Skip to main content
Fenntartható technológiák

MTA FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS ÉS TECHNOLÓGIÁK NEMZETI PROGRAM

Fenntartható technológiák alprogram

Blog Archives

Folyami makroműanyagok vándorlása és lehetséges újrafelhasználása

Az elővizeink egyre növekvő műanyagszennyezés komoly környezeti, társadalmi és gazdasági probléma is egyben. Noha a probléma már köztudott, a beavatkozási lehetőségek kidolgozásához meg kell ismerni a természetben lejátszódó folyamatokat és az újrahasznosítás lehetőségeit.

A műanyagok folyóban való vándorlásának pontosabb megismerése elősegíti a műanyagok környezeti hatásának feltárását, és a hozzájárul a környezeti hatás mérsékléséhez, megfelelő beavatkozási módszerek kidolgozásához. Utóbbi különösen fontos abból a szempontból, hogy a folyók egyfajta szállítószalagként működnek a műanyag vándorlásában, nyelőként pedig a befogadó tavakat, tengereket és óceánokat terheli a szennyezés. Ahhoz tehát, hogy a befogadóknál mérsékelni lehessen ezt a terhelést, a forrásnál és a folyókban kialakuló vándorlás során szükséges beavatkozni. A makroműanyagok témájában jelentős hazai kezdeményezésű vizsgálatok folynak, elsősorban keleti folyóinkra összpontosítva, ahol a műanyagok megjelenése rendkívüli problémát okoz, jóllehet a kapcsolódó projektek inkább a műanyag-probléma kezelésében és civil akciók formájában valósulnak meg.

Ezzel szemben a jelen kutatási munkában a transzportfolyamatokat igyekszünk különböző vizsgálati módszerekkel feltárni, és megérteni a folyók hidrológiai, morfológiai, növényfedettségi és egyéb jellemzőinek szerepét, mindezt kiegészítve a folyókból vett műanyaghulladékok minőségi és mennyiségi analitikai vizsgálataival is. A közelmúltban jelentős lépések történtek a használt műanyag újrahasznosításának területén is, amelyek továbbfejlesztése új utakat nyithatnak a műanyag-alapú termékfejlesztésben is.

A tervezett kutatás két pillérre épül. Egyfelől a műanyagok vízfolyásokban való vándorlásának dinamikáját tárjuk fel azzal a céllal, hogy a szennyeződés környezeti hatásait és azok mérséklését a jövőben megalapozott módon tervezhessük és valósíthassuk meg. A kutatásban az 5 mm-nél nagyobb makroműanyagok folyóbeli transzportját vizsgáljuk, hogy jobban megértsük a szennyeződések tipikus forrásait, vándorlási sajátosságait és kirakódási helyeit, és a transzportfolyamatok tér-idő dinamikáját. A kutatásban a műanyag folyóbeli vándorlását új fejlesztésekkel, intelligens videó-alapú mérési eljárásokkal vizsgáljuk, és kiválasztott hazai mintaterületen hidrológiai mérésekkel kísért kiterjedt terepi mintavételezést hajtunk végre. A terepi adatok alapján paraméterezett és igazolt számítógépes modellekkel szimulációkat végzünk. A kutatás másik fő pillére a folyóban található műanyagok anyagvizsgálata és újrafelhasználási lehetőségeinek elemzése lesz. Egyrészt FT-IR és Raman spektrometriai vizsgálatokkal meghatározzuk a hazai reprezentatív mintavételből származó polimerek mennyiségi és minőségi összetételét, valamint az egyes polimerek környezeti hatások miatti degradációjának mértékét. Gyorsított öregedési vizsgálatokkal modellezzük és összehasonlítjuk a hagyományos és biológiailag lebontható műanyagok, mint esetleges helyettesítő anyagok lebomlását, különös tekintettel a lebomlás során keletkező mikroműanyagok méretére és mennyiségére. Egy közelmúltbeli fejlesztésre építve továbbfejlesztjük a műanyaghulladék újszerű felhasználási lehetőségeit.

A projekt a PET Kupa civil kezdeményezéssel együttműködésben valósul meg.

A Balaton fenntartható vízszintszabályozásának kidolgozása

A Balaton már több mint 150 éve szabályozott vízállású tó, amelynek hidrometeorológiai eredetű vízszintváltozásait az emberi szabályozás egyre szűkülő keretek közé igyekszik szorítani. Ez a törekvés a tó pozitív vízmérlege miatt lehetett évtizedeken át sikeres, pusztán a leeresztés elegendő volt a vízszint menedzsmentjének egyetlen eszközeként, hiszen a hozzáfolyás “garantált” volt.

