Diatomededelingen 37

Diatomededelingen 37 2013

Nederlands-Vlaamse Kring van Diatomisten

Nederlands-Vlaamse Kring van Diatomisten Bestuur Holger Cremer Gert van Ee Peter Vos Caroline Souffreau Bart Van de Vijver Herman van Dam Bert Pex

voorzitter secretaris penningmeester conservatrix, bibliotheek redactie Diatomededelingen en taxonomisch adviseur bestuurslid website

Ereleden Gerhard Cadée Christine Cocquyt Herman van Dam Redactieadres Nationale Plantentuin van België t.a.v. B. Van de Vijver Departement Bryophyta en Thallophyta Domein van Bouchout 1860 Meise, België E-mail: [email protected] Secretariaat G. van Ee Voorhelmstraat 5 2012 ZM Haarlem Nederland E-mail: [email protected] Website www.diatom.nl

Bij de voorplaat: electronenmicroscopische opname van Envekadea hedinii (Hustedt) Van de Vijver, Gligora, Hinz, Kralj et Cocquyt

De druk van deze uitgave kwam tot stand met steun van de Nederlandse Organisatie voor toegepastnatuurwetenschappelijk onderzoek TNO, Geological Survey of the Netherlands, Utrecht.

ISSN 1872-9673 2

INHOUD

nr. 37

December 2013

... van de voorzitter ................................................................................................................................... 5 ... van het bestuur...................................................................................................................................... 7 Verslag van de bijeenkomst van de NVKD op 30 mei – 1 juni 2013 in Overasselt ................................ 9 Verslag van de 4de NVKD taxonomische workshop op 30 mei 2013 te Overasselt .............................. 11 Verslag ledenvergadering NVKD op 31 mei 2013 te Overasselt .......................................................... 13 ARTIKELEN Grontmij Nederland B.V., Afd. Water, team Ecologie, Amsterdam ............................................... 15 door Michiel Wilhelm Recognising and defining taxonomic boundaries in ‘well-known’ freshwater diatoms and its relevance to water quality evaluation ................................................................................................. 17 by Eileen Cox Fytoplankton uit het Tanganyika-meer en Cholera .......................................................................... 27 door Christine Cocquyt en Pierre-Denis Plisnier A paleolimnological reconstruction of Holocene climate change in southern Patagonia .............. 35 by Wim Van Nieuwenhuyze et al. DNA barcoding bij kiezelwieren ......................................................................................................... 43 door Pieter Vanormelingen Diatoms of Acadia National Park, Maine, U.S.A.: Another North American diatom hotspot? ... 53 by Jana Veselá Analyse van de resultaten van de Ringtest-2013 ............................................................................... 57 door Bart Van de Vijver Nederlandse versie ‘Diatom Project’ online! ..................................................................................... 69 door Jako van der Wal RUBRIEKEN Diatomeeën en Kunst: Portretten van micro-organismen ― de fotomicrograaf Wim van Egmond ..... 71 Nieuw binnengekomen in de bibliotheek van de NVKD ....................................................................... 75 Nieuwe literatuur .................................................................................................................................... 81 Congressen ............................................................................................................................................. 83

