Browsing by Affiliation "Jūros tyrimų institutas / Marine Research Institute"
Now showing 1 - 20 of 52
Results Per Page
Sort Options
ETD Agrocenozių pakitimai, lemiami dirvožemio reakcijos ir maisto medžiagų =[Changes of agrocenosis depending on the soil reaction and nutrients]- The cumulative doctoral dissertation based on four peer-reviewed scientific publications presents the development of a tailor-made indicator set and the computer-aided user-friendly Indicator-based Sustainability Assessment Tool (InSAT). This study explores how the appropriate use of sustainability indicators, incorporation of environmental, social and economic aspects, can help to assess whether the coastal and marine management initiatives lead to a more sustainable development, and also enables evaluate the quality of the management process. The application of core and optional indicators highlights the strengths and weaknesses of the coastal management measures in different implementation levels. Moreover, the study analyses to what extent, how and when InSAT can be applied within a step-wise System Approach Framework (SAF) to support coastal management. Further, it is explored how other integrated approaches like ICZM, MSP, and Land/Urban planning can benefit from the tool which facilitates the dialogue between stakeholders, society and decision-makers.
1 ETD Assessment and impact of ice cover and future projections for the Baltic Curonian Lagoon[Kuršių marių ledo dangos vertinimas, poveikis ir ateities prognozės]This study, for the first time, presents comprehensive analysis of ice cover phenology, thickness distribution, as well as impact on the aquatic environment of the largest lagoon in Europe – the Curonian Lagoon. Combination of advanced remote sensing imaging techniques, conventional in situ observations, and numerical modelling techniques enabled the exploration of new approaches in the monitoring and forecasting of the ice cover. Using satellite data in the numerical modeling framework SHYFEM revealed the importance of high resolution ice observations for describing the physical processes during the ice cover season, such as circulation, water exchange capabilities, saltwater intrusions, water residence time, and suspended sediment dynamics. The incorporation of an advanced sea ice thermodynamic model in the modelling framework SHYFEM, together with remote sensing and ground observations, serve as an important tool for the analysis and representation of ice thickness over the whole lagoon surface, testing the impact of different climate change scenarios on the ice cover, and further improve the numerical description of this freshwater lagoon.12 ETD Assessment of the sediment transport in the Baltic coastal lagoon: the numerical modelling approach[Nuosėdų pernašos Baltijos jūros lagūnoje vertinimas taikant matematinį modelį]In this study the sediment transport mechanisms in the biggest lagoon in Europe, the Curonian Lagoon, with high river discharge and sediment loadings, were evaluated using numerical modelling. An already developed hydrodynamic model and sediment transport model were applied to the domain that represents the Curonian Lagoon. A new formula for particle settling velocity was developed and introduced into the model that allowed achieving good agreement between the modelled and measured values (40-72%). The formula is based on the findings that the organic material plays a crucial role in the system especially in the presence of cyanobacteria in high water temperatures. The model was applied for different scenarios and purposes, i.e., to calculate the sediment budget, show deposition patterns, and evaluate extreme events caused by strong winds. The analysis of all these results provided the first detailed overview of the status of the Curonian Lagoon environment, showing the important role of the Nemunas River and the influence of ice cover for the sedimentation processes in the lagoon. Moreover, the impact of the sediment resuspension in the Curonian Lagoon was evaluated and climate change scenarios were applied. Climate change projections revealed that the lagoon will accumulate more sediments in the future, forming three main accumulation zones: in the Nemunas Delta front, in the southern part of the lagoon and south of Klaipėda Strait. The developed model is a valuable tool for further analysis of the south-eastern coasts of the Baltic Sea, the Curonian Lagoon and other transitional environments as well.2 ETD Azoto apykaitoje dalyvaujančių bakterijų funkcinių genų įvairovė ir aktyvumas Chironomus plumosus lervose[Diversity and activity of functional bacterial genes involved in nitrogen cycling in Chironomus plumosus larvae]Chironomus plumosus lervos yra dažnai randamas makrozoobentoso organizmas įvairaus tipo vandenyse, įskaitant ir Kuršių marias. Šios lervos, kaip ir kiti vandens bei sausumos organizmai, sudaro su mikroorganizmais gyvybiškai svarbias sąveikas, vadinamas simbioze. Ši sąveika padeda apsirūpinti maistinėmis medžiagomis, atlieka apsaugines funkcijas, be to, manoma, kad gali prisidėti ir prie vykstančių biogeocheminių procesų – azoto ciklo (Stief, 2013). Azoto