Az Intézet tevékenységi köre

Az Intézet tevékenységi köre

Az intézet túlnyomórészt alapkutatásokat végez, melyek eredményeit jó impakt faktorú nemzetközi folyóiratokban közli. Ugyanakkor számos olyan tudományos igényű kutatást is folytat, amely segít ökológiailag megalapozni a Balaton védelmét.

A Intézet fő kutatási témái a limnológia területén:

  • a tó foszforforgalma;

  • a tó nitrogénforgalma;

  • az oldott huminanyagok tulajdonságai és ökológiai szerepe;

  • a fitoplankton évszakos és hosszútávú változásai;

  • a pikocianobaktériumok és a fonalas cianobaktériumok ökológiája;

  • a zooplankton és a zoobentosz évszakos és hosszútávú változásai;

  • a planktonikus és bevonatlakó állatok táplálkozása, anyagcseréje, növekedése és populációdinamikája;

  • táplálkozási kapcsolatok a parti övben;

  • halpopulációk dinamikája különös tekintettel a fiatalkori fejlődési stádiumokra;

  • a halak szerepe a vízminőség szabályozásában;

  • mérgező anyagok felhalmozódása és hatása a tavi élőlényekben.

 

Hidrobiológia

A háború előtti korszak hidrobiológiai kutatásainak legfontosabb eredménye a Balaton nyíltvize, a tófenék és a parti öv élőhelyei legfontosabb fizikai és kémiai jellemzőinek megismerése, a tavi élővilág taxonómiai feltárása és az életközösségek leírása volt. Ezek alapján születhetett meg Entz Géza és Sebestyén Olga: A Balaton élete c. könyve, amely 1940-ben és 1942-ben magyar, 1943-ban pedig bővítve német nyelven jelent meg, és Thienemann szellemében adja a tó ökológiai leírását.

Az algológia területén 1945-ben indulnak meg a mennyiségi plankton vizsgálatok. A Dinoflagellátákat Sebestyén, az összes többi törzset Tamás Gizella elemezte. A Tihany előtt havonta vett vízmintákból meghatározták az egyes fajok egyedszámát, a sejtek alakjából és mikroszkópikus méreteiből azok térfogatát, majd kiszámították az egyes populációk és a teljes fitoplankton élő súlyát. Ez a negyvenes években még mindig 1 mg élősúly/liter alatt maradt, azaz a Balaton ekkor még oligotróf tó volt, 1951-re azonban már meghaladta az 1 mg/liter, ami a tó eutrofizálódásának jeleként tekinthető. Tavasszal a kovamoszatok, nyáron a Ceratium hirundinella (magyar nevén fecskemoszat) uralkodott a planktonban, kékalgából kevés volt. Az ötvenes évek végén és a hatavanas évek elején Felföldy Lajos és munkatársai az algákkal értékes ökofiziológiai vizsgálatokat végeztek. Steemann-Nielsen 14C módszerével már 1962-1963-ban mérték néhány alkalommal a fitoplankton fotoszintézisének intenzitását, azaz a tavi elsődleges szervesanyag termelést. Az egyes medencék elsődleges termelése között akkor még nem találtak különbséget, az mindenütt mezotróf volt.

1972-1977 között Herodek Sándor vizsgálta részletesen a fitoplankton elsődleges termelését a 14C módszerrel a tó négy medencéjében. Tihanynál még a felkeveredő üledék határozta meg a víz átlátszóságát, és a fotoszintézis maximuma rendszerint 1 vagy 2 méter mélyen volt, Keszthelynél viszont a fitoplankton tömege megduplázta a fénykioltási együtthatót, így 2 méternél mélyebben szélcsendben sem volt nettó fotoszintézis. Az egész tó fitoplanktonja évente 140 ezer tonna szenet épített szerves vegyületbe. Ez a szerves anyag a tavi élet alapvető táplálékforrása, és nagyságrenddel nagyobb, mint a nádasok és hinarasok szervesanyag termelése és a befolyó vizek által szállított szervesanyag terhelés. A hetvenes évekre az előző évtizedhez képest Tihanynál kétszeresére, Szigligetnél háromszorosára, Keszthelynél nyolcszorosára nőtt a fitoplankton szervesanyag termelése. Ez a tó rohamos eutrofizálódását bizonyította, és a vízminőség védelmének sürgősségére hívta fel a figyelmet, de egyben azt is mutatta, hogy a vízminőség ott romlik a leggyorsabban, ahová a Zala és a többi vízfolyás torkollik, tehát nem elég az üdülőövezetre, hanem az egész vízgyűjtőre ki kell terjeszteni a víminőségvédelmi programot.