3

4

Diatomededelingen 37, 2013 ... van de voorzitter Beste Diatomisten, 2013 is het jaar van de troonwissels: Nederland én België kregen een nieuwe koning en koningin. Wat meeslepende feesten waren dit doch. En urenlange uitzendingen op alle kanalen. Zo konden de thuisblijvers ook meevieren. Gefeliciteerd Nederland en België! Nog een jubileum: Le Tour werd voor de 100ste keer verreden. Als wielerliefhebber heb ik dit jaar weinig gemist, de tour was gelukkig vóór de vakantietijd. ’s Avonds afwisselend van de Avondetappe met Mart Smeets en Vive le Velo met Karl Vannieuwkerke genoten. En wat hebben de Nederlanders en Belgen goed gefietst dit jaar: Bouke Mollema op 6 geëindigd, Jan Bakelants een etappe gewonnen en 18de geworden, team Argos-Shimano vier sprintaankomsten gewonnen door de Duitse Marcel Kittel. Wat een Mollemania! Hopelijk zonder pilletjes en spuitjes! En dan hebben de Nederlandse en Vlaamse diatomisten het laatste weekeind in mei hun jaarlijkse bijeenkomst gehad. Een super evenement! Drie dagen diatomeeën: eerst een donderdagje fragilarioide kiezelalgen buffelen (cursusboek via website beschikbaar), dan ontspannen op de vrijdagse lezingendag, en zaterdag met een gids op pad door de Overasseltse en Hatertse Vennen. Dit jaar waren wij te gast in Overasselt bij Adrienne Mertens, voor het eerst bij een lid thuis. Prachtige omgeving. Duizendmaal dank Adrienne en Pierre voor de geweldige organisatie! En hartelijk dank aan Grontmij dat deze bijeenkomst op vrijgevige wijze gesponsord heeft. Traditiegetrouw hebben wij weer een speciale gast uit het buitenland uitgenodigd: dit jaar is Eileen Cox onze uitnodiging gevolgd en heeft een schitterende en controvers gediscussieerde lezing over ‘Taxonomic boundaries and implications on water quality evaluation’ gehouden. Verder waren de lezingen dit jaar vooral Belgisch gekleurd: alle andere sprekers kwamen of van de Universiteit Gent of van de Nationale Plantentuin in Meise. De sprekers zijn met een bijzonder cadeau naar huis gegaan: de Biddulphia Plüschtier (zie foto). De artikels in deze uitgave van Diatomededelingen geven een goede indruk van het gevarieerde programma op de lezingendag. Groot dank aan de auteurs voor het schrijven van deze stukken; zonder jullie inzet kunnen de Diatomededelingen niet leven! Daarnaast worden er weer de bekende kolommen aangeboden: nieuwe literatuur, congressen en symposia. Ook dit jaar moet ik het voorwoord weer met een slecht nieuws afsluiten. Helaas heeft TNO besloten per januari 2013 met diatomeeënonderzoek te stoppen. Zeven jaar hebben Heleen Koolmees en ik met veel enthousiasme op diatomeeën aan verschillende thema’s gewerkt. Echter zijn de financiële middelen voor diatomeeën-gerelateerd onderzoek in de laatste jaren zo achteruit gegaan dat het vak niet meer boven water gehouden kon worden. Deze beslissing doet veel pijn, hoewel economisch verstandig, zeker omdat diatomeeënonderzoek in Nederland al geen groot vak was, en nu nog kleiner wordt. Ondanks deze treurige ontwikkeling zal ik de NVKD ook in de komende jaren als voorzitter dienen. Ik wens jullie veel leesplezier met nr. 37 van Diatomededelingen! Holger Cremer Voorzitter NVKD 5