ciklo procesas susideda iš kelių pagrindinių etapų - azoto fiksacijos, nitritų redukcijos bei amonio oksidacijos už kuriuos yra atsakingi įvairūs funkciniai genai. Todėl, norint įvertinti chironomidų lervose esančių bakterijų potencialą vykdyti azoto ciklo virsmus, buvo atliekama realaus laiko polimerazės grandininė reakcija, kurios metu, naudojant skirtingus funkcinius DNR žymenis, kiekybiškai įvertintas bakterijų potencialas vykdyti atskirus azoto ciklo proceso etapus. Vykdant polimerazės grandininę reakciją atliktas reakcijos protokolo optimizavimas kiekvienam funkciniam genui. Optimizavus protokolą ir norint kiekybiškai įvertinti bakterijų potencialą vykdyti azoto ciklo proceso etapus, buvo naudojama DNR, kuri nurodo tiriamo geno gausumą, bei kDNR, kurios metu apskaičiuojamas tiriamo geno aktyvumas. Taip pat, norint įvertint Chironomus plumosus lervos mikrobiomą, atlikta 16S rRNR V3 regiono amplifikacija ir sekvenavimas. Šiame darbe tirti 3 mėginiai, kurių kiekvieną sudarė 4 Chironomus plumosus lervos, surinktos Kuršių mariose. Naudoti 4 funkcinių genų žymenys – nifH, kuris atsakingas už azoto fiksaciją, nirS bei nrfA, kurie atsakingi už nitritų redukciją, bei amoA, kuris naudojamas amonio oksidacijoje. Atliktos kiekybinės analizės metu ir naudojant DNR, buvo nustatyta, kad Chironomus plumosus lervoje gali vykti azoto fiksacija bei nitritų redukcija, bet amonio oksidacija – ne. Apskaičiuotas skirtingų funkcinių genų gausumas 1 grame lervos naudojant nirS geną yra 321,65 × 106 ± 24,8 × 106, nifH geną 16,88 × 106 ± 0,45 × 106, o mažiausiai nrfA geną - 0,25 × 106 ± 0,09 × 106. Atlikus realaus laiko polimerazės grandininę reakciją naudojant kDNR, pastebėta, kad genų aktyvumas buvo ženkliai mažesnis nei gausumas - vidutinis nirS geno kopijų skaičius 1 grame lervos 38,82 × 106 ± 11,66 × 106, nifH geno 0,09 × 106 ± 0,03 × 106, o mažiausiai nrfA geno 0,05 × 106 ± 0,02 × 106. Atlikus lervoje esančio mikrobiomo 16s rRNR V3 regiono sekvenavimą buvo identifikuoti pagrindiniai bakterijų tipai - Firmicutes (38,02%), Bacteroidetes (23,93%), Proteobacteria (23,08%) bei Actinobacteria (12,31%). Nors ir nedideliais kiekiais, tačiau buvo identifikuotos bakterijų šeimos, kurios gali vykdyti ne tik azoto fiksaciją bei nitritų redukciją, tačiau ir amonio oksidaciją. Apibendrinant tyrimo metu gautus rezultatus, galima teigti, kad atliekant kiekybinę funkcinių genų analizę realaus laiko polimerazės grandininės reakcijos metodu, svarbu optimizuoti reakcijos protokolą, atkreipiant dėmėsį į reakcijos specifiškumą ir efektyvumą, bei parinkti tinkamus mėginių skiedimus. Įvertinus Chironomus plumosus lervoje esantį mikrobiomą, buvo nustatyta, kad simbiontinės bakterijos turi potencialą vykdyti azoto ciklo procesus, tokius kaip azoto fiksaciją bei nitritų redukcija.ETD Baltijos jūros povandeninių rifų kartografavimas naudojant rekreacinio tipo šoninio skenavimo sonarą[Baltic Sea underwater reefs mapping using a recreational side-scan sonar]master thesisGardauskas, Simonas2022-06-06Rifai neatskiriama Baltijos jūros ekosistemos dalis. Šių rifų svarbą ir apsaugos nuostatas apibrėžia Europos sąjungos Tarybos direktyva 92/43/EEB, kurios įpareigota Lietuva LR aplinkos ministro 2015-07-08 įsakymu Nr. D1-530 įsteigė talasaloginį draustinį ir Baltijos jūros rifus priskyrė NATURA 2000 saugomoms teritorijoms. Pagal Buveinių Direktyvą ES šalys narės įsipareigoja imtis priemonių, kurios turi palaikyti arba atstatyti gerą Europos svarbių buveinių būklę, o Lietuva dar nėra atlikusi išsamaus rifų kartografavimo ir šiuo metu rengia jo stebėjimo charakteristikas. Kadangi priekrantės zonoje (nuo 1 iki 10 m izobatos) po vandeniu gausu didelių riedulių, kurie kai kuriais atvejais gali kyšoti iš vandens, todėl ši zona didesniems tyrimų laivams nepasiekiama, nuotoliniai metodai limituoti dėl prasto Baltijos jūros vandens skaidrumo, o įvairaus pobūdžio distanciniu būdu valdomos profesionalios tyrimo priemonės, yra labai brangios. Todėl viena dinamiškiausių kranto zonų yra menkai ištirta, o rifų būklė, kuriuos Lietuva yra įsipareigojusi saugoti nėra žinoma. Šio darbo tikslas – įvertinti rekreacinio tipo šoninio skenavimo sonaro panaudojimo galimybes Baltijos jūros rifo, ties Olando kepurės skardžiu, kartografavimui. Tyrimo objektas – Baltijos jūros priekrantės zonos ties Olando kepurės skardžiu dugnas. Tyrimo medžiaga buvo surinkta dviejų lauko tyrimo metu, nardant ir skenuojant dugną sonaru, vėliau duomenys buvo apdorojomi ir analizuojami skirtingais būdais ir metodais: naudoti interpoliavimo metodai, regresinio sprendimų medžio analizė, statistiniai vidurkių palyginimai ir ribinių verčių nustatymas, grafinės analizės dalis. 