Az éghajlatváltozás okozta változások azonban várhatóan negatívan befolyásolják a jelenlegi vízszintszabályozási rendszer fenntarthatóságát, hiszen a vízmérleg többlete várhatóan csökken, vagy akár teljesen el is enyészhet. A tó a sekélysége és a jelentős, stabil vízszintre kiépített infrastukturája miatt különösen kitett az éveket átívelő klimatikus ingadozások okozta vízszintváltozásoknak.

Az éghajlatváltozásnak a Balaton vízháztartására gyakorolt hatása már a 2000-2003 közötti aszály és az amiatt bekövetkezett vízszintcsökkenés óta a figyelem középpontjában van. A 2019-es algavirágzás előtt a szakmai és a közvélemény ezt a problémát tekintette a közeljövő egyértelműen legnagyobb fenyegetésének. Az 1921-től rendelkezésre álló, a Vízügy által összeállított vízmérlegben 2000 előtt sosem tapasztaltak olyan éveket, melyekben a Balaton természetes vízkészletváltozása negatív lett volna, vagyis, hogy a tó vízszintje éves léptéken leeresztés nélkül is csökkent volna. 2000 után azonban az ilyen évek rendszeresen jelentkeztek. Erre való reakcióként született a medertározás fokozása, mely a szabályozási szint megemelésében vált gyakorlattá. A 2019-es algavirágzás okait feltáró vizsgálatok viszont kimutatták, hogy a magas vízállás elősegítheti a hőmérsékleti rétegződés tartósabb fennmaradását és ezzel, a belső tápanyagterhelés felszabadításán keresztül, a nagy algabiomassza kialakulását. Ezzel a vízszintszabályozás problematikája összetettebbé vált, a magas vízállásnak a vízminőségre és a parti vegetáció állapotára gyakorolt valószínűsíthetően kedvezőtlen hatása miatt a hosszútávú megoldás nem lehet a medertározás fokozása, vagyis a fenntartható szabályozásnak meg kell találnia a középutat a vízkészlet és a vízminőség látszólag ellentétes és az éghajlatváltozás előrehaladtával szintén változó szempontjai között.

A vízszint szabályozása csak részben természettudományos probléma. A tóhasználat intenzitása, hazai és nemzetközi jelentősége miatt a szabályozás nyomán előálló vízszint-dinamikának a vízhasználói igényeket, a használók által elvárt ökoszisztéma-szolgáltatások fenntartását is ki kell elégítenie. A vízhasználók igényei ráadásul maguk is változnak, részben a szabályozás előzményei, részben ettől független folyamatok nyomán. A 2000-2003-as aszály miatt lecsökkenő vízszintre adott társadalmi, és az azt követő politikai reakció megmutatta, hogy a vízállással való jelentős elégedetlenség után nagy valószínűséggel változás áll be a szabályozásban. Fenntartható tehát csak akkor lehet a vízszintszabályozás, ha a természettudományos fenntarthatóság mellett az aktuális társadalmi igényekkel is összehangolható.

Az alapvető kutatási kérdés: “Hogyan lehet a jelentől 2060-ig terjedő időszakban fenntartható módon szabályozni a Balaton vízszintjét?”

Az éghajlatváltozásra reagáló vízkészletgazdálkodás, az ökológiai igények és a vízhasználók igényei között számos érdekellentét található, amelyek feloldása nem feltétlenül lehetséges pusztán tudományos alapon. Ezért a kutatás célkitűzése egy általánosan használható döntéstámogató rendszer kidolgozása, mellyel a vonatkozó szakpolitikai szereplő(k) kialakíthatja(ják) az adott időszakban fenntarthatónak minősülő vízszintszabályozási rendet.

A fenntarthatóság gazdasági és társadalmi vonatkozásai

A fenntarthatóság gazdasági és társadalmi vonatkozásainak vizsgálata tudományos és szakpolitikai szempontból is igen aktuális, már csak abból adódóan is, hogy a különféle technológiák, iparágak, vállalatok, térségek fenntarthatósági és klíma dimenziónak feltárása a komplex, „zöld” szempontokat is figyelembe vevő felelős döntéselőkészítés eszköze. A fenntarthatósági teljesítmény (beleértve a környezeti és klíma aspektusokat is) nyomonkövetésére alapvetően két fő módszertani irány alakult ki: egyrészt a fenntarthatóság egyes komplex témaköreiben (pl. környezetterhelések, természeti , erőforrások igénybevétele, dekarbonizáció, jólét, versenyképesség stb.) indikátorok fejlesztése, ezen mutatók összehasonlíthatóvá tétele, aggregációja; másrészt a scorecard típusú értékelési szempontrendszerek (értékelő mátrixok) kidolgozása, melyek elsősorban a szakpolitikai konzisztenciát hivatottak vizsgálni.