Az eutrofizálódásra adott előrejelzés sajnos bevált. A fitoplankton vizsgálatok, amelyeket Tamás halála (1975) után Vörös Lajos majd Padisák Judit folytatott, azt mutatták, hogy a hetvenes években nyáron a kékmoszatos vízvirágzások a tó nyugati részén már rendszeressé váltak, és a nitrogénkötő fonalas kékalgák fokozatosan terjeszkedtek kelet felé. A nyolcvanas évekre a Keszthelyi-medence már súlyosan hipertróf, a Szigligeti-medence hipertróf, a Szemesi-medence eutróf lett, a Siófoki-medence pedig az eutrófia határára jutott. A vízminőség különösen a hosszú meleg nyarakon vált kritikussá, amikor a Cylindrospermopsis raciborskii nevű szubtrópusi eredetű nitrogénkötő fonalas kékmoszat az egész tóban annyira elszaporodott, hogy az már a fürdőzést is veszélyeztette.

Herodek Sándor, Istvánovics Vera és Zlinszky János vízkémiai vizsgálatokkal, a fitoplankton foszfátfelvételi kinetikájának tanulmányozásával és a Balatonból műanyag hengerekkel elkerített kis tavakban végzett műtrágyázási kísérletekkel igazolták, hogy a balatoni fitoplankton növekedését alapvetően a foszfor utánpótlás korlátozza, a vízminőség javításához tehát elsősorban a tó foszforterhelését kell csökkenteni.

Arra a kérdésre, hogy a tavak hogyan reagálnak a növényi tápanyag terhelés csökkentésére, az eutrofizálódási modellek próbálnak válaszolni. A Balaton eutrofizálódási modelljének megszerkesztésében a hetvenes évek közepétől a tihanyi intézetből Herodek Sándor , az MTA SZTAKI Fischer János által vezetett biomatematika csoportjából pedig Kutas Tibor és Csáki Péter vett a legintenzívebben részt. A kutatási eredmények alapján 1978-ban a Nemzetközi Alkalmazott Rendszerelemzési Intézet a Balatont választotta a sekélytavi eutrofizálódás modellezésének mintaterületévé. A Balaton eutrofizálódási modell differenciálegyenletek rendszere, amely a tó nyíltvizében és üledékében lejátszódó anyagforgalomnak az algásodás szempontjából lényeges folyamatait kívánja leírni. A tó négy medencéjét, melyekre ugyanaz a modell érvényes, a hidrológiai átfolyás köti össze. Belső változói: a tavaszi fitoplankton, a nyári fitoplankton, az őszi fitoplankton, a kékalgák, a bakterioplankton, a holtszerves anyag, az oldott szervetlen foszfor és szervetlen nitrogén a vízben, a szervesanyag az üledékben és a kicserélhető foszfor az üledékben. Külső változói: a fény, a hőmérséklet, a biológiailag hozzáférhető foszfor és nitrogén terhelés. Több évre lefuttatva a modellt az látszik, hogy ha nem csökkent volna a hetvenes évek végére jellemző terhelés, egyre több tápanyag halmozódott volna fel az üledékben, amitől nőtt volna a belső terhelés, és fokozódott volna az algásodás. A külső terhelés mérsékelt csökkentése csak a folyamat megállításához elegendő, és jelentős csökkentés kell a vízminőség tényleges javításához. Ez a javulás az üledékben felhalmozott foszfor miatt csak késleltetéssel következhet be.