6

Diatomededelingen 37, 2013 ... van het bestuur Diatomededelingen toekomstig alleen digitaal? Beste diatomisten, Sinds jaar en dag zijn wij gewend dat rond de kersttijd het nieuwe nummer van de Diatomededelingen, het ledentijdschrift van de NVKD, in de bus valt. Klein, compact, handig. Altijd leuke lectuur om ‘s avonds op de bank te lezen of in de trein op weg van en naar het werk. Echter, tijden veranderen: in het bibliotheekwezen gaat de trend duidelijk uit naar de digitalisering van kranten, tijdschriften en boeken. Steeds meer tijdschriften zijn alleen nog maar online beschikbaar en steeds meer mensen zijn het tegenwoordig gewend om zo veel mogelijk paperless te werken en media op de tablet of laptop te volgen. Het bestuur van de NVKD heeft daarom op zijn laatste vergadering in september 2013 de vraag ‘Diatomededelingen in de toekomst gedrukt of digitaal’ op de agenda gezet. Wij vragen ons af of wij de Diatomededelingen in de toekomst niet uitsluitend digitaal via de NVKD website moeten aanbieden. Zo zullen wij ingaan op veranderd leesgedrag van mensen en natuurlijk spelen ook financiële aspecten een rol. Drukkosten en verzendkosten ontstaan niet meer. Omdat TNO eind 2013 stopt met de sponsoring van de druk van de Diatomededelingen zouden wij vanaf 2014 een nieuwe sponsor of betaalbare drukkerij moeten vinden. Voor drukkosten en verzending moeten wij in de toekomst jaarlijks een flinke greep doen in de clubkassa. Geld dat het bestuur liever aan andere activiteiten zoals excursies of speciale lezingen op de jaarlijkse bijeenkomst zou willen besteden. We willen echter als bestuur niet alleen een beslissing nemen zonder de leden van de NVKD om hun mening gevraagd te hebben. Daarom roep ik alle leden van de Nederlands-Vlaamse Kring van Diatomisten op om eens na te denken over de verschijningsvorm van de Diatomededelingen in de komende jaren. Op de komende lezingendag 2014, bij AQUON in Leiden, gaan we over deze kwestie zeker plenair discussiëren. We denken ook erover na de leden van de NVKD hierover te laten stemmen, tijdens de lezingendag (aanwezige leden) of per enquête (alle leden). Opinies, commentaar en suggesties graag per e-mail sturen naar de voorzitter ([email protected]), secretaris ([email protected]) of redacteur ([email protected]) van de NVKD.

7

8

Diatomededelingen 37, 2013 Verslag van de bijeenkomst van de NVKD op 30 mei – 1 juni 2013 in Overasselt

Gert van Ee (secretaris NVKD) De jaarlijkse bijeenkomst van de NVKD vond dit jaar plaats op een zeer bijzondere locatie: thuis in Overasselt bij Adrienne Mertens. Het was voor het eerst dat we niet bij een instituut te gast waren, maar bij een NVKD lid van het eerste uur in huiselijke kring. En dat was een groot succes! Adrienne en Pierre hadden hun gasthuis in de prachtige natuurlijke tuin met een glasheldere tuinvijver annex zwembad beschikbaar gesteld. Gesteund door haar werkgever, Grontmij AquaSense, uit Amsterdam beleefden de deelnemers een unieke bijeenkomst. Op donderdag 30 mei werd de cursus gegeven door Bart Van de Vijver. Deze cursus is zeer populair. Bart bereidt altijd grondig zijn lesmateriaal voor en de cursisten hebben hier een grote waardering voor. Elders in deze Diatomededelingen staat hiervan een verslag door Adrienne Mertens. Vrijdag 31 mei was de traditionele lezingendag. Deze werd geopend door Michiel Wilhelm met een introductie van de Grontmij en een stukje historie van AquaSense. Daarna was het tijd voor de speciale gast Eileen Cox, onderzoeker in het beroemde Natural History Museum in Londen, waar ze sinds 1992 werkt. Een bijzondere vrouw, aardig, deskundig en vooral vol humor die voorbeelden liet zien van diatomeeën vormen en veranderingen daarin. Hierbij stelde ze aan de orde wat de kernvragen zijn rond de taxonomie, naamgeving en hoe zeer vormen afhankelijk van functionaliteit bij diatomeeën kunnen veranderen. Andere lezingen waren er van Christine Cocquyt (fytoplankton in Afrikaanse meren), Pieter Vanormelingen (DNA barcoding), Wim Van Nieuwenhuyze (reconstructie en klimaatverandering in Patagonia) en Jana Veselá (diatomeeën hotspot in het Acadia National Park in de USA). Bart Van de Vijver besloot de lezingendag met een lezing over het NVKD ringonderzoek: resultaten, opmerkingen en bezinning. In 2015 wil hij dit herhalen met de ‘medium-celled’ Navicula’s: N. cryptocephala, etc.). Holger Cremer, voorzitter NVKD, beloonde de sprekers met een bijzonder aardigheidje: een knuffel in de vorm van de diatomee Biddulphia. De lezingendag werd afgesloten met het club diner (foto). Zaterdag 1 juni werd een excursie gehouden naar het vlakbij gelegen natuurgebied rond de Overasseltse en Hatertse Vennen. In dit gebied van Staatsbosbeheer worden maatregelen genomen tegen de achteruitgang van het gebied: er worden bomen gekapt, anti-verdrogingsmaatregelen getroffen (baggeren, verbinden van grotere vennen) en voormalige landbouwgrond wordt bij het gebied getrokken. Er vindt onderzoek plaats om te volgen of maatregelen ook het beoogde effect hebben.