A fenntarthatóság gazdasági és társadalmi vonatkozásainak vizsgálatára fókuszáló kutatás célja a napjaink kihívásaihoz kapcsolódó problémák és azokra lehetséges válaszként megfogalmazott innovatív műszaki-technológiai megoldások, fejlesztési koncepciók és intézkedések, ill. egyéb lehetséges válaszok komplex fenntarthatósági hatásértékelése. A kutatási tervben megfogalmazott hipotézis szerint lehetséges egy olyan komplex fenntarthatósági értékelőrendszer kialakítása, amely többszempontú elemzéssel képes a vizsgált technológiák és egyéb megoldási, beavatkozási lehetőségek fenntarthatósági teljesítményének mérésére. A kutatási projektben elvégzett vizsgálatok várható eredményei több szempontból is értelmezhetők: egyrészt hozzájárulhatnak a tudományos alapokon nyugvó döntések meghozatalához, másrészt alkalmasak a fenntarthatósági átmenet monitoringjára; harmadrészt pedig alkalmasak lehetnek a fenntarthatósági teljesítmény számszerűsítésére.

A kutatás megvalósítása során kidolgozandó komplex fenntarthatósági értékelési keretrendszer lehetővé teszi a fenntarthatósági teljesítmény több szempontból történő jellemzését. Öt kutatási téma került kitűzésre az alprojekt keretein belül:
1. Klíma teljesítmény vizsgálata,
2. Környezeti és ökológiai teljesítmény vizsgálata,
3. Társadalmi és humán teljesítmény vizsgálata,
4. Gazdasági teljesítmény vizsgálata,
5. Szakpolitikai konzisztencia vizsgálata.

A komplex fenntarthatósági értékelőrendszer modelljének bemenő oldalán a különféle kihívásokra válaszként megfogalmazott innovatív megoldások (műszaki és társadalmi innovációk stb.), intézkedések, beruházások szerepelnek, melyekhez kapcsolódóan vertikális és horizontális fenntarthatósági szempontú vizsgálatok kapcsolódhatnak. A fenntarthatósági hatásértékelés módszereként olyan hibrid értékelési modell kerül kidolgozásra a vizsgált témakörökben, mely – ahol erre lehetőség nyílik – indikátor alapú megközelítést tartalmaz majd, melyet egy konzisztens scorecard-típusú, kvalitatív elemzés egészít ki.

A kutatási tervben lehatárolt témakörhöz kapcsolódóan fenntarthatósági pilot projektek kidolgozására és megvalósítására is sor kerül. Az elvégzett kutatások alapján egyrészt azonosíthatóvá válnak a vizsgált területekhez kapcsolódó kihívások, valamint tendenciák, ill. kilátások, továbbá megfogalmazhatóvá válnak a lehetséges javaslatok, ill. fejlesztési irányok, vagyis olyan társadalmi-gazdasági válaszok, melyek a fenntarthatósági átmenet megvalósításához járulnak hozzá.
A fenntarthatósági hatásértékelés esetében alkalmazott hibrid értékelési modell várható eredménye hozzájárulhat a vizsgált témakörök, ágazatok, megoldások stb. társadalmi és gazdasági hatásainak nyomonkövetéséhez, továbbá a fenntarthatósági átmenet irányába történő elmozdulás méréséhez különös tekintettel a klímaváltozásból adódó kihívásokra és a körforgásossággal, valamint a digitális transzformációval való összefüggésekre, hiszen napjainkban a fenntarthatósági átmenet megvalósíthatóságának vizsgálata során nélkülözhetetlen a klímaváltozás és a digitalizáció tényezőinek figyelembe vétele, melyek körkörös és kölcsönös összefüggéseik révén befolyásolhatják a társadalmi-gazdasági folyamatok fenntarthatósági teljesítményének alakulását is.