A modellezés nagyban segítette az összefüggések megértését, a problematika lehatárolását, a legfontosabb további kutatnivalók kijelölését, tehát a munka összefogását és megszervezését. Az utóbbi években az eutrofizálódást kutató munkacsoportban Istvánovics Vera a termodinamikai szempontokat is figyelembe vevő modellel tudta leírni a fito- és bakterioplankton foszfátfelvételét, a tápanyagtöménységek ingadozásával magyarázva a különböző planktonikus élőlények együttélését, részletesen jellemezte az üledék foszfor természetét, a szerves és szervetlen frakciók egymásba való átalakulását. A belső terhelést folyamataiban jelentős pozitív visszacsatolásokat mutatott ki, melyektől a vízminőség javulásában ugrás várható. Présing Mátyás kimutatta, hogy a balatoni fitoplankton az ammóniumot kedveli leginkább, azt követi az urea, és csak harmadik a nitrát a fő nitrogénforrások között. A kékmoszatok a többi algánál is nagyobb affinitást mutatnak az ammónium iránt, és csak annak szinte teljes kifogyasztása után térnek át a nitrogénkötésre. A fitoplankton által felvett nitrát nagyobbik része a tavon belüli nitrifikációval keletkezik. Vörös Lajos felfedezte, hogy a korábban főként az óceánokból ismert bakteriális méretű kékalgák nagy egyedszámban fordulnak elő a Balatonban, és időnként ezek adják az elsődleges termelés felét. Kimutatta, hogy pigmentjeikkel jól alkalmazkodnak a tó fényklímájához. Munkatársaival részletesen vizsgálta a legnagyobb vízvirágzásokat okozó Cylindrospermopsis raciborskii ökológiai tulajdonságait. Ezek hőmérsékleti optimuma nagyon magasnak, fényigénye viszont rendkívül alacsonynak bizonyult, ami jól magyarázza, hogy miért kell hosszú kánikula a nagy vízvirágzások kialakulásához, és miért tud ez a faj más algákat kiszorítani, amikor már maguktól az algáktól csökken erősen a víz fényáteresztése. Padisák Judit fitoplankton kutatásai azt mutatták, hogy a környezeti tényezők mérsékelt ingadozásai növelik a biodiverzitást. V.-Balogh Katalin a vízben oldott szervesanyagok kémiai jellemzésében és lebomlásuk tanulmányozásában ért el jelentős eredményeket.

1897-ben A Balaton faunája c. művében Entz Géza már 462 állatfaj előfordulását említi meg a Balatonban. A kutatások korai időszakában az akkori kor tudományos színvonalára jellemző modern szemlélet is érvényesült, tanulmányozták a halakat, az üledéklakókat és a víz lebegő szervezeteit. Ezekben az években egy jelentős biológiai eseményt is leírtak a Balatonon: a vándorkagyló inváziót (Entz Géza, Sebestyén Olga). Az 1940-es években már közel 1000 gerinctelen állatfaj előfordulását jegyezték fel. Az 1991-98 között végzett faunisztikai összegzés szerint a Balaton gerinctelen állat-taxonjainak a száma már több mint 3000 (Ponyi Jenő). Az 1950-es évek kutatásai során tisztázták a zooplankton területi, napszakos és szezonális változásait, a kagylók, árvaszúnyoglárvák és más üledéklakók elterjedtségét (Sebestyén Olga, Ponyi Jenő). Az ötvenes és a hatvanas években a halbiológiai kutatások a balatoni halak táplálkozásának, növekedésének, szaporodásának és egymás közötti konkurenciájának megismerésére irányultak (Woynárovich Elek, Tölg István, Lukacsovics Ferenc, Entz Béla). Kidolgozták a gazdaságilag legfontosabb halak, úgy a ponty és a süllő mesterséges szaporítását, ami feltétele a Balaton halállománya szabályozhatóságának is.

A cönológiai felmérések során kimutatták, hogy a tó eltérő trofitású területein, az 1980-as évek derekán, a planktonikus kerekesféreg állomány kb. tízszerese volt az oligotróf-mezotróf tórészekhez képest (P.-Zánkai Nóra). A planktonikus rákplankton összetétel és mennyiség szempontjából a legnagyobb mélységekig feltárt csoport. Kimutatták, hogy az 1980-as évek során, az algásodás következtében, a rákplankton minőségileg és mennyiségileg megváltozott, s jelentős különbségek alakultak ki az eltérő trófia szerint. Vizsgálták az Amphipoda-fajok, köztük a tegzes bolharák petés nőstényeinek átlagos peteszámát, biomasszáját (B.-Muskó Ilona). A balatoni kagylók növekedése alapján biomasszájukat az egész tóra becsülték (Ponyi Jenő). Az 1990-es évek elején a Chironomida-lárvák egyedsűrűsége a hosszanti tengely mentén nagymértékben ingadozott. A Chironomida-lárvák biomasszája az 1994. évi kékalga virágzás következtében messze meghaladta a korábbi évekét, s egyre inkább a ragadozók váltak uralkodóvá, de télen mennyiségük nagyon lecsökkent (Specziár András). Becsülték a Chironomida-k által a környezetbe leadott szervetlen nitrogén mennyiségét (Tátrai István).

