Nutrient dynamics in coastal lagoons: Dalyan lagoon case study

Bu çalışma ile lagün sistemlerinde besi maddelerinin çevrimleri ile fiziksel-kimyasal ve biyolojik dönüşümlerin daha iyi anlaşılması ve bu şekilde modelleme için gerekli mekanizmaların ortaya konması amaçlanmıştır. Bu yolla balıkçılık ve tarihi ve turistik önemi açısından, seçilen lagünün sürdürülebilir yönetim ve kirletici kaynakların kontrolü çalışmalarına katkıda bulunulması hedeflenmiştir. Kıyı lagünleri bir bariyerle denizden ayrılmış, ancak denize bir ya da birkaç kanaldan bağlantısı olan, genellikle sığ su kütleleridir. Dökülen akarsular ve bağlı oldukları deniz koşullarına göre zaman zaman tatlı, zaman zaman da tuzlu veya acı su özelliği gösterirler. Kirletilmemiş kıyı lagünlerinin çok çeşitli su ürünleri ve özellikle balıklar için fevkalade uygun bir ortam oldukları bilinmektedir. Türkiye kıyı lagünleri konusunda zengin bir ülkedir. Dalyan Lagünü ve Küçükçekmece Lagünü ülkemizde çok bilinen lagünlere örnektir. Bunlardan Küçükçekmece Lagünü yoğun yerleşim alam içerisinde kalması sonucu önemli ölçüde kirletilmiştir. Dalyan Lagünü ise dünyaca ünlü caretta caretta kaplumbağalarının yumurtalarını bıraktığı Iztuzu sahillerine bitişiktir ve drenaj alam içinde hiç endüstiri olmaması, küçük yerleşimler olması ve geniş bir bölgenin ormanla kaplı olması sonucu halen büyük çapta bir kirliliğe uğramış olarak görülmemektedir. Ancak Çevre Bakanlığı tarafindan Özel Koruma Bölgesi olarak ilan edilen bu lagünün sürdürülebilir yönetim çalışmaları yapılmazsa, özellikle turizmin gelişmesi ile artan nüfus, ve tarımsal etkinliklerle, kısa sürede önemli ölçüde kirletilmiş lagünler sınıfına girebilecektir. Bu sebeplerden dolayı Dalyan Lagünü pilot çalışma alam olarak seçilmiştir. Ötrofikasyon, su ortamına dışarıdan fazla miktarda besi maddesi verilmesi sonucu, aşın miktarda alg gelişimi, tad ve koku problemleri, ışık geçirgenliğinin azalması, oksijen eksikliği gibi bir dizi değişimin olması ve bunun sonucu olarak ta su kütlesinin yararlı kullanımında istenmeyen değişiklikler meydana gelmesi olarak tanımlanmaktadır. Bu konuda son yıllarda oldukça çok araştırma yapılmıştır. Su kütlelerinde çok sayıda fiziksel, kimyasal ve biyolojik bileşenin ve prosesin etkileşim halinde olması nedeniyle bilgisayar modelleri ötrofikasyon çalışmalarında sıkça kullanılmaktadır. Bu modellerde genellikle nutrient çevrimleri, fitoplankton kinetiği ve çözünmüş oksijen etkileşim içinde olan sistemler olarak karşımıza çıkmaktadır. Bazı modeller ise daha yüksek trofik seviyeye sahip zooplankton ve balık gibi canlıları da içermektedir. Tezin 2. bölümünde nutrient çevrimleri, fitoplankton kinetiği ve çözünmüş oksijen ile ilgili literatür değerlendirilmekte ve 3. bölümde kıyı lagünlerinin tanımı ve sımflandırması yapılmaktadır. Kıyı lagünlerinin nutrient kaynak ve kuyuları ile trofik yapısı sunulmaktadır. Bölüm 4'te Dalyan Lagünü hakkında bu çalışmada kullanılan bilgiler, Bölüm 5'te ise yapılan izleme çalışmalarının ayrıntıları yer almaktadır. Dalyan Lagün sistemi, kanal sistemleri ve bu kanallara bağlı iki gölden oluşmaktadır. Kuzeyde Köyceğiz Gölü, güneyde ise Akdeniz sınır koşullarını oluşturmaktadır. Bu kanal ve göl sistemlerini