A fenntarthatóság gazdasági-társadalmi vizsgálatának keretében előtérbe kerülhetnek a „Citizen Science” jellegű megoldások, melyhez kapcsolódóan a nyilvánosság, ill. a vizsgált ágazatban vagy térségben érintett közösség részvételére, bevonódására is sor kerülhet, mely a tervezett kutatáshoz kapcsolódó tudományos eredmények nyilvánosság általi megértéséhez is hozzájárulhat. A várható eredmények alapján, a kutatási tervben szereplő öt kiemelt kutatási tématerület mindegyikének vonatkozásában megfogalmazásra kerülhetnek olyan eredmények, mely alapján egyértelműsíthetőek többek között szemléletformáló, vagy fenntarthatósággal és klímaváltozással kapcsolatos tudatosság erősítésére vonatkozó kommunikációs kampányok fő üzenetei, különösen az életminőségre gyakorolt várható hatásokkal összefüggésben. A fenntarthatósági teljesítményre vonatkozó kutatási eredmények egyaránt segíteni fogják az ágazati és a területi tervezést, ill. döntéshozókat, lehetővé téve a jövőbeli kihívás alapú ágazati és/vagy térségi tervezés alapjainak megteremtését.

A kutatási eredmények mind az öt kutatásba bevont tématerület esetében a helyzetértékelést követően jövőbeli kitekintést nyújtanak a várható hatásokra való felkészülés lehetséges módszereire, eszközeire és megoldási lehetőségeire, melyek mind hozzájárulhatnak a fenntarthatósági átmenet irányába való elmozdulás megvalósításának elősegítéséhez.

Jelentős antropogén terhelésnek kitett környezetek humán- és ökológiai szempontú fenntarthatósága

A városokban a közlekedés és a szél által az utak felületéről felverődő, illetve a gépjárművek mechanikai kopásából származó aeroszol részecskék akár 30-50%-ban is hozzájárulhatnak a városi PM10 terheléshez. A kiülepedett, reszuszpendálható por belélegezhető frakciójának mintavételezésére on-line mintavételi módszert fejlesztettünk ki, mely segítségével lehetőség nyílt korábban nem alkalmazott analitikai vizsgálatok elvégzésére. A légköri PM10 aeroszolban a reszuszpendálható hányad becslése a mai napig csak modellezéssel volt lehetséges. A kutatás során reszuszpendált és légköri PM10 aeroszol minták kémiai összetételéből meghatározzuk ezen aeroszol forrás hozzájárulásának mértékét, továbbá a légkörben található természetes radionuklidokat nyomjelzőként alkalmazva megbecsüljük a reszuszpendált aeroszol tartózkodási idejét. Emellett olyan toxikológiai vizsgálatokat végzünk, melyek során megállapítható, hogy a reszuszpendálható városi por milyen genetikai és sejtbiológiai változásokat, illetve DNS károsodásokat okozhat az emberi szervezetben. A reszuszpendált városi aeroszol azonosítása, hozzájárulás mértékének és tartózkodási idejének meghatározása, illetve humán egészségügyi kockázatának becslése a tudományos eredmények mellett társadalmi és gazdasági szempontból is hasznos, mivel segítségükkel az önkormányzatok és a szakhatóságok hatékony levegőminőség védelmi intézkedéseket dolgozhatnak ki. A nagyvárosok PM10 szennyezettségének csökkentésével mérsékelhető a légzőszervi, valamint a szív- és érrendszeri megbetegedések gyakorisága és súlyossága.

Az elmúlt időszakban a városi állatpopulációk szaporodási sikere jelentősen változott az urbanizált területek megváltozott táplálékkínálata és a természetes táplálékforrások hiánya miatt. Az intenzív emberi zavarás negatív hatással lehet a városi állatok reprodukciójára, ugyanakkor számos városban élő állatfaj alkalmazkodik az állandó emberi zavaráshoz. Ez gyakran konfliktusok forrása, ezért a városi állatpopulációkkal való tartós együttélési stratégiák megtalálásához szükség van az emberrel szembeni tolerancia/bátorság kialakulását eredményező mechanizmusok feltárására. A projekt során összefüggéseket keresünk a releváns lokális környezeti jellemzők és a városi állatok szaporodási sikere, túlélése és viselkedése között. Terepi, térinformatikai és rádió-telemetriás nyomkövetésen alapuló, kombinált megközelítéssel jellemezzük a frissen kirepült madarak mortalitását és területhasználatát, és azonosítjuk ebben az érzékeny életszakaszban legkedvezőbb városi élőhelytípusokat. Vizsgáljuk városi madárfészkeknél az antropogén táplálékforrások szaporodási sikerre, valamint a fiókák fejlődésére és egészségi állapotára gyakorolt hatásait. Teszteljük kísérletesen azt a hipotézist, miszerint a vadon élő állatok zavaráshoz történő gyors alkalmazkodásában és az ehhez kapcsolódó bátorság kialakulásában epigenetikai változások is szerepet kapnak. Vizsgáljuk az emberi zavarás közösségi szintű hatásait, azaz hogy mely fajok reagálnak érzékenyen a tartós zavarásra, és melyek nem. Vizsgálataink hozzájárulnak az urbanizáció életközösségekre gyakorolt hatásainak alaposabb megértéséhez, a városi élővilágra nehezedő kihívások és az ezekre adott válaszok feltárásához. Mindez elengedhetetlen feltétele annak, hogy az eredeti ökoszisztémát eredményesebben és fenntarthatóbban őrizhessük meg épített környezetünkben.