A szűrő zooplankton táplálkozásbiológiai vizsgálata során kimutatták, hogy a nyári zooplankton apró méretű algákkal táplálkozó tagjainak béltartalmát nagyrészt ásványi szemcsék alkotják, mely tény hátrányosan befolyásolja fejlődési idejüket és peteprodukciójukat (G.-Tóth László). Üveggyöngyök etetésével kiderült, hogy az Eudiaptomus gracilis idősebb lárvastádiumai 5-7-szer több táplálékot fogyasztanak, mint a fiatalabb copepodit-stádiumok (P.-Zánkai Nóra) A nádasok perifitonjában a terminális elektrontranszport rendszer (ETS) aktivitása tavasszal alacsony, majd nyáron közel áll az üledékéhez, s a zöld nádon az ETS-aktivitás meghaladja az avas nádon mért értékeket (Bíró Péter, G.-Tóth László, B.-Muskó Ilona).

Limnokorallokban szimulált "eutrofizáció" azt igazolta, hogy a dévérkeszeggel telepített vízoszlopok átlátszósága a legkisebb, s a foszfor és ammónia tartalmuk a legnagyobb. A halak hatása kezdetben növelte az algák egyedszámát és produkcióját, viszont csökkentette a rákplankton sűrűségét (Tátrai István és Istvánovics Vera).

Napjainkig megjelent közlemények szerint a tóban és vízgyüjtőjén összesen 47 halfaj fordult elő, az utóbbi évtizedekben azonban csak 31. Néhány, korábban kipusztultnak hitt halfaj (pl. a csapósügér, a feketesügér) a tóból kiszorulva önfenntartó állományokat alkot az északi-, déli befolyók és a Kis-Balaton vízrendszerének refígium területein (Bíró Péter, Tátrai István, Paulovits Gábor). Az utóbbi 20 év során, a halpopulációk sűrűsége és biomasszája többé-kevésbé követte a tó hosszanti trofikus grádiensét. Az "őshonos" fajok általános ingadozása és aránycsökkenése jellemző a betelepített fajokkal (angolna, busa) és a bevándorolt ezüstkárásszal szemben. A fogassüllő, dévérkeszeg, ragadozó őn, garda és küsz populációk megváltozott dinamikai paraméterei e mélyreható változásokat jelzik (Bíró Péter, Specziár András, Tölg László, Perényi Miklós). A balatoni halpopulációk kor/méret-szerkezetének, dinamikáinak kutatása során mennyiségileg meghatározták a fogassüllő, a dévérkeszeg, a garda, a ragadozó őn, a küsz, az angolna, a fehér busa, a folyami géb, a ponty, a bodorka, a kele, a karikakeszeg populációinak főbb paramétereit (népességsűrűség, növekedés, biomassza, produkció, P/B-arány, mortalitás), a szaporodó állományok és természetes utánpótlásuk összefüggéseit, egyensúlyi helyzetüket, s a népeségsűrűséget szabályozó mechanizmusokat (Bíró Péter, Specziár András, Tölg László). A tömeges dévérkeszeg és az elsődleges termelők mennyiségi függését igen szorosnak találták, de a ragadozó fogassüllő felé ez a kapcsolat már sokkal lazábbnak bizonyult (Bíró Péter, Vörös Lajos). A táplálékhálózatok szövevényes kapcsolat-rendszerének minőségi-mennyiségi feltárása során a versengés (konkurencia), niche, niche-átfedés, szegregáció, elvándorlás (a biotop telítettsége) különös hangsúlyt kaptak. Öt fitofil-fitolitofil pontyféle táplálékának átfedését diszkriminancia-analízisekkel mutatták ki. A táplálékkészleten való osztozkodás, a fajok versengése idonként interaktív szegregációt eredményez (Specziár András). A tó állati szervezeteinek globális anyagforgalmát az ECOPATH II. többváltozós modellel írták le (Bíró Péter), amely a tó négy energia-szintjén történő anyagáramlást mutatja. újabban elemezték a globális klímaváltozások, a tó jéggel való fedettségének hatásait az élovilágra, s összefüggéseket állapítottak meg az alga-, Chironomida-biomassza és a halhozamok, valamint az El Nińo epizódok között (Bíró Péter).

 

Az intézet fő kutatási témái a kísérletes állattan (összehasonlító neurobiológia) területén:

  • a szignál molekulák együttes előfordulása és szerepe az ingerületátvitelben;

  • a szignál molekulák és receptoraik neurokémiája;

  • neuronhálózatok és hírvivő rendszerek azonosítása és szerepe központi és perifériás szabályozó folyamatokban;

  • az idegsejtek kémiai sajátosságainak embriogenezise;

  • a környezetszennyező anyagok hatása vízi állatok idegi szabályozására.