4 Galima teigti, kad rekreacinio tipo sonarai gali būti taikomi moksliniuose tyrimuose, vidutiniškai kas 1,7 m buvo užfiksuoti gylio pokyčiai, kurie leido išskirti du pagrindinius dugno tipus – smėlynus ir akmenynus (identifikuojamus kaip rifus). Panaudoti interpoliavimo IDW ir Kriging metodai atskleidė, kad batimetrinio žemėlapio sudarymui Kriging ir IDW interpoliavimo reikšmių vidurkis statistiškai reikšmingai skyrėsi nuo echogramuose fiksuotų reikšmių, bet mažesnį skirtumą turėjo IDW interpoliavimo metodas, todėl jis laikomas tinkamesniu analizuojamos vietos batimetrinio žemėlapio sudarymui. O sudarytas sprendimų medis leido nustatyti dugno tipo ryšį su gyliu. Labiausiai išsiskyrė smėlis, kai nuolydžio reikšmė <89,98, o šiurkštumo indeksas turi ryšį su akmenynu, indeksui esant <0,3495 arba >= 0,5455 akmenynas buvo nustatytas 98 % tikslumu. Pritaikius transektų planą kaip x ir y plokštumą, o skersinius kranto profilius kaip z, buvo sudarytas rifų pasiskirstymo žemėlapis, kuris buvo palygintas su Baltijos jūros geologiniame atlase užfiksuoto rifo ribomis, paaiškėjo, kad dabartiniame žemėlapyje rifų kiekis yra 35 procentais didesnis ir didžiausias skirtumas matomas, aukštojoje priekrantės zonoje. Priekrantės zonoje naujai pažymėtame rife, anksčiau vykdant lauko tyrimus buvo fiksuoti keli saugomos rūšies raudondumbliai Furcellaria lumbricalis.ETD Biogeochemical interactions among benthic macrofauna, microbial communities and macrophytes in eutrophic coastal lagoons[Sąveika tarp dugno bestuburių, makrofitų ir mikroorganizmų ir jos vaidmuo eutrofinėse lagūnose]Surface sediments are interesting spots to analyze the paradigm of biodiversity and ecosystem functioning due to the multiple physic and chemical gradients that shape the interactions among microbial communities, macrofauna and primary producers. Sediments receive large inputs of organic matter and are sites of intense biogeochemical processes, mediated by microbial communities and facilitated by macrofauna, ultimately resulting in nutrients uptake by benthic primary producers or their recycling to the water column. The relationship between diversity and ecosystem functioning was analyzed at different spatial scales in the benthic compartment of two shallow eutrophic lagoons, the Curonian Lagoon (Lithuania) and the Sacca di Goro (Italy). Special attention was given to the benthic nitrogen (N) cycle, due to the critical role of this element in aquatic ecosystem functioning and to the complex regulation of its various oxic and anoxic reactions, carried out by diverse microbes and strongly influenced by macrofauna and primary producers. Investigations were carried out at different spatial scales included whole lagoon (macro-scale) as well as single macrofauna individuals and holobionts’ microbiomes (micro-scale). At the two lagoons the benthic functioning was evaluated by quantifying rates of whole system respiration and production via gas exchange, nutrient cycling and exchange at the sediment-water interface. Multivariate statistical analyses were used to reveal the interactions between the dominant macrofauna species and net solute fluxes and speculate about underlying processes. Such approach allowed to reconstruct how different macrofauna functional groups shape benthic N cycling in different macro areas of the Sacca di Goro, and determine net loss, net recycling or different level of coupling between processes (e.g., ammonification and nitrification, or nitrification and denitrification). In the Curonian Lagoon the whole scale approach was used to verify whether macrofauna act as a natural buffer against redox-dependent phosphorus recycling during short-term events of oxygen shortage. Manipulative experimental approaches addressed specific processes at the microscale, in sediments colonized by different macrofauna functional groups, and along gradients of density. Such approaches included intact or reconstructed sediment incubation, metabolic measurements of single macrofauna individuals, and the use of 15N-labeled inorganic N forms to measure specific microbial transformations (denitrification, anammox, nitrate ammonification, N-fixation) in sediments or in macrofauna microbiota. Moreover, molecular tools were used to analyze microbial diversity (16S rRNA metabarcoding) and activity (marker genes and transcripts) in holobionts. Three organisms that are abundant in the Curonian lagoon were considered: the burrowing larvae of Chironomus plumosus, the filter feeder bivalve Dreissena polymorpha and the phytophagous gammarid Pontogammarus robustoides. Results suggest that in the Sacca di Goro lagoon macrofauna play an important role, in regulating N transformations. However, its importance also depends on the prevailing environmental factors (i.e., salinity, hydrodynamics and background nutrient concentrations). Whereas in the Curonian Lagoon bioturbation did not significantly affect the nutrient metabolism and the stability of reductive-oxidative reactions during anoxia events. Molecular studies revealed that Chironomid larvae burrows are hot-spots of microbial communities involved in N cycling and that these organisms, via bioirrigation, significantly enhance both the recycling of ammonium and N removal via denitrification. Mussels primarily enhance the recycling of N to the water column, both via direct excretion and by stimulating dissimilatory nitrate reduction to ammonium. The latter is likely an effect of mussel’s biodeposits. For these two organisms the quantification of functional genes showed a significantly higher potential for microbial denitrification, nitrate ammonification and N2-fixation in macrofauna as