Göksu nehri (Kuzeydoğu Akdeniz) etki alanı ve civarında pikoplankton (heterotrofik bakteri, Synechococcus ve Prochlorococcus)'un yüzey suları ve su kolonunda mevsimsel dağılımı
Seasonal distribution of pikoplankton (Heterotrofic bacteria, Synechococcus and Prochlorococcus) in the surface water and water column of Goksu river discharge area (Northeast Mediterranean)
Yazar: ECE KILIÇ
Danışman: DOÇ. DR. NEBİL YÜCEL
İskenderun Teknik Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Deniz Bilimleri = Marine Science

Özet:
Kuzeydoğu Akdeniz dünyanın en verimsiz denizi olarak bilinmesine rağmen, nehirler tarafından taşınan zengin besin tuzu içeriği sayesinde kıyısal alanlar oldukça verimli durumdadır. Bu nedenle, nehirlerden gelen besin tuzunun, birincil üretime katkı yapan gruplara olan etkisini anlamak bölgedeki biyolojik dinamiklerin anlaşılması için önem arz etmektedir. Bu çalışmanın ilk kısmında Göksu Nehri'nden Akdeniz'e taşınan besin tuzu miktarı tespit edilmiş ve uydu görüntülerinden de faydalanılarak nehir sularının birincil üretime yaptığı katkı araştırılmıştır. Sonuçlar Kuzeydoğu Akdeniz'e Göksu Nehri aracılığıyla ulaşan yıllık NO2, NO3, NH4 ve PO4 yükünün sırasıyla 33 ton/yıl, 2.294 ton/yıl, 887 ton/yıl ve 342 ton/yıl olduğunu ortaya koymuştur. Uydu görüntüleri nehrin etki alanı boyunca ortalama 0,25 mg/m3 düzeyinde seyreden klorofil-a (klo-a) konsantrasyonunun, açık sularda 2,5 kat azalarak 0,10 mg/m3 seviyesine kadar düştüğünü ortaya koymuştur. Besin tuzu yükü ile yüzeydeki klo-a miktarı arasındaki ilişki incelendiğinde, bölgedeki birincil üretimi etkileyen temel faktörün PO4 olduğu, NO2, NO3, NH4 yükleri ile klo-a miktarı arasında direk bir ilişki olmadığı tespit edilmiştir. Tez çalışmasının ikinci kısmında Kuzeydoğu Akdeniz'de birincil üretime en fazla katkı yapan grup olan pikoplanktonun Göksu Nehri etki alanı ve etrafındaki dağılımı mevsimsel olarak hem su yüzeyinde hem de su kolonunda incelenmiştir. Mersin Körfezi'nin batısını, Göksu Nehri etki alanı ve verimsiz açık suları kapsayan 50 farklı istasyonda mevsimlik olarak yapılan izleme çalışmaları sonucunda su yüzeyindeki en düşük ve en yüksek piko-ökaryot, Synechococcus, Prochlorococcus, hetetrotrofik bakteri bolluğu (hücre/mL) sırasıyla 1-1,2x103, 0,6x103-9,7x104, 8x102-7,3x104  ve 3x104-58x104 arasında değişim göstermiştir. Piko-ökaryot bolluğu yalnızca  Göksu Nehri etki alanı içerisindeki istasyonlarda daha yüksek bulunmuş olup, açıklardan kıyılara doğru gidildikçe ortalama bolluk 1,4 kat azalmıştır. Fotosentetik pikoplankton içerisinde en baskın grup olan Synechococcus'un ortalama bolluğu ise kıyıdan açıklara doğru 1,2 kat artış göstermiştir. Ortalama Prochlorococcus bolluğu ise nehir etki alanı içerisindeki istasyonlarda açık sulardaki istasyonlara kıyasla 4 kat daha fazla tespit edilmiştir. Heterotrofik bakterilerin ortalama bolluğu kıyısal alanlardan açık sulara doğru 1,5 kat azalmıştır. Heterotrofik bakteriler pikoplankton kompozisyonundaki en baskın grup olarak tespit edilmiş olup, bolluklarının üreticilerin toplamına oranı 35 kata kadar ulaşmıştır. Tabakalaşmanın etkin olduğu ekim ve temmuz aylarında Synechococcus, Prochlorococcus ve bakteri bolluğu derin klorofil maksimum'da (DKM) artış gösterirken, piko-ökaryotların bolluğu genellikle derinliğe bağlı olarak azalmıştır. Temel bileşenler analizi sonucunda pikoplankton bolluğu ve kompozisyonunu mevsimsel değişimini etkileyen birincil faktörler sıcaklık, NO2+NO3 konsantrasyonu, Si konsantrasyonu ve derinlik olarak tespit edilmiştir. Bölgesel değişimi açıklayan birincil faktörler ise tuzluluk, PO4 konsantrasyonu, NO2+NO3 konsantrasyonu, Si konsantrasyonu ve derinlik olarak tespit edilmiştir.