Kísérletes állattan (összehasonlító neurobiológia)

Az alapítástól eltelt 72 év során a kísérletes állattani kutatások történetében három szakasz különíthető el:

  1. 1927-1942: az általános élettani kutatások időszaka;

  2. 1945-1962 a tradicionális és az újabbkori kísérletes élettani kutatások közötti átmeneti szakasz;

  3. összehasonlító neurobiológia kutatások gerinctelen állatok (kagylók, csigák, rovarok) idegrendszerén.

Az Intézet korai állattani kutatásai adatokat szolgáltattak az ingerület átvitelének alapjaival kapcsolatban, kimutatták egyes kémiai vegyületek illetve fémionok szerepét az idegrendszer és az izomsejtek működésében (Verzár Frigyes, Müller Sándor, Ludány György, Jendrassik Lóránd). Leírták a folyami rák szívizomzatának elektrokardiogramját (EKG) (Verzár és Ludány). Kiemelendő a már ekkor is jellemző összehasonlító szemlélet, azaz egyazon kérdés vizsgálata különböző állatfajokon. Például a szívműködést befolyásoló kémiai vegyületek hatását vizsgálták halakban, békában és teknőcben. Az 1930-as években Kokas Eszter és Ludány György kimutatták, hogy a bélbolyhok mozgását szabályozó hormon, a villikinin nemcsak emlősökben, hanem alacsonyabrendű gerincesekben, például halakban is jelen van. Méhes Gyula és Wolsky Sándor vizsgálatai biológiailag aktív anyagok (atropin, pilocarpin, physostigmin, muscarin, nicotin, adrenalin, papaverin, acetilkolin) serkento vagy gátló hatását mutatták ki a compó nevű halfaj bélizomzatán. Ábrahám Ambrus az Ábrahám-Bielschowsky-féle ezüstimpregnációs módszer segítségével leírta a bélidegrendszer, a légzőszervek és a szív beidegzését alacsonyabbrendű gerincesekben (csontos halak, béka, teknőc). Szent-Györgyi Albert a tengerimalac agyában a Nissl-féle szemcsék kémiai jellegét vizsgálta. Wolsky Sándor békaembriókon bizonyította, hogy egy a biológiai kutatásokban ma is alkalmazott vegyület, a colchicin alapvetően befolyásolja a korai sejtosztódást, az egyedfejlődés morfogenetikus folyamatait és az idegrendszer érését. Az intézeti élettani kutatások jelentőségét elismerendő 1931-ben az Intézet falai között alakult meg a Magyar élettani Társaság.

A kutatások második szakaszában Méhes Gyula osmoregulációs és vércukor-színt szabályozással kapcsolatos kísérleteit követően , Beznák Aladár, Beznák Margit és Kovách Arisztid a gerincesek keringését, cukor- és vitaminforgalmát vizsgálták. Konok István pedig kimutatta, hogy a rovarok vedlése mindenekelőtt endogén (belső indíttatású) szabályozó folyamatok eredménye, továbbá a rovarok központi idegrendszeréből különböző hormontermészetű anyagokat különített.

Az 1962-ben Salánki János vezetésével megindult összehasonlító neurobiológiai kutatásoknak célja mindmáig a gerinctelen állatok idegrendszerének komplex (neuroanatómiai, neurokémiai és mikroelektrofiziológia) elemzése. Ezeknek a kutatásoknak a jelentősége az, hogy az idegsejtek működése és szerkezete alapvetően hasonló egy ún. egyszerűbb, alacsonyabbrendű vagy egy bonyolult, rendkívül fejlett idegrendszerrel rendelkező, magasabbrendű gerinces állatban. Ugyanakkor az idegsejtek megközelíthetősége (kísérleti kezelhetősége) gyakran lényegesen könnyebb egyes gerinctelen állatfajokban, mindenekelőtt azok viszonylag kis száma és nagy mérete következtében.