compared to the surrounding environment. As chironomid and dreissenid densities in eutrophic lagoons are large, animals-associated microbes may account for a substantial (and so far, overlooked) N import and recycling. P. robustoides was finally demonstrated to have an important role in the survival of Chara contraria in the eutrophic Curonian Lagoon. The gammarid facilitates C. contraria via active grazing on the macroalgaeassociated epiphytes combined with ammonium excretion, thus supporting the growth of the characeans.7 ETD Biologinių apaugų formavimasis ant natūralų ir dirbtinių substratų Varėnos rajono ežeruose[Biofouling formation on natural and artificial substrates in Varėna district lakes]master thesisSausaitytė, Greta2021-06-09Vandens organizmų biologinių apaugų pasiskirstymas, palyginti su jų buveine, yra labai svarbus ekologijai ir suteikiantis pradinę įžvalgą apie vietos savybes, reguliuojančias populiacijas ir sankaupas. Šio tyrimo tikslas yra nustatyti biologinių apaugų gausumą, įvairovę ir pasiskirstymą ant dirbtinio ir natūralaus substrato penkiuose Varėnos rajono ežeruose. Tyrimo objektas gėlavandeniuose ežeruose įsikūrusios makrozoobentoso rūšys. Įgyvendinti darbo tikslą, buvo paruošti du skirtingi substrato tipai (natūralus iš medžio bei dirbtinis iš betono trinkelės) ir patalpinti ežerų dugne keturiems mėnesiams, o ištirti, kokios rūšys apauga substratus, pasirinktose vietose sutrinkti mėginiai laboratoriniam tyrimui. Tirtų ežerų vietose nustatyti 23 makrozoobentoso taksonai, kurių turtingumas ir individų gausumas skyrėsi tarp dirbtinių ir natūralių substratų tiek laiko tiek ežero atžvilgiu. Pagal sutinkamumo dažnio bendras vertes dažniausios makrozoobentoso rūšys buvo Dreissena polymorpha, Theodoxus sp., Psephenus sp., Bithynia tentaculata, Cyrnus flavidus, Caenis ungulata ir Limnephilus intricatus, o 8 rūšys randamos tik dirbtinuose ir 3 tik natūraliuose substratuose. Naudojant statistinę duomenų analizę nustatyta, kad didžiausias makrozoobentoso gausumas buvo dirbtiniame (1505 ind.m-2), o mažesnis natūraliame substrate (1008 ind.m-2). Daugiausia biologinių apaugų rasta Glūko ežero substratuose, o mažiausios vertės – Mergežerio ežero substratuose. Analizuojamų substratų tipų atveju laikas paveikė rūšių turtingumą bei gausumą ir buvo nustatytas bendras makrozoobentoso rūšių reprodukcijos laikas, kurio trukmė buvo nuo eksperimento pradžios (pirma mėginių ėmimo savaitė, birželio mėn. pradžia) iki 8 mėginių ėmimo savaitės (liepos pabaigos). Įvertinus aplinkos veiksnių įtaką makrozoobentoso rūšių paplitimui ir gausumui Varėnos rajono ežeruose nustatyta, kad ne tik substrato specifika, bet ir supantys aplinkos veiksniai, tokie kaip didelis ežero plotas, gylis ir miškingumas daro įtaką bendram makrozoobentoso taksonų skaičiui ir individų gausumui. Tyrimo rezultatai parodė, jog dirbtinių substratų struktūrų veikimas gali būti siejamas su bendru biologinių apaugų procesų poveikiu, įskaitant ir skirtingus abiotinius veiksnius.1 ETD Blue mussel cultivation in the Baltic Sea economic and mitigation potential in mesohaline coastal waters[Valgomųjų midijų auginimas Baltijos jūros vidutinio druskingumo pakrantės vandenyse: ekonominis potencialas ir vandens kokybės gerinimo galimybės]Mussel farming, represents an environmentally friendly alternative for a high quality protein source and can at the same time be a measure to remove excess nutrients and improve the water transparency in eutrophic coastal waters. As such, it is considered a promising “blue growth” potential and a supportive internal mitigation measure within the EU Water Framework Directive (WFD). This study provides a comprehensive analysis of the different potentials of Mytilus spp. cultivation along the salinity gradient (7-17 PSU) of the German Baltic Sea coast. A combination of field experiments and model approaches revealed the economic feasibility and the mitigation potential of mussel farming regarding different biotic and abiotic environmental factors. A special focus was set on mesohaline coastal waters with low salinity levels (7-10 PSU), which place special demands on mussel farming practice. Here, two small scale pilot mussel farms were established to evaluate their effectiveness as a mitigation measure and to estimate potential environmental risks. Further stakeholder based tools were tested to support the implementation of coastal mussel cultivation within the WFD. Therefore, different stakeholder workshops were conducted to visualize the perception of sea-based mitigation measures in general and different mussel farming scenarios in detail. Our results showed that commercial blue mussel cultivation can only be economically profitable at salinities > 10 PSU and if mussels are sold for human consumption and marketed organically and locally. The mitigation and depletion potential of mussel cultivation depends on mussel growth and the amount of biomass that is cultivated in combination with the prevailing environmental factors. However, since mussel growth is closely coupled to the salinity level, mussel cultivation in low saline environments leads to lower improvement efficiencies. Our results