A klímaváltozás és nyersanyaghiány szélsőséges hatásai miatt átalakuló környezetünk már rövidtávon is kihívást jelent. Elengedhetetlen, hogy minden szinten felkészüljünk az elkerülhetetlen változások társadalmi és gazdasági hatásainak előrejelzésére és enyhítésére. Ennek legfontosabb pillére a szemléletformálás, mely a mitigációs és adaptációs célkitűzések megvalósíthatóságának előfeltétele. A projekt során az adaptációs felkészültség mérését és annak értékelését lehetővé tevő módszertant fejlesztünk ki, az adaptációs felkészüléssel összefüggő képzési tematikát dolgozunk ki, online képzési formákat valósítunk meg magyar és angol nyelven, végül megfelelő tudással rendelkező szakembereket képzünk. Létrehozunk egy tudományos alapú és igényességű, magyar nyelvű információs adatbázist. A platform célja az adaptációval kapcsolatos, közérthető képi, hangi és írott információk rendszerezett módon történő terjesztése, hogy segítse a szervezetek, közösségek és magánszemélyek felkészülését az erőforrások kimerülése, az éghajlatváltozás összetett következményei és számos egyéb tényező együttes hatásai miatt bekövetkező gyorsuló változásokra. A folyamatokat és összefüggéseket bemutató, a legfontosabb nemzetközi kutatásokat érthetővé tévő hiteles adaptációs platform segítségével rendszerezett módon terjeszthetők az alkalmazkodással kapcsolatos, hiteles és közérthető képi, hangi és írott információk. Lehetővé teszi a párbeszédet az érdeklődők között, továbbá az aktuális tudományos információk gyors feldolgozásával és eljuttatásával segíti őket a változásokkal kapcsolatos tájékozódásban.

Innovatív módszerek a természeti erőforrások fenntartható hasznosításában

A nyersanyag, energia és vízellátás kielégítő mennyiségű és minőségű biztosítása napjaink egyik legnagyobb kihívása. A nyersanyag és energia függőség csökkentése kiemelt prioritási terület hazánkban és a világban. Ezért fontos minden olyan fejlesztés, amely előrelépést teremt a természeti erőforrások fenntartható hasznosításában, valamint a függőség csökkentésében. A megcélzott kutatási program négy kiemelt területen kíván kutatásokat végezni az alábbi hipotézisekkel:

  • A hosszú idejű hidrológiai adatsorok sokkal több információt hordozhatnak, mint amit a jelenlegi tradicionális módszerekkel kinyerünk. Új értelmezési eljárások kidolgozásával sokkal pontosabb képet nyerhetünk a földi vízkörforgalom elemeit, többek közt a felszín alatti vízkészleteinket érintő jelenlegi és lehetséges jövőbeli változásokról.
  • A mesterséges intelligencia alapú módszerek alkalmazása új lehetőséget jelenthet a hidrogeofizikai módszerfejlesztésben, amely közvetlen hasznosítást nyerhet a vízkutatásban és a geotermikus energiahasznosításban.
  • A hidrogén, mint megújuló energiaforrás tárolása biztonságos és hatékony módon megoldható felszín alatti közegben.
  • Az elsődleges bányászati előfordulások mellett a körforgásos gazdaság irányelveit szem előtt tartva kiváló forrásként szolgálhatnak a bányászati- és ipari melléktermékek, valamint az elektronikai hulladékok.