A kutatások legfontosabb eredményei a következők. Bizonyítást nyert, hogy a tavi kagyló periódikus héjmozgásának, mint egy ritmikus viselkedési mintázat szabályozásáért két kémiai hatóanyag, a szerotonin (serkentő) és dopamin (gátló) felelős, továbbá, hogy a kagyló lárvák héjmozgását szabályozó rendszer kémiai jellege az egyedfejlődés során megváltozik (Hiripi László, Lábos Elemér, Salánki János). Csigában ún. fél-intakt preparátumon (központi idegrendszer - perifériás ideg - perifériás szerv) retrográd festés és többelektródás elvezetés alkalmazásával sikerült azonosítani azokat a központi idegsejteket, melyek a szívműködés illetve a teljes zsigeri szervrendszer szabályozásáért felelősek. Leírásra került az éticsiga központi idegrendszerének farmakológiai térképe. Igazolták, hogy az ingerlékeny (idegsejt illetve szívizomsejt) membránok működése eltérérő a különböző kémiai hatóanyagokkal szembeni érzékenység, illetve a szinaptikus bementekre adott válaszok szerint az éti- és nagy mocsári csigában (Kiss István, Kiss Tibor, S.-Rózsa Katalin, Salánki János). Puhatestűek idegrendszerében (kagyló, csiga) egyes kémiai hírvivők (szerotonin, dopamin) jelenlétét azonosították és leírták azokat a biokémiai folyamatokat, melyek a hírvivők színtéziséért illetve az idegsejteken kifejtett hatásuk megszüntetéséért felelősek. Izotóppal [3H] jelölt kémiai hírvivők nyomonkövetésével bizonyítást nyert, hogy a puhatestűek idegsejtjei a gerincesek idegsejtjeihez hasonlóan a felszabadított hatóanyag visszavételével képesek annak hatását megszüntetni (Elekes Károly, Hiripi László, Zs.-Nagy Imre). Egyes neuropeptidekről, mint pl. az FMRFamid és az opiátok, bizonyították, hogy módosítják az idegsejtek tanulási képességét csigákban, a különböző ingerek vagy transzmitterek útján kiváltott sejt-válaszok megerősödését (szenzitizáció) vagy lecsökkenését (habituáció) idézik elő (S.-Rózsa Katalin). Idegsejtek glutamát érzékenységének illetve NMDA-típúsú receptorok jelenlétének kimutatásával a serkentő aminósavak szerepét igazolták (Győri János, Salánki János). Bizonyítást nyert, hogy a hírvivőmolekulák egy harmadik csoportja, az ún. immunhírvivők (interleukinok) specifikusan hatnak egyes idegsejtekre csigákban, megváltoztatván azokban kálium illetve kalcium csatornák működését. A neuronhálózatok felépítésében átszerveződésre képes egységeket azonosítottak és a "dinamikus clamp" módszerével bizonyították az információbementek frekvencia kódolásának jelentőségét a neuronhálózatok működésében (S.-Rózsa Katalin, Szűcs Attila). Identifikált (élettanilag azonosított) többfunkciós idegsejteken folytatott elektrofiziológiai és intracelluláris enzim-jelölést követő elektronmikroszkópos vizsgálatokkal igazolták, hogy azok információfogadó, feldolgozó és mozgató feladatokat egyaránt ellátnak (Elekes Károly, S.-Rózsa Katalin, Salánki János, Vehovszky Ágnes). Hamis hírvivő molekula (5,6-dihidroxitriptamin) alkalmazásával azonosították a csiga idegrendszerben a szerotonin-tartalmú idegsejtjeket, majd feltárták kapcsolatrendszereiket és szerepüket egyes magatartásfolyamatokban (táplálkozás, testmozgás) (Hernádi László, Kemenes György, S.-Rózsa Katalin, Vehovszky Ágnes). Különbözö kémiai hírvivők (monoaminok és myoaktív neuropeptidek) előfordulását immuncitokémia segítségével feltérképezték csigák idegrendszerében (Elekes Károly, Hernádi László, Kemenes György), továbbá kimutatták az egyes hírvivőket (szerotonin, endogén neuropeptidek) tartalmazó idegvégződések jelenlétét a gyors (szinaptikus), a modulátoros és a neurohumorális szabályozás szintjén (Elekes Károly). Bizonyították tachykininek és Mytilus gátló peptidek hatását a kálium és kalcium ioncsatornákra azonosított idegsejtekben (Kiss Tibor). Kettős jelölésekkel (retrográd kobalt/nikkel festés és immuncitokémia) kimutatták, hogy a feji területek (száj, ajak, tapogatók) beidegzéséért felelős idegsejtek ún szomatotopikus elrendezésben helyezkednek el az éticsiga agyában (Hernádi László). A gerinctelen állatvilág jellegzetes modulátor hírvivőjérol, az oktopaminról kimutatták, hogy az mind rovarok (vándorsáska), mind csigák idegrendszerében jelentős koncentrációban van jelen és ott specifikus receptorokkal rendelkezik. A csiga központi idegrendszerében az oktopaminerg idegsejteket immuncitokémialag azonosították, szerepüket a táplálkozási magatartás szabályozásában igazolták. (Elekes Károly, Hiripi László, Vehovszky Ágnes). Ligandkötődéses vizsgálatokkal bizonyították, hogy a gerinctelen állatok (vándorsáska, éticsiga, nagy mocsári csiga) központi idegrendszerében, a gerinces állatokéhoz hasonlóan, többféle szerotonin és dopamin receptor típus van jelen, melyek az illető gerinctelen állatfajra jellemző specifikus farmakológiai és affinitási tulajdonságokkal rendelkeznek (Hiripi László). Kimutatták, hogy a nagy mocsári csiga (Lymnaea stagnalis L.) embrionális egyedfejlődése során egyes kémiai hírvivőrendszerek (szerotonin, neuropeptidek) kialakulása az egyedfejlődés korai időszakától kezdve folyamatos, míg más rendszerek (oktopamin, dopamin, nitrogén monoxid) csak az embrionális egyedfejlődés végén jelennek meg; ez utóbbiaknak különleges szerepük lehet felnőttkori magatartásformák (mozgás, táplálkozás) kialakításában (Elekes Károly, Hiripi László). A környezetkárosító anyagok (nehézfémek) hatásmechanizmusainak elektrofiziológiai (voltage clamp, patch clamp) vizsgálata során a nagy mocsári csiga illetve éticsiga központi idegrendszerében kimutatták, hogy a kadmium, ólom, ón, higany és réz alacsony koncentrációban akut módon befolyásolják az idegsejtmembrán vezetőképességét, új ioncsatornákat nyitnak meg. A nehézfémek befolyásolják egyes kémiai hírvivők (acetilkolin, glutamát, GABA) által kiváltott feszültségfüggő kalcium, kálium és nátrium áramokat. A nehézfémek károsítják a tavi kagyló ritmikus záróizom működését. (Győri János, Kiss Tibor, S-.Rózsa Katalin, Salánki János, Szűcs Attila). A szúnyogirtószerként alkalmazott deltmethrin puhatestűekben, a gerincesektől eltérően az idegsejtmembrán más támadáspontjain fejti ki hatását: a kálium áram illetve az acetilkolin aktiválta áramok erősségét csökkenti (Kiss Tibor, Salánki János).