also showed that participatory tools for expert and non-expert stakeholders are valuable tools to communicate and prevent misinformation during the discussion and implementation of new supportive internal mitigation measures.4 ETD Change in land use and land cover of Lithuanian coastal zone: classification methods comparison and assessment[Žemėnauda ir žemės paviršiaus kaita pajūrio krašte: klasifikacijos metodų palyginimas ir vertinimas]This research examines the physical and environmental processes that affect and alter the land use and land cover (LULC) of areas of the Earth’s surface. Some of these changes are anthropogenic, instigated by humans either using the land for new activities or as a result of management policies. Methods are developed so that new technologies can be used to monitor these changes in real-time or for comparison over longer periods of time. The methods are general, but here are applied to two chosen areas formed by, firstly the coastal area of the Curonian Spit and then the continental part of the Lithuanian coastal zone, forming two case studies or test zones. These areas are particularly interesting to study since data is available for the period pre and post-1990 when the political situation changed, heralding new environmental, forest management, urban planning and management practices in the test zones. This research was carried out utilising remote sensing techniques and comparisons have been made between two methods for retrieving or evaluating LULC, each checked against ground truth data, in order to find the most suitable way to establish geographic details. Specifically, for each patch of land within the test zone, the type of cover was categorised as cropland, arable, sand, forest, artificial, water or grassland as determined using remote sensing Landsat images over the period 1989–2017. An assessment of the accuracy of this new analysis was then compared with Google Earth, other images and in situ data, to produce a high level of confidence in the evaluations. Results are displayed graphically by extracting the levels of the different types of land cover where some areas remained unchanged over a period of almost thirty years while others were subjected to the significant transformations. The forestation of moving dunes, the human impact on the area and wider changes in the environment are all discussed. The results demonstrate how remote sensing and GIS methods can be used as an important tool for planners, dispensing with the need for costly field trips to establish up-to-date data on land cover change and use.ETD Cheminių elementų bioakumuliacija Baltijos ir Arkties regionų jūros paukščių plunksnose[Bioaccumulation of chemicals in feathers of seabirds in the Baltic and Arctic regions]Vis dažniau susiduriama su sunkiųjų metalų ir kitų elementų tarša ne tik aplinkoje, bet ir gyvuosiuose organizmuose. Kadangi paukščių plunksnos gali būti kaip bioindikatoriai taršai tirti, šiame tyrime pasirinktos trys paukščių rūšys, kurių plunksnose buvo tiriamos sukauptos sunkiųjų metalų ir kitų elementų koncentracijos, taip įvertinant ir elementų bioakumuliaciją skirtingose buveinėse ir regionuose. Tyrimui pasirinktų vandens paukščių rūšių – ledinės anties, rudakaklio naro ir didžiojo kormorano – maitinimosi ir gyvenamosios teritorijos yra skirtingose geografiniuose regionuose. Ledinių ančių ir rudakaklių narų jaunikliai maitinasi Arkties regione, o didžiųjų kormoranų jaunikliai – Baltijos regione. Šio tyrimo tikslas buvo nustatyti ir palyginti skirtinguose regionuose besimaitinusių jūros paukščių plunksnų sunkiųjų metalų koncentracijas, taip įvertinant ir regionų užterštumą. Tyrimui surinkti plunksnų mėginiai iš 81 individo. Plunksnų mėginiai buvo apdoroti azoto rūgštimi ir vandenilio peroksidu, ir išmatuoti su indukuotai sužadintos plazmos spektrometru (ICP-MS). Rezultatai parodė, jog Baltijos regiono jūroje ir Kuršių mariose besimaitinančių didžiųjų kormoranų jauniklių plunksnos statistiškai reikšmingai skirėsi pagal Ar, Se ir Mn koncentracijas. Baltijos jūros kolonijos kormoranų plunksnose nustatyta didesnė elementų įvairovė. Analizuojant Arkties regiono paukščius, rudakaklių narų plunksnose buvo nustatytos aukštesnės Pb, Zn, Ni ir Hg koncentracijos negu ledinių ančių jauniklių plunksnose; taip pat aukštesnės δ 15N vertės rudakaklių narų plunksnose reprezentavo aukštesnį mitybinį lygmenį lyginant su ledinėmis antimis. Analizuojant sukauptas elementų koncentracijas pagal amžių ir lytį, ledinių ančių plunksnos nustatytas didžiausias skirtumas tarp patinų ir jauniklių. Lyginant taršą sunkiaisiais metalais pagal regioną, nustatyta jog didžiausia elementų įvairovė ir aukštesnės koncentracijos nustatytos Arkties regione, tai galėjo lemti skirtingos šių paukščių maitinimosi buveinės.2 ETD Comparative study of ecosystem services provided by two coastal lagoons in relation to their hydrodynamic features[Dviejų pakrančių lagūnų hidrodinaminės savybės ir jų teikiamų ekosisteminių paslaugų palyginimas]All over the world, coastal lagoons can differ in size, geomorphology, hydrodynamics, climatic conditions, etc. while being productive ecosystems in