9

Afbeelding 1. De aanwezigen NVKD leden laten zich het diner goed smaken in restaurant St. Walrick in Overasselt.

10

Diatomededelingen 37, 2013 Verslag van de 4de NVKD taxonomische workshop op 30 mei 2013 te Overasselt

Adrienne Mertens (lid NVKD) Dit jaar waren de NVKD leden voor de studiedagen te gast bij Grontmij Nederland B.V., op mijn werklocatie in Overasselt. Er was weer grote belangstelling voor deze vierde taxonomische workshop waarbij opnieuw Fragilarioide diatomeeën onder de loep werden genomen. Net als de voorgaande workshops werd deze gegeven door Bart Van de Vijver. In zijn introductie vertelde Bart dat hij een poging zou doen meer duidelijkheid te scheppen in de probleemgroepen rond de Fragilarioide diatomeeën. Deze groep is zo breed en problematisch dat hier veel over te vertellen valt. In deze workshop aandacht voor Punctastriata, Distrionella, Fragilariforma, Stauroforma, Ctenophora & Tabularia en Ulnaria. De opbouw van de workshop is praktisch en duidelijk, waarbij alle soorten afzonderlijk aan bod komen met beschrijvingen en afbeeldingen. Net als in de voorgaande workshops stak iedereen er weer wat van op. Na afloop van de presentatie konden weer preparaten worden bekeken, en was er ruimte voor discussie. Dit keer geen nieuwe soorten. Uit de ringtest van 2013 zijn weer soorten naar voren gekomen waar problemen mee zijn. In de volgende taxonomische workshop zullen de soorten uit de Planothidium lanceolatum groep besproken worden.

11

12

Diatomededelingen 37, 2013 Verslag ledenvergadering NVKD op 31 mei 2013 te Overasselt

Gert van Ee (secretaris NVKD) 1. Opening, vaststellen agenda, mededelingen. Geen opmerkingen of mededelingen.

2. Verslag ledenvergadering 1 juni 2012 in Haren, Nederland (bijgevoegd). Dit verslag is ook afgedrukt in Diatomedelingen 36, 2012, 11-12. Het verslag is ongewijzigd vastgesteld.

3. Kort jaaroverzicht 2012 (secretaris). Is vermeld na dit verslag.

4. Toelichting financieel jaaroverzicht 2012 en begroting 2013 (penningmeester, P. Vos). Peter vos was afwezig; Gert van Ee geeft weer wat Peter hem had ingefluisterd: in kas 7000 euro; er is 2000 euro subsidie verstrekt aan het internationale diatomeeën symposium in Gent en er is geen noodzaak voor contributieverhoging.

5. Verslag kascommissie over 2012 en verkiezing nieuw lid van de kascommissie (Marianne Thannhauser treedt af; Geurt Verweij blijft nog 1 jaar aan). Op de vergadering wordt een nieuw kascommissielid gekozen. De kascommissie heeft na controle de boeken in orde bevonden nadat Peter Vos enkele zaken had toegelicht; de vergadering besluit de penningmeester te dechargeren onder dankzegging voor zijn werk. De kascommissie wordt vriendelijk bedankt voor haar werkzaamheden; Marianne Thannhauser treedt af en Adrienne Mertens is het nieuwe kascommissielid voor 2013-2014. Daarmee bestaat de kascommissie uit Geurt Verweij (aftredend in 2014) en Adrienne Mertens.