Inváziós fajok és a tájhasználat hatása a Balaton és vízgyűjtőjének ökológiai rendszerére

Az inváziós fajok térnyerése világszerte komoly problémákat okoz az őshonos ökoszisztémákra nézve, és sajnos hasonló a helyzettel találkozunk a Balaton és vízgyűjtőjének esetében is. Az elmúlt 100-150 évben számos idegenhonos faj betelepülése történt meg a Balaton vízrendszerébe, amelyek közül több nagy mennyiségben elszaporodott és jelentősen befolyásolja az ökoszisztéma működését és az őshonos fajok életfeltételeit. Szintén komoly befolyással bír a tó és környezete élővilágára az intenzív emberi jelenlét, amely a tájhasználat formájától függő mértékben alakítja át, vagy szélsőséges esetben szünteti meg az érintett területek természetes ökoszisztémáját. Többek között, a lakóövezetek, a mezőgazdaság és a halastavi gazdálkodás jelentős hatást gyakorolhat a Balaton és környékének élővilágára, hiszen ezen tevékenységek jelentős területekre terjednek ki. A tájhasználat következménye a környezetbe jutó szennyező anyagok is, amelyek a közvetlenül hasznosított területekről a még megmaradt természetközeli élőhelyekre is eljuthatnak és kifejthetik kedvezőtlen hatásukat.

Az inváziós fajok és a fokozott emberi jelenlét, tájhasználat az ökoszisztémára kifejtett hatásuk révén visszahatnak az emberi jólétre is. A Balaton és környezetének értéke számunkra alapvetően a természetes környezet nyújtotta „ökoszisztéma szolgáltatásokon” alapú, például, mint a táj szépsége, a fürdés és a vitorlázás lehetősége egy tiszta tóban, a horgászat izgalma, de ide sorolható a tiszta vízbázis megléte, a szennyező anyagok természetes kiszűrése és a mikroklíma alakítása is. Mindezen vonzó értékek rendelkezésre állását meghatározza az ökoszisztéma állapota.

A jelen projekt keretében ezért célunk átfogóan vizsgálni a Balatonban és vízgyűjtőjén az inváziós élőlények jelenlétét, terjedését és annak okait, ökológiai hatásait és az ellenük való védekezés lehetőségeit. Szintén vizsgáljuk, hogy az emberi tájhasználat eltérő formái és intenzitása miként befolyásolják az ökoszisztéma folyamatait, stabilitását és az általuk nyújtott „ökoszisztéma szolgáltatásokat”.