common. Therefore, studying the behavior of these ecosystems by assessing the ecosystem services (ES) they provide is a key to coastal lagoon management and decision-making. This research represents a comparative study of two different coastal lagoons, located respectively in the Atlantic Ocean and in the Baltic Sea. The saline water body, the Oualidia lagoon, despite its small size of only 4 km², provides life and sources of income to the surrounding communities, which makes it an attractive study site for the present research. While the nearly freshwater Curonian lagoon, the largest one in Europe, covers an area of up to 1584 km² is also rich in terms of ES. This comparative research is divided into three main parts, starting with (1) investigating the hydrodynamics of the study sites. (2) An expert-based scoring method was applied to assess the scores of ES in the coastal parts of the study sites for each of the CORINE land-cover classes (CLC). Then, (3) assessing and mapping the ES flow of 13 selected ES in the aquatic areas of both study sites.14 1 ETD Cyanobacteria as a source of bioactive metabolites: their potential application in biotechnology and environmental impact[Melsvabakterės kaip bioaktyvių metabolitų šaltinis: potencialus pritaikymas biotechnologijoje ir poveikis aplinkai]This work presents a comprehensive study on the diversity and occurrence of cyanobacteria and their secondary metabolites in the Curonian Lagoon and coastal Baltic Sea. In the study, the ecological and socioecological significance of toxic cyanobacteria blooms as well as the biotechnological potential of cyanometabolites were explored. Phytoplankton analyses of samples collected in the Curonian Lagoon showed frequent occurrence of Aphanizomenon, Dolichospermum/Anabaena, Microcystis, Planktothrix and Woronichinia genera. Of these, Dolichospermum/Anabaena, Microcystis, and Planktothrix agardhii were confirmed by genetic methods as potential MCs producers. The assessment of water quality based on cyanobacteria parameters in the recreational areas of the Lithuanian Baltic Sea coast and Curonian Lagoon indicated a low probability of adverse health effects, with a higher risk in the southernmost part of the Curonian Lagoon. As these two systems are interconnected, the dynamics and structure of cyanobacteria in the Curonian Lagoon have significant impact on diversity and concentrations of cyanotoxins in the coastal areas of the sea. During the comprehensive studies of field samples collected in the Curonian Lagoon, 119 cyanometabolites representing eight different classes of the compounds were detected. Cyanopeptolins and microcystins were found to be most structurally diverse class of cyanopeptides. The observed diversity and considerable variation in rare and potentially new microcystin variants may indicate the presence of different cyanobacteria chemotypes in the lagoon. Bioactivity screening of phytoplankton samples from the Curonian Lagoon confirmed pharmaceutical potential of aquatic microorganisms. The samples were active against antibiotic resistant clinical and environmental bacteria strains, they inhibited serine proteases and reduced the viability of the T47D human breast adenocarcinoma cells.7 ETD Distribution, bioaccumulation, and ecotoxicological effects of emerging pollutants in aquatic ecosystems[Naujų teršalų sklaida, bioakumuliacija ir ekotoksikologinis poveikis vandens ekosistemose]The alarming increase of emerging pollutants like pharmaceuticals, personal care products, nanoplastics, and microplastics in aquatic ecosystems is a rising threat to water quality and marine organisms. This study examines the occurrence, distribution, bioaccumulation, and ecotoxicological impact of pharmaceutical, personal care product, nanoplastic, and microplastic pollutants across diverse aquatic ecosystems. A range of techniques were used for analysis, including high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, thermogravimetric analysis, micro-Raman spectroscopy, asymmetrical flow field-flow fractionation, optical microscopy, and acute toxicity test. Particles of nanoplastics and microplastics were detected in Urmia Lake, one of the largest salt lakes worldwide, located in Iran. Moreover, a total of 15 human pharmaceuticals and personal care products were discovered in fish and shrimp samples from four distinct markets, and in wastewater from locations in Latvia and Lithuania. Besides, a high concentration of microplastic particles was found in mussels (Mytilus spp.) from Svalbard, Norway. Laboratory tests were conducted using Daphnia magna as a model organism to evaluate the ecotoxicological implications of triclosan, caffeine, nanoplastic, and microplastic pollutants. Acute toxicity tests demonstrated a high mortality level in Daphnia magna exposed to a mixture of triclosan, caffeine, nanoplastic, and microplastic contaminants, highlighting the intricate challenges of assessing ecotoxicological risks. Compelling evidence was provided by the findings, showing the pervasive presence, distribution, and bioaccumulation of these emerging pollutants, as well as their harmful effects on aquatic