6. Verkiezing nieuwe bestuursleden. Volgens het aftreedrooster is penningmeester Peter Vos aan de beurt af te treden. Peter stelt zich opnieuw verkiesbaar. Tegenkandidaten kunnen zich melden bij de voorzitter of de secretaris voor de ledenvergadering, bij voorkeur schriftelijk. Er hebben zich geen kandidaten gemeld en de vergadering besluit om Peter Vos opnieuw te benoemen tot penningmeester.

7. Website NVKD. B. Pex Op de website komt een nieuwe rubriek: literatuur relevant voor analisten. Iedereen wordt verzocht relevante pdf’s te sturen aan Bert Pex of Bart Van de Vijver.

8. Taxonomische diatomeeën workshop: verslag 2012 en toekomst (Bart Van de Vijver). Het verslag van de taxonomische workshop is opgesteld door Adrienne Mertens en elders in dit nummer te lezen. De workshop valt in zeer goede aarde en wordt enthousiast bezocht en gegeven. Bart zal dit ook in de toekomst blijven doen. Voor de toekomst ziet hij mogelijke onderwerpen in: Navicula cryptocephala-groep (N. cryptotenella, etc). Bart wil graag van iedereen een lijst met Planothidium soorten als voorbereiding op de komende workshop. Herman stuurt Bart een lijst met namen uit de Limnodata Neerlandica.

9. Web-based taxonomische site (Bart). Bart Van de Vijver en Frans Kouwets verwachten eind dit jaar met een website te komen over taxonomie van diatomeeën van de lage landen. Frans Kouwets zal de volgende vergadering hierover meer vertellen; dit is deels door tijdgebrek en deels door geldgebrek nog niet van de grond gekomen.

13

10. Diatomededelingen: nieuws, indienen kopij, deadline. -

Diatomededelingen 37 zal dit jaar zo mogelijk nog verschijnen. Iedereen wordt gevraagd tijdig kopy aan te leveren. Iedereen wordt opgeroepen om zelf een stukje te schrijven over vondsten, problemen met naamgeving, determinaties, etc. Wanneer men hierbij hulp nodig heeft kan een van de leden of van het bestuur hierin behulpzaam zijn. Deadline: 15 september 2013.

-

TNO stopt met Diatomeeën onderzoek. Het onderzoek aan diatomeeën stopt bij TNO met ingang van 1 januari 2013. Het gevolg is dat vanaf 2014 ook geen kosten meer worden vergoed (drukkosten en portokosten); we zullen ons moeten beraden op andere vormen van sponsoring, bijvoorbeeld door bedrijven of overheidsinstellingen of kennisinstituten.

11. Rondvraag. Geen vragen.

Mededelingen -

Bart vraagt na of Mont Rigi mogelijk is voor een volgende bijeenkomst.

-

Herman van Dam vraagt wie er naar de centraal Europese Diatomeeën bijeenkomst in Geneve (in september) gaat.

12. Sluiting

Kort jaaroverzicht 2012 Geen overlijdensberichten in 2012. De ledenlijst heeft een bewerking ondergaan en is aangepast aan de laatste stand van zaken: 60 leden (was vorig jaar 61) en 8 instituut-leden (was vorig jaar ook 8). We hadden een bijzonder leuke bijeenkomst in Haren (Groningen!) waar we te gast waren bij Koeman en Bijkerk op uitnodiging van Ronald Bijkerk (directeur). Christine Cocquyt werd benoemd tot erelid en kreeg de NVKD speld (het logo in zilver) uitgereikt. Zij is vanaf 1994 tot 2010 bestuurslid geweest in verschillende functies. Op de bijeenkomst hadden we Peter Kroth uit Duitsland als bijzondere gastspreker. Ook bijzonder was dat er meerdere mensen (Holger Cremer en Frank Schuren) deze dag jarig waren. Diatomededelingen nummer 36 is uitgekomen. Deze is verschenen in december 2012: 73 pagina’s leesplezier. Ik moedig iedereen hier aanwezig aan om zelf eens een stukje aan te leveren. De wijze waarop staat achterop de kaft van het tijdschrift. Ik herinner iedereen er bij deze gelegenheid ook aan dat leden worden verzocht (volgens de statuten en reglementen ‘moet’ dit zelfs) rapporten en andere publicaties aan te leveren voor onze NVKD bibliotheek. Deze wordt beheerd door Caroline Souffreau. Je kunt hierover met haar of met een van de andere bestuursleden contact opnemen. Vrijdagavond diner in Groningen: prima geregeld! Excursie op zaterdag: een boottocht op het Lauwersmeer: prachtig met redelijk mooi weer. De Workshop 2012 ging over: Staurosira, Staurosirella en Pseudostaurosira. In Diatomededelingen 36 staat een leuk verslag van Jako van der Wal. Bestuursvergadering op donderdag 25 oktober 2012 in Utrecht bij TNO. Belangrijkste zaken: voorbereidingen voor deze studiedagen.

