the potential development of turbid water state.

Results of the gut content analyses on roaches from Lake Balaton showed a clear overlap with the conclusions of the aquarium experiments: phosphorus excretion traits of roach feeding on natural mixed food are almost equal to the phosphorus excretion rate of carps in the first aquarium experiment. Namely, the relative proportion of the excreted SRP in the total phosphorus fraction was ~20% in roach from Balaton, while the SRP excretion rate was 23.5% in carps in the aquarium. Estimated daily phosphorus release by roach (19 mg biomass kg-1) was only 15% higher than the phosphorus release of carp (16 mg biomass kg-1).

High-pressure teflon bomb digestion proved to be an efficient method to yield the total phosphorus content of animal tissues. Digestion of a certified reference material resulted in a 94 ± 15% (X mean ± 1 SD) effectiveness in phosphorus retrieval, which confirm the reliability and applicability of this method in phosphorus analyses. Measurements on other sample types (zooplankton, Chironomus larvae, and homogenized whole fish) revealed that the results produced by teflon bomb digestion are comparable to those obtained by other digestion protocols but on the same sample types.

Measurements in outdoor enclosures revealed that dense submersed macrovegetation can affect unfavourably the retention of phosphorus, as it may reduce the redox potential of the upper sediment layers. This is of great importance when the sediment is rich in iron, or other redox-sensitive metals, and macrophyte beds are extensive due to the improved water clarity. Based on this, the impact of macrophyte colonization - usually considered as a key factor for the development and stabilization of a clear water state - should be discussed with some assumptions. We must consider that not only the lack of macrophytes, but also their high density (80-100% coverage and total dominance in the water column) is able to trigger internal phosphorus loading and thus eutrophication and turbid water conditions.