Abstract:
Although the Northeast Mediterranean (NEM) is known as the most oligotrophic sea in the world, wide shelf basin are fed by nutrient rich rivers which lead to the highly eutrophic conditions. For that reason, understanding the effect of nutrients salts carried by rivers on the primary producer groups is significantly important for the determination of biological dynamics in the region. In the first part of this study, the amount of nutrient salt transported from Göksu River to the Mediterranean was determined and effect of Göksu River on the primary production was investigated by using satellite images. The annual NO2, NO3, NH4 and PO4 load carried by Göksu River to NEM was found as 33 tons/year, 2294 tons/year, 887 tons /year and 342 tons/year, respectively. Satellite images showed that the average chlorophyll-a (chl-a) concentration of was decreased from 0.25 mg/m3 to 0.10 mg/m3 indicating 2.5 folds decrease from river discharge area to offshore waters. When the relationship between nutrient load and the surface chl-a concentration was examined, PO4 load was found as the main factor affecting primary production in the region. On the other hand, there was no direct relationship detected between NO2, NO3, NH4 loads and surface chl-a concentration. In the second part of the thesis study, the distribution of picoplankton, which is the main contributing group to the primary production in the Northeast Mediterranean, has been analyzed seasonally both on the surface water and in the water column. Seasonal monitoring studies were conducted at 50 different stations covering Mersin Bay, Göksu River impact area and oligotrophic offshore waters. Minimum and maximum pico-eukaryotes, Synechococcus, Prochlorococcus, heterotrophic bacteria abundance (cell / mL) in the sea surface were found as 1-1.2x103, 0.6x103-9.7x104, 8x102-7.3x104  ve 3x104-58x104, respectively. Pico-eukaryotes abundance found to be highest at the Göksu River discharge area and their annual abundance was decreased by 1.4 folds from inshore to offshore waters. On the other hand, Synechococcus which is the most dominant group in photosynthetic picoplankton was increased by 1.2 folds from inshore to offshore waters. The average Prochlorococcus abundance was increased by 4 folds from the river impacted area to offshore area. The average abundance of heterotrofic bacteria was decreased by 1.5 folds from coastal areas to open water. Heterotrofic bacteria found as the most dominant group in the picoplankton composition, and the ratio of their abundance to the photosynthetic picoplankton has reached up to 35 times. While the abundance of Synechococcus, Prochlorococcus and bacteria increased in deep chlorophyll maximum (DKM) in October and July when stratification was effective, the pico-eukaryotes abundance was generally decreased with depth. As a result of principal component analysis, the primary factors affecting the seasonal variation of picoplankton abundance and composition were determined as temperature, NO2 + NO3 concentration, Si concentration and depth. Similarly, primary factors explaining the regional variation were determined as salinity, PO4 concentration, NO2 + NO3 concentration, Si concentration and depth.