 

Az Intézet eddigi tevékenységének rövid értékelése

Az Intézet 72 év óta Európa egyik legjobban számontartott limnológiai kutatóintézete, amely hozzájárult a tótudomány nemzetközi fejlődéséhez, és a Balatont Földünk ökológiai szempontból egyik legjobban kutatott tavává tette. Az Intézet kutatói ismerték fel időben a tó vízminőségének romlását, tárták fel annak okait, és tettek sikeres javaslatot a tó védelmére.

Az Intézet történetének első 35 évében a kísérletes biológia különböző ágainak adott otthont, lehetővé téve az élettan, biokémia, szövettan, mikrobiológia és genetika nemzetközi hírű kiválóságainak eredményes munkáját. 1962-től ez a kutatás a gerinctelen állatok neurobiológiájára specializálódott, és teremtett ezen területen hazai szinten egyedülálló és nemzetközileg elismert iskolát.

 

Az Intézet tudományos eredményeinek hasznosulása

A Balaton Európa egyik leglátogatottabb tava, amely hazánk idegenforgalmi bevételeinek több mint egyharmadát hozza. Az idegenforgalom nagyban függ a vízminőségtől. Az Intézet még korai stádiumban észlelte a vízminőség romlását, felhívta rá a figyelmet és tisztázta okait. Kutatói közreműködtek azoknak a kormányzati határozatoknak a kimunkálásában, amelyek az elmúlt 15 év alatt jelentősen csökkentették a tó foszforterhelését. Az UNEP főtitkára az Első Nemzetközi Tóvédelmi Konferencián, minden földrészről egy-egy tavat emelve ki, Európából a Balatont említette a jó tóvédelem példájaként. (Ezért is rendezte Intézetünk a harmadik Nemzetközi Tóvédelmi Konferenciát). Ez nagy megtiszteltetés volt, aminél talán csak az fontosabb, hogy az utóbbi öt évben a vízminőség a tó nyugati felében hipertrófról eutrófra, keleti felében pedig eutrófról mezotrófra javult.

A mesterséges pontykeltetés, amelyet Woynarovich Tihanyban dolgozott ki, minden földrészen elterjedt, és nagy segítség egyes fejlődő országok élelmezési gondjainak megoldásában.

A halak, és a táplálékukat jelentő élőlények kutatása a balatoni halgazdálkodás ökológiai megalapozását teszi lehetővé.