ecosystems. They underscore the urgent need for comprehensive strategies to mitigate the release of pharmaceutical, personal care product, nanoplastic, and microplastic pollutants into aquatic ecosystems and safeguard the health of water bodies and marine organisms. This study also underscores the complexities of ecotoxicological risk assessment, indicating the necessity for more investigation that can account for interactions among triclosan, caffeine, nanoplastic, and microplastic pollutants.32 ETD Dugno bendrijų struktūra besitraukiančio ledyno pakraštyje vakarų Svalbarde, Arktyje[The structure of benthic communities on the edge of the retreating glaciers in western Svalbard, Arctic]Šio darbo tikslas buvo nustatyti tirpstančio ledyno poveikyje esančių sublitoralės makrozoobentoso bendrijų struktūros dėsningumus vakarų Svalbardo įlankose. Darbo metu, iš vakarų Svalbardo įlankose surinktos 3h trukmės vaizdo medžiagos buvo sukurtos 148 vaizdo įrašų mozaikos iš kurių, pasitelkus Arkties floros ir faunos taksonomijos ekspertų pagalbą, buvo identifikuoti 33 biologiniai ir biofiziniai požymiai. Pagal identifikuotus biologinius ir biofizinius požymius, kurie darbe taip pat įvardijami kaip morforūšys, buvo lyginamos Isjordeno ir Hornsundo fjordų įlankos esančios ledyno tirpsmo zonoje (Borebukta, Burgerbukta) su įlankomis esančiomis laisvoje nuo ledynų zonoje (Gipsvika, Adriabukta). Gauti rezultatai parodė, jog Adriabuktos, Burgerbuktos, ir Gipsvikos įlankose dominuoja iš dalies judrūs filtratoriai, o Borebuktoje dominuoja judrūs organizmai bei maitėdos. Didžiausius skirtumus tarp įlankų nulemia 8 tyrimų rajone dominuojančios morforūšys: Ceriantharia, dvigeldžiai, Sabellidae, ofiūros, bioturbuojančios kirmelės, krevetės, samangyviai Alcyonidium sp. ir Bryozoa undet individai. Burgerbuktos (54 ± 84 ind. trans-1), Adriabuktos (49 ± 68 ind. trans -1) ir Gipsvikos (25 ± 34 ind. trans-1) įlankose dominuoja daugiašerės Sabellidae, įlankose sudarydamos > 50 % bendro santykinio individų gausumo įlankoje, o Borebuktoje – ofiūros (76 ± 169 ind. trans-1), sudarydamos 78,4 % bendro santykinio individų gausumo įlankoje. Nustatyta, jog įlankos pagal bendrijas skiriasi tarpusavyje (Global ANOSIM R: 0,758; p = 0,001), o tirpstančio ledyno zona lemia didesnius skirtumus (Global ANOSIM R: 0,501; p = 0,001), nei Isjordeno ir Hornsundo fjordų geografinė padėtis (Global ANOSIM R: 0,398; p = 0,001). Pagal morforūšių dominavimą įlankų transektose buvo išskirtos 4 bendrijos: Sabellidae, bioturbuojančios kirmelės, samangyvių ir dvigeldžių bendrija, bei ofiūrų bendrija.ETD Evaluation of macrozoobenthos species sensitivity and application of Benthic Quality Index for the seabed status assessment of the south-eastern Baltic sea[Makrozoobentoso rūšių jautrumo vertinimas ir Bentoso kokybės indekso taikymas vertinant pietrytinės Baltijos jūros dugno ekosistemų būklę]This study provides the analysis of the macrozoobenthos species sensitivity values and application of Benthic Quality Index (BQI) for the assessment of the south-eastern part of the Baltic Sea. The numerical sensitivity concept and its use in BQI were tested for different depths, macrozoobenthos communities and types of anthropogenic disturbance. The BQI was validated against total nitrogen, total phosphorus and chlorophyll concentrations, and the dynamics of macrozoobenthos sensitivity groups was used to characterise water quality class boundaries for the coastal waters. The specificity and sensitivity of the BQI was assessed using the non-parametric Signal detection theory method and its performance in relation to eutrophication parameters was tested for the open coastal waters and plume of the Curonian Lagoon. Additionally, the detailed recommendations for the coastal water status assessment in the southeastern part of the Baltic Sea were provided.- One of the unique places in Europe in both environmental and cultural terms is the Curonian Spit – a massive sandy barrier separating the Curonian Lagoon from the Baltic Sea. Straddling both the Lithuanian and the Russian parts, the Spit is included into the UNESCO list of cultural heritage monuments. From the geological point of view, it is still an “alive” environment dominated by aeolian deposits. Detailed investigations of the Dead (Grey) Dunes massif along the Lithuanian part of the Spit using ground-penetrating radar (GPR) and magnetic susceptibility (MS) surveys, supported by radiocarbon ( 14 C) chronological framework of paleosols and infrared optically stimulated luminescence (IR-OSL) ages of sand horizons, have advanced understanding of aeolian landscape evolution. The detailed analysis of the received data did not allow distinguishing separate soil-forming generations and supported the idea of only one long continuous period of permanent formation of palaeosols. According to the data of palaeodynamic reconstructions carried out in the Dead (Grey) Dunes massif, mid-Holocene phase of dune activity was of a local character and likely did not exceed several centuries. GPR surveys enabled a series of paleogeographic reconstructions of the massif for different time intervals of its evolutionary history.