A projekt konkrét célkitűzései és kutatásai

  • Az eseti algavirágzások okainak feltárása és az elsődleges termelést befolyásoló tényezők pontosabb megismerése: az algaösszetétel meghatározása a Balaton vízében és üledékének felszínen mikroszkópos és molekuláris biológiai módszerekkel; a planktonikus és bentikus elsődleges termelés anyagforgalmi súlyát meghatározó tényezők vizsgálata; az alga-tömegprodukciók kialakulását elősegítő faktorok feltárása az üledék-víz-bentikus algák kapcsolatrendszerének megismerése révén; az üledék fizikai és kémiai jellemzőinek meghatározása; az üledék szerves szén tartalmának és „légzésének” vizsgálata; az üledék foszforforgalmának megismerése; az üledéklakó algák tápanyagforgalomra gyakorolt szerepének meghatározása.A Balatonba bejutó szervesanyag bekapcsolódása a tavi anyagforgalomba: a szerves szén biológiai hozzáférhetőségének és az UV sugárzás ez irányú szerepének vizsgálata mezokozmosz rendszerben, balatoni befolyókból származó vizeken.
  • Az inváziós kagyló fajok elterjedésének és verseny előnyének vizsgálata: a Dreissena fajok egyedszámának és a biomasszájának felmérése és a hosszútávú folyamatok elemzése; a Dreissena fajok fajon belüli és fajok közötti versengésének kísérletes vizsgálata különböző feltételek mellett, terepen és laboratóriumban; laboratóriumi tesztek elvégzése a Dreissena fajok teljesítményét illetően különböző üledék típusok és extrém környezeti feltételek (hipoxia, magas hőmérséklet) mellett; az egyes fajok pusztulását követő tápanyag felszabadulás meghatározása.
  • A tájhasználat makroszkopikus gerinctelen közösségek összetételére, diverzitására és működésére kifejtett hatásának vizsgálata: a balatoni nádasok és kövezések makroszkopikus gerinctelen faunájának funkcionális összevetése; természetes, valamint a települések és a halastavak területére eső, illetve azok alatti patakszakaszok faunájának funkcionális összevetése; az emberi hatás (tájhasználat) és a funkcionális diverzitás kapcsolatának elemzése.
  • A tájhasználat és az inváziós halfajok hatása a halközösségek szerveződére és működésére: a halközösségek szerveződésének, az idegenhonos és őshonos halfajok élőhelyhasználatának vizsgálata a Balatonban, a Kis-Balatonban és a vízgyűjtőn; a halállomány trofikus szerveződésének vizsgálata stabil izotópon alapuló eljárással; az inváziós feketetörpeharcsa táplálkozás ökológiájának vizsgálata laboratóriumi kísérletek révén; a Balaton parti régiójában élő, modell értékű inváziós halfajok (naphal, folyami géb) állományainak populációgenetikai vizsgálata.
  • A települések beépítettség függő hatása a kockás sikló elterjedésére, morfológiájára és égészségi állapotára.
  • A vidra élőhelyhasználata, tápláléka és egészségi helyzete a Balaton vízrendszerében: a jelenlegi előfordulás feltérképezése és az előfordulási mintázat hosszú távú alakulásának és az emberi tájhasználat szerepének elemzése, élőhelyminősítés; táplálékelemzés ürülékből közvetlenül, DNS és stabil izotóp alapú technológiákkal – az idegenhonos/inváziós fajok szerepének vizsgálata a táplálkozásban; post mortem ökotoxikológia és fertőzöttségi vizsgálatok.
  • Humán-eredetű kémiai szennyezők (pl. gyógyszermaradványok, UV-szűrő vegyületek) tér- és időbeli felmérése a Balatonban és annak vízgyűjtő területén.
  • A Balaton vízrendszerében előforduló humán-eredetű kémiai faktorok hatásának vizsgálata vízi gerinctelen teszt szervezeteken: a vízi szervezetekre kifejtett egyed, sejt és molekuláris szintű hatások azonosítása a környezetben kimutatott és annál magasabb dózisok esetén; a hatóanyagok felhalmozódásának vizsgálata; új marker molekulák azonosítása, amelyek jelzik a stressz hatásokat alacsonyabb rendű szervezeteknél; a napvédő krémekből származó UV-szűrő vegyületek ökológiai hatásainak modellezése, egyszerű vízi szervezeteken, mezokozmosz kísérleti rendszerekben.
  • A Balaton ökoszisztéma szolgáltatásainak és az azokat befolyásoló emberi hatásoknak és környezeti tényezőknek az időbeni elemzése.

Fenntartható városok: a városi élőhelyek biodiverzitásának ökológiai és humán vonatkozásai

Bevezetés és problémafelvetés

Napjainkban a világ népességének több mint fele városokban él, és ez az arány folyamatosan nő. A városi életminőség és jóllét fenntartásához, javításához nélkülözhetetlen a városi ökoszisztémák működésének megértése. A városlakók számára ezek az ökoszisztémák jelentik a mindennapi, közvetlen kapcsolatot az élővilággal és a természettel. Az urbán ökoszisztéma fontos elemei a fennmaradt városi természetes élőhelyek, vízparti folyosók, kistavak, felhagyott területek, kezelt parkok, privát kertek, balkonok, tetőkertek. Ezekhez az élőhelyekhez jelentős biodiverzitás kötődik. A projekt kutatói terepi vizsgálatokban és meta-analízisekben azt találták, hogy számos élőlénycsoport fajszáma jelentősen csökken a városiasodással elsősorban a belvárosok közelében, és az urbanizációs gradiens az állatok viselkedésére is jelentős hatással van. A városi élőhelyek nélkülözhetetlen ökoszisztéma szolgáltatásokat nyújtanak, mint a talaj, a víz és a levegő minőségének védelme és a klímaszabályozás. A nagy népsűrűség miatt a fokozott vízhasználattal kapcsolatban számos vízminőségi és vízkezelési kérdés merül fel (pl. mikroszennyezők, csatornabűz).

A városokban bonyolult közösségi dinamika bontakozik ki az ember és számos élőlény között, így a városi rezervoár gazdáknak, vektoroknak és kórokozóknak köszönhetően megnövekedett járványügyi veszély fenyegeti az ott élő lakosságot. A jelentős népsűrűség és a városok központi kereskedelmi és közlekedési szerepe elősegítik a távoli területek kórokozóinak és vektoraiknak behurcolását, és az emberek közti fertőzések gyors létrejöttét. A hősziget jelenség hozzájárul, hogy a kórokozók, vektoraik és rezervoár gazdáik könnyebben átvészeljék a téli hónapokat.