 

Nemzetközi kapcsolatok

Klebelsberg elgondolása az volt, hogy a Nápolyi Zoológiai Állomás példájára Tihanyban is legyen szállás és laboratórium külföldi vendégek számára, ami mindenkor biztosítja a friss korszellem beáramlását. 1927. és 1942. között 158 külföldi vendégkutató, köztük két Nobel-díjas, Otto Lőewi és Paul Weiss dolgozott hosszabb-rövidebb ideig Tihanyban. A háború alatt és az azt követő évtizedekben a külföldi kapcsolatok nagyon leszűkültek, a hatvanas évektől azonban újra kiterjedtek. Az utóbbi három évtizedben évente 6-8 külföldi kutató dolgozik Tihanyban, és innen is ennyien külföldön. Az utóbbi években a legfontosabb együttműködést a Norvég Vízkutató Intézettel (Oslo), az Édesvízökológiai és Halászati Kutatóintézettel (Berlin), az Uppsalai Egyetem Limnológiai Intézetével, az Olasz Hidrobiológiai Intézettel (Pallanza), az Orosz Tudományos Akadémia (OTA) Fejlődésbiológiai Intézetével (Moszkva), a Stockholmi Egyetem Állattani Intézetével és a New Yorki Egyetem Közegészségügyi Karával folytak.

A kutatók számos nemzetközi rendezvényen vesznek részt, többen plenáris előadókként, és az Intézet is számos ilyen rendezvényt szervezett. Kiemelkedőek voltak a következők: International Symposium on Paleolimnology, 1967; Limnology of Shallow Lakes, 1975; Human Impacts on Life in Fresh Waters, 1977; International Symposium on Trophic Relationships in Inland Waters, 1987; Third International Conference on the Consevation and Management of Lakes, "Balaton '88", Keszthely, 1988; EIFAC/FAO Workshop on Fish Farm Effluents, 1991;­ ILEC/UNEP International Training Course on Limnological Bases of Lake Management, 1993. IUBS International Workshop on Freshwater Biodiversity, Balatonfüred, 1996. 1967. óta négy évenként az Intézetben kerül megrendezésre az International Society for Invertebrate Neurobiology konferenciája, mely társaságnak az Intézet egyben székhelye is.

 

Akadémikusok és a tudományok doktorai az Intézetből

Az Intézet kutatói közül a Magyar Tudományos Akadémia tagja volt vagy lett: Verzár Frigyes, Scherffel Aladár, ifj. Entz Géza, Soó Rezső, Wolsky Sándor, Krompecher István, Dudich Endre, Fehér Dániel, Salánki János, Farkas Tibor és Bíró Péter.

Az Intézet kutatói közül a tudományok doktora volt vagy lett: Sebestyén Olga, Győrffy Barna, Woynarovich Elek, Uherkovich Gábor, S.-Rózsa Katalin, Zsolnai-Nagy Imre, Lábos Elemér, Benedeczky István, Ponyi Jenő, Oláh János, Bíró Péter, Herodek Sándor, Máté Ferenc, Nemcsók János, Elekes Károly, Kemenes György, PAdisák Judit, Istvánovics Vera, Vörös Lajos, G. Tóth László.

Akadémiai Díjat kaptak az Intézet kutatócsoportjai 1972-ben (Lábos Elemér, S.-Rózsa Katalin, Salánki János, Zsolnai-Nagy Imre) és 1988-ban (Bíró Péter, Herodek Sándor, P.-Zánkai Nóra, Ponyi Jenő, Tátrai István, Vörös Lajos).

 

Rendezvények

Minden év őszén, októberben sor került az intézetben a Hidrobiológus Napok megrendezésére, a Magyar Hidrológiai Társaság, a Veszprémi Akadémiai Bizottság és az intézet (Bíró Péter) közreműködésével.

Továbbá:

IBRO-CEER Summer School, 2000, ”Functional anatomy and evolution of complex integrative centers of the CNS: approaches and facts”. (Elekes Károly)

IBRO-CEER Summer School 2001, ”Neuronal transmission: microphysiology of synaptic currents and receptor function”. (Elekes Károly)

„Shallow Lakes 2002”, Sekély Tavak Limnológiája Nemzetközi Konferencia, 2002, (Herodek Sándor, Bíró Péter, Ellen van Donk, Alois Herzig, Anna Hillbricht-Ilkowska, Istvánovics Vera, Erik Jeppensen, Stephen Maberly, Luigi Naselli-Flores, Padisák Judit. Szervező bizottság: Padisák Judit, G. Tóth László, Tátrai István, Vörös Lajos). 269 résztvevő, 39 ország