ETD Food web of the Lithuanian Baltic Sea coastal zone: structure and organic matter flows[Mitybos tinklas Baltijos jūros Lietuvos priekrantėje: struktūra ir organinės medžiagos srautai]This dissertation is based on a reconstruction of the food web in the Lithuanian Baltic Sea coastal zone. The results provide a possibility to evaluate the role of various organisms, including seasonally present fishes and waterbirds, and on the ecosystem functioning in general. Analysis of stable carbon and nitrogen isotope ratios revealed the contribution of the Curonian lagoon outflow to the food web compartments along the coastal zone. Moreover, stable sulfur isotope ratios were proved to serve as an effective supplement to stable carbon and nitrogen isotope ratio analysis for trophic studies in the coastal Baltic ecosystem, including diet assessment of wintering marine birds. The ECOPATH food web model revealed the structure of the coastal zone for the period of 2000-2010. The model results indicated net heterotrophy of the coastal ecosystem and allowed to estimate organic matter flows. The most important functional groups are piscivorous birds, pike-perch, nectobenthos and mesozooplankton. Relationship between stable nitrogen isotope ratios of consumers and trophic levels estimated by the ECOPATH model confirmed the relevance of both methods applied to the analysis of the Baltic Sea coastal zones.1 ETD Fosforo junginių patekimo į paviršinius vandenis vertinimas, taikant skirtingas agropriemones[Estimation of phosphorus compounds in surface water using different soil and crop management practices]Darbe išanalizuoti archyviniai erozijos stacionarų duomenys ir 2019 m. vasarą vykdyti eksperimentai Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro (LAMMC) Vėžaičių filialo dvejuose dirvožemio erozijos stacionaruose su skirtingo statumo 7–9° ir 9–11° kalvų šlaitais. Dirvožemis – menkai ir vidutiniškai eroduotas balkšvažemis (Albeluvisol). Kiekviename stacionare tirtos dvi skirtingos agropriemonės – lauko augalų (javų) sėjomaina su juoduoju pūdymu ir netręšiamas ir nenaudojamas žolynas. Tyrimo metais stacionaruose auginti žieminiai miežiai, žieminiai kviečiai bei daugiamečių varpinių žolių mišinys (žolynas). Išanalizavus trijų metų archyvinius erozijos stacionarų tyrimo duomenis, nustatyta, kad fosforo junginių netekimas iš agroekosistemos dirvožemio priklausė nuo kalvos šlaito statumo ir jame augusių augalų. Su nuotėkiu nuo 9–11° kalvos šlaito netenkama ~3 kartus daugiau fosfatų (PO4) (0,40 mg l-1) nei nuo mažesnio statumo 7–9° šlaito (0,15 mg l-1). Fosfatų (PO4) nuostoliai su šlaitu nutekėjusiu vandeniu ~2 kartus didesni šlaite padengtame sėjomainos augalais (0,37 mg l-1), kur kasmet atliekamas žemės dirbimas, nei šlaite padengtame daugiametėmis žolėmis (0,18 mg l-1). Tyrimai atlikti 2019 metais parodė, kad gausių kritulių (15,70 mm) metu mažiausias (3,00 l ) nutekėjusio vandens kiekis buvo 7–9° kalvos šlaite, kuriame augo daugiametės žolės, o didžiausias (230,00 l) nuotėkis nustatytas 9–11° kalvos šlaite, kuriame augo sėjomainos augalai. Fosfatų (PO4) nuostoliai 9–11° šlaite užimtame sėjomainos augalais sudarė 0,32 mg l-1 ir buvo 28 % didesnis nei to paties statumo šlaite, kuriame augo daugiametės žolės. Su nuotėkiu daugiausia nuplauta dirvožemio (242,0 kg) ir judriojo fosforo (P2O5) (207,0 mg kg-1) nuo statesniojo (9–11°) kalvos šlaito, kurio dirvožemis lengvos granuliometrinės sudėties (rišlus smėlis-vidutinio sunkumo priemolis) užimtas sėjomainos augalais. Dirvožemio ir fosforo junginių nuostolių nenustatyta mažesnio statumo (7–9°) kalvos šlaite užimtame daugiametėmis žolėmis. Tarp fosfatų (PO4) kiekio ir nutekėjusio vandens kiekio buvo labai silpna priklausomybė (R2 – 0,16), tačiau labai stipri tarp dirvožemio nuostolių ir vandens nuotėkio šlaitu (R2 – 0,99). Lauko augalų sėjomainoje su juoduoju pūdymu organinio ir neorganinio bei judriojo fosforo (P2O5) kiekiai skirtingo statumo šlaituose ir atskirose šlaito dalyse buvo nevienodi. Didžiausias (0,31mg kg-1) organinio fosforo kiekis nustatytas mažesnio (7–9°) statumo kalvos šlaito apatinėje akumuliacinėje dalyje, kurios dirvožemyje vyrauja molio frakcija. Priešingai, judriojo fosforo (P2O5) didžiausi kiekiai (189,00 ir 195,00 mg kg-1) nustatyti statesniojo (9–11%) šlaito viršutinėje ir vidurinėje dalyse, kurių dirvožemis – rišlus smėlis, ir tai siejama su šio dirvožemio maža drėgmės sorbcija, silpnu augalų vystymusi ir mažu judriojo fosforo panaudojimu biomasės augimui. Labiau eroduojamoje viršutinėje šlaito dalyje organinis ir mineralinis fosforas turėjo tendenciją kauptis 2,0–1,0 mm dydžio mezoagregatuose, kurie šiuose dirvožemiuose sudaro 14,28 % ir 4,72 %. Šių agregatų kiekio ir patvarumo vandens poveikiui didinimas yra vienas iš būdų mažinant fosforo nuostolius kalvoto reljefo dirvožemyje. Šiuo atžvilgiu daugiametis žolynas yra pranašesnis nei sėjomainos augalai.
- «
- 1 (current)
- 2
- 3
- »