A városok zöld és kék infrastruktúrájának és a hozzájuk kötődő biodiverzitás fenntartása szempontjából fontos kérdés, hogy a városi élőhelyek képesek-e funkcionális élőhely-hálózatot alkotni. A jelentős mennyiségű és jól összeköttetett zöld infrastruktúrával rendelkező városokban a városiasodás hatása jelentősen mérsékelhető. Jelen kutatás egyik fontos kérdése, hogy a természetes élőhelyek rekonstrukciójára kidolgozott módszerek milyen módon adaptálhatóak a városi környezetben.

A kutatási program célja

A programban három egymásra épülő témacsoportban, egységes keretrendszerben vizsgáljuk a városi ökoszisztémák működését, ezek humán vonatkozásait és a rendszer működésének fenntartásához és helyreállításához szükséges beavatkozásokat.

1. A városi élőhelyek biodiverzitásának feltárása és a városi ökoszisztémák működésének megértése.
Multi-taxon vizsgálataink célja a városi terresztris és vízi élőhelyek biodiverzitását és ökoszisztéma szolgáltatásait befolyásoló mechanizmusok feltárása.

Kiemelt kutatási témák:
1.1. Városi zöldinfrastruktúrák biodiverzitásának multi-taxon elemzése urbán – szuburbán – rurál gradiens mentén.
1.2. Beporzók a városokban, virágsávok és virágágyások biodiverzitása, a városi pollinátorközösségek összetételét és működését befolyásoló tényezők vizsgálata.
1.3. Városi kistavak biodiverzitási potenciáljának országos szintű feltérképezése és a kistavak növény, állat és mikroba-közösségeit befolyásoló tényezők feltárása.
1.4 A városi életmódhoz való alkalmazkodás ökológiai stratégiáinak, feltételeinek és következményeinek megértése, urbán és rurál populációk jellegeinek és viselkedésének összehasonlító elemzésével.

2. A városi ökoszisztémák és a városlakók közötti kapcsolatok feltárása, a városi ökoszisztémák humán vonatkozásai.
A városokban bonyolult közösségi dinamika bontakozik ki az ember és számos élőlény között, és az ember élettevékenysége alapvető hatással van a városi ökoszisztémákra. Kutatásaink célja az ember és a városi ökoszisztémák közötti változatos kapcsolatok, kölcsönhatások feltárása.

Kiemelt kutatási témák:
2.1. Városok vízellátása, vízminőség, a vizes ökoszisztémák összetétele, működése és anyagforgalma.
2.2. Városi zöldterületek járványökológiai vizsgálata szúnyogok és kullancsok által terjesztett kórokozókkal való fertőződés rizikója szempontjából.
2.3. Városi élőhelyek humán- és állategészségügyi vonatkozásainak vizsgálata citizen science programokban gyűjtött országos adatsorok elemzésével.
2.4. Ember-élővilág konfliktus az épített környezetben: útökológiai vizsgálatok.
2.5 Termesztésre szánt élelmiszernövények minőségének javítása a hiányelemek pótlásán keresztül

3. A városi élőhelyek rendszerszintű kezelése és restaurációja, megoldások a városi ökoszisztémák biodiverzitásának és funkcióinak fenntartására és fejlesztésére.
A városi zöldterületek méretének és biodiverzitásának növelése az EU Biodiverzitás Stratégia egyik kiemelt célkitűzése. Kutatásainkban arra keressük a választ, hogy a természeti területeken kifejlesztett élőhelyrekonstrukciós módszerek és természet-alapú megoldások milyen módon alkalmazhatóak a városi környezetben.

Kiemelt kutatási témák:
3.1. Városi zöld és kék infrastruktúra fejlesztésének perspektívái; tudományosan megalapozott útmutató készítése bizonyíték-alapú kezelési tervek kidolgozásával.
3.2. Városi zöldinfrastruktúrák restaurációs potenciáljának értékelése, a restaurációs módszerek költség-hatékonyság elemzése.
3.3. A kertekhez kötődő multi-taxon biodiverzitás feltárása és az eredmények alapján a természetközeli kertek kialakításához egy tudományosan megalapozott gyakorlati útmutató készítése.

A kutatási program szorosan kapcsolódik az ENSZ „Egészség és jóllét’, „Tiszta víz és alapvető köztisztaság”, „Fenntartható városok és közösségek”, „Szárazföldi ökoszisztémák védelme” Fenntartható Fejlődési Céljaihoz. Kutatásaink eredményei beépíthetőek a városi zöld és kék infrastruktúra tervezésébe és várostervezési stratégiákba.