birbirleriyle ve sınır koşullan ile olan ilişkilerini daha iyi anlayabilmek üzere 16 adet izleme istasyonu belirlenmiştir. Bu izleme istasyonlarından iki tanesi sınır koşulu teşkil etmesi bakımından denize çıkış ve Köyceğiz Gölü'nden kanala girişte teşkil edilmiş, diğer istasyonlar ise göllere girişlerde, göl içlerinde ve kanal boyunca seçilmiştir. Bölgede iki tabakalı akımın var olduğu daha önce yapılmış çalışmalarda belirtilmiştir. Bu nedenle, numuneler yüzey ve dip numunesi olmak üzere iki farklı derinlikten alınmıştır. Daha önce yapılan çalışmalar ve eldeki imkanlar değerlendirildiğinde bölgeye mevsimsel seferler yapılması uygun bulunmuştur. Bu amaçla bölgeye 3 sefer düzenlenmiştir. İlk sefer 30 Haziran- 1 Temmuz 1998, ikinci sefer 19-23 Nisan 1999, üçüncü sefer ise 17-19 Ağustos 1999 tarihleri arasında gerçekleştirilmiştir. Bu seferler arasında birinci ve üçüncüsü yazı, ikincisi bahan temsil etmektedir. İzleme sistemi planlamasında ötrofikasyon modellerinde kullanılabilecek verilerin toplanmasına ve uygun parametre seçimine özel önem verilmiştir. Çalışmanın amacına uygun olarak azot ve fosfor türleri ile ve çözünmüş silikat analiz edilecek ana parametreler olarak seçilmiştir. Bunlara fitoplankton kütlesini temsil etmek üzere klorofil-a ve Partiküler Organik Karbon parametreleri eklenmiştir. Sistemin hidrodinamik yapısının anlaşılması için sistemin geometrik özellikleri ile birlikte, tuzluluk ve sıcaklık gibi parametreler de yerinde ölçülmüştür. Aynca değerlendirmelere katkıda bulunacak besi maddesi çevrimlerini dolaylı olarak etkileyen pH, askıda katı madde, alkalinite, çözünmüş oksijen, BOİ5 parametreleri de ölçülmüştür. Yukanda bahsedilen parametreler için deneysel prosedürler ve deneysel çalışmalar sırasında karşılaşılan zorluklar sunulmuştur. Elde edilen bulgulara göre izleme çalışmasının sonuçlan Bölüm 6'da verilmekte ve tartışılmaktadır. Lagün sistemlerinde nutrient yüklerinin yanı sıra, hidrodinamik özellikler önem taşımaktadır. Bu açıdan, öncelikle sistemin hidrodinamik özellikleri, fiziksel parametreler; tuzluluk ve sıcaklık verileri, kullanılarak anlaşılmaya çalışılmıştır. Tuzluluk profillerinden tabakalaşma olduğu ve Lagün sistemine iki sınır koşulundan tatlı ve tuzlu su girişi olduğu görülmektedir. Deniz suyu sisteme baroklinik ve/veya barotrofik etkiler sonucu girmekte ve çoğunlukla alt tabakadan Köyceğiz Gölü'ne doğru ilerlemektedir. Buna karşın, Köyceğiz Gölü'nden sisteme giren tatlı su, deniz ve göl arasındaki su seviyesi farkından dolayı, kanal boyunca Akdenize doğru ilerlemektedir. Türbülans ve hidrolik sıçramalar sebebi ile alt tabakadaki tuzlu suyun, üstteki tatlı su ile arakesitte kanşması, üst ve alt suyun tuzluluklannın kanal boyunca değişmesine neden olmaktadır. Sonuç olarak, yüzey suyunun tuzluluk değerleri Köyceğiz Gölü'nden Akdenize doğru, tatlı su karakterinden acı su karakterine doğru değişirken, alt suyun tuzluluk değerleri, Akdenizden Köyceğiz Gölü'ne doğru azalmaktadır. Böylece sistemde yere göre tuzluluk değişimleri olduğu görülmektedir. Ayrıca sistem içinde deniz suyu ile tatlı su arasında tuzluluk değerlerine sahip acı su hakim olmaktadır. Tuzluluk değerleri meteorolojik ve hidrolik şartların değişmesiyle de değişmektedir. Yağış, buharlaşma, tatlı su girişleri gibi etkenler de tuzluluk değerlerinin sistem içinde değişim göstermesine sebep olmaktadır. Bu da tuzluluğun zamana göre de değiştiğini göstermektedir. Düşeydeki tuzluluk değerlerine bakıldığında bu değerlerin de her izleme istasyonunda ve her seferde farklılık gösterdiği görülmektedir. Sonuç olarak Lagün sistemi içinde mekan ve zamana göre değişen tuzluluk değerleri gözlendiği söylenebilmektedir. Sıcaklık yoğunluk profillerini etkilememekte, tabakalaşmayı tuzluluk kontrol etmektedir. Besi maddeleriyle ilgili sonuçlar değerlendirilirken hidrolik özellikler dikkate alınarak kanal ve göl sistemleri ayn ayrı ele alınmıştır. Kanallarda olduğu gibi göllerde de düşeyde tuzluluklar değişmektedir. Her iki göl için de yüzey suyu tuzlulukları, dip suyu tuzluluklarından daha düşük bulunmuştur. Ancak Sülüngür ve Alagöl, yüzeysel akış ve lagün suyu girişlerinin etkisiyle, farklı yüzey ve dip suyu tuzluluklarına sahiptirler. Lagün kanallarında zamana bağlı değişiklikleri görebilmek amacıyla kanalların üst ve alt tabakaları tam karışımlı bir reaktör gibi düşünülmüş, ve elde edilen sonuçlar istatistiksel değerlendirmeye tabi tutularak mevsimler arası değişimler yorumlanmaya çalışılmıştır. Baharda, yağışlarla yüzeysel akış artmakta ve karasal kaynaklardan kirleticilerin yüzeysel akış ve sızma yolu ile taşınımı önem kazanmaktadır. Dalyan Lagünü havzasında gübre uygulaması yaygındır. Bu sebeple, özellikle bahar aylarında, yayılı kaynaklarda gelen nirat azotu yükü daha yüksek bulunmaktadır. Bundan başka, oldukça yüksek ölçülen (400uM civarında) silikat konsantrasyonları, lagün sistemindeki toprak yapısının siltli olduğu düşünülürse, yağışlı mevsimde karadan taşınıma bağlanmaktadır. Mekana bağlı değişimleri görebilmek amacıyla da üst ve alt tabakalar dispersiyonlu piston akım gibi ele alınarak her bir ölçülen parametrenin kanallar boyunca değişimi için değerlendirmeler yapılmıştır. Sistemde bahar aylarında su kolonunda önemli ölçüde karışım olmakta, sisteme tatlı su girdileri artmaktadır. Bu nedenle ölçülen konsantasyonlarda büyük salınımlar olmakta ve kanal boyunca parametrelerin konsantrasyonlarında belli bir eğilim görülmemektedir. Bununla birlikte, yaz aylarında sistemde düşük akımlar ve güçlü bir tabakalaşma hakimdir. Yaz aylarında özellikle Dalyan Kasabasından gelen kirlilik yüklerinin etkisi kanal üzerinde Dalyan kasabasına en yakın istasyonda kendisini göstermektedir. Bu istasyonda ölçülen hemen tüm parametrelerin, mansabındaki diğer istasyonlara göre yüksek oluşu, bu istasyon civarında fitoplanktonlann da gelişimleri açısından gerekli olan besi maddelerinin daha çok olması sebebiyle, arttığım göstermektedir. Alagöl ve Sülüngür gölleri de ayrı ayrı değerlendirmeye tabi tutulmuştur. Sülüngür Gölü'nün dip sularında oksijen konsantrayonu Winkler Yöntemine göre ölçüm limitlerinnin altındadır (<0. 03 mg/L). Alıcı ortamlarda oksijen konsantrasyonunun düşmesi oksidasyon-redüksiyon potansiyelinin düşmesine sebep olmaktadır. Bu da sedimentten suya nutrient bırakılmasında önemli ve arttırıcı bir faktördür. Ölçülen toplam fosfor, toplam azot ve toplam çözünmüş fosfor değerlerindeki önemli artışlar Sülüngür Gölü sedimentlerinden suya azot ve fosfor türlerinin salındığını göstermektedir. Bu çalışmada, çözünmüş inorganik azot ve çözünmüş reaktif fosfor, partiküler organik karbon ve partiküler organik azot, partiküler organik karbon ve klorofil-a, partiküler organik azot ve klorofil-a parametrelerin birbirleryle olan ilişkileri de değerlendirilmeye çalışılmıştır. Teorik Redfield oram (C:N:P : 106: 16:1) ile lagün sisteminde bulunan oranlar karşılaştınlmıştır. Karşılaştırmalara dayanarak, Dalyan Lagünü sisteminde fosforun kısıtlayıcı olduğu düşünülmektedir. Ancak bu hipotezin bioassay testleriyle doğrulanması gerekmektedir. Birinci ve ikinci seferde yüzey sularında oksitlenmiş azot ve reaktif fosfor, toplam azot ve toplam fosfor konsantrasyonları arasında negatif ilişki bulunmuştur. Parametreler arasında böyle negatif ilişki bulunması yaygın değildir ve bu Dalyan Lagününün bir özelliğidir. POC:PON oranlan yüzey sularında birinci ve ikinci seferde sırasıyla 7.7 ve 5.2 olarak bulunmuştur. Her iki sefer birlikte değerlendirildiğinde ise POC:PON oram 6 .9'dur. Bulunan bu oranlar, C:N:P =106: 16 :1'den hesap edilen 106/ 16 = 6.6 oranına yakındır. Sonuç olarak bu lagün sisteminde yüzey sularında fitolankton biyokütlesinin çoğalması teorik değerlerle uyumludur. POC:PON oranlan, dip sulannda, birinci ve ikinci seferde sırasıyla 8.2 ve 7.2 olarak bulunmuştur. Her iki sefer birlikte değerlendirildiğinde ise POC:PON oram 7 .4'tür. Bu oran 6.6 oranında biraz yüksektir. Literatürde lagün sulanna ait bir sınıflandırma mevcut olmadığından, Dalyan Lagün suyunun kalitesi, mevcut ulusal standartlarla karşılaştınlmıştır. Buna ek olarak, trofık seviyesi ise, benzer ortamlarla ve OECD sımflandırmasıyla karşılaştınlarak belirlenmeye çalışılmıştır. Ülkemizde geçerli olan Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği'ne bakıldığında tatlı sular ve tuzlu sular için kriterler olmakla birlikte, acı sular için kriterler mevcut değildir. Bu nedenle lagün suyunun kalitesi seviyesini kabaca belirleyebilmek için yukanda sözü edilen kriterler kullanılmıştır. Yapılan değerlendirmeler sonucu lagündeki su kalitesi I. sınıf su kalitesine benzemekte ve su ürünleri yetiştirilmesine uygun gibi gözükmektedir. Ancak bu değerlendirmeler tatlı sular için geçerli olup uygulamada dikkatli olunmalıdır. Trofik değerlendirmeler ise OECD'nin göl sınıflandırmasına ve çeşitli deniz ve lagünlerde yapılmış çalışmalardan derlenmiş değerlere göre yapılmıştır. Ancak bu iki karşılaştırma oldukça farklı sonuçlar vermiştir. OECD sınıflamasına göre ortam oligotrofikten mezotrofiğe geçiş göstermekte, çeşitli deniz ve lagünlerle karşılaştırmada ise ötrofikasyon başlangıcında olduğu görülmektedir. Tuzlu sularda tür çeşitliliği ve baskın türler çok değişkendir. Dolayısıyla denizel ortamlann trofiksınınflandırmasının yapılması zordur. Yukarıdaki sonuçta bunu bir kere daha göstermektedir. Bu ortamlarda trofik seviyenin tahmini ancak ekolojik çalışmalarla, mevcut olan türlerin tek tek belirlenmesi ile mümkün olabilir. Trofik seviye arttıkça baskın olan türler değiştiğinden, ancak türlere bakılarak trofik seviyenin tahmin edilmesi mümkün olabilmektedir. Son olarak Bölüm 7'de tüm sonuçlar yorumlanmış ve gelecek çalışmalar için tavsiyelerde bulunulmuştur.