14

Diatomededelingen 37, 2013 Grontmij Nederland B.V., Afd. Water, team Ecologie, Amsterdam

Michiel Wilhelm Grontmij Nederland B.V., Postbus 95125, 1090 HC Amsterdam; [email protected]; http://www.grontmij.nl

ORGANISATIE Grontmij Nederland B.V. is een advies- en ingenieursbureau met een kantorennetwerk in Europa en daarbuiten (o.a. Turkije en China). Het hoofdkantoor is gevestigd in De Bilt. Bij het bedrijf zijn internationaal meer dan 8.000 professionals werkzaam. Ons bedrijf is multidisciplinair, innovatief, creatief en bestrijkt de hele waardeketen. Wij nemen onze verantwoordelijkheid voor het milieu serieus, met als doel het principe van duurzame ontwikkeling. De focus ligt op het combineren van onze internationale doelstellingen binnen 3 business lines:  Water & Energy  Transportation & Mobility  Planning & Design TEAM ECOLOGIE Onder Water & Energy vallen de afdelingen Milieu, Water en Energie. Onder de afdeling Water valt het team Ecologie, waarvan ik en Adrienne Mertens deel uit maken. Het kantoor en laboratorium staat in Amsterdam. Ik ben het hoofd van het team Ecologie. Het team Ecologie is ontstaan uit AquaSense en bestaat nu uit ruim 20 professionals, die hun expertise hebben op het gebied van zoete, estuariene en mariene wateren. Er is een zeer breed netwerk in diverse expertisevelden:  monitoring (Planten, Algen (fytoplankton, diatomeeën), Macrofauna, Vissen, Flora -en Fauna-wet soorten, Mariene fauna);  risicobeoordeling (Ballast water, Effluent beoordeling, KRW/KRM (chemie), Sediment, Triade-benadering);  ecologisch advies (Effectstudies, KRW, KRW marine, Natura 2000, MER, Passende beoordeling, Innovaties). Onze klanten zijn Waterschappen, Rijkswaterstaat, Provincies, Industrie, Onderzoeksinstellingen, Rijksoverheid, Aannemers, Gemeenten, Laboratoria, Adviesbureaus en veel van ons advies is ook ten behoeve van multidisciplinaire Grontmij-projecten. Door deel uit te maken van een civiel technisch bureau als Grontmij brengen wij ecologische waarden in de praktijk in bijvoorbeeld oeverontwerp en – aanleg, Natura 2000 studies, de effecten van effluenten op oppervlaktewater, water en gezondheid, trendanalyses en effectstudies Grontmij heeft een kwaliteitsborgingssysteem dat is gecertificeerd volgens de normen van ISO 9001. Wij zijn sinds 2009 geaccrediteerd volgens NEN-EN 17025. Voor alle expertise is het van belang om goed op de hoogte te blijven van de ontwikkelingen op ons vakgebied en goede contacten te onderhouden met collega’s op andere instituten. Daarom zijn wij lid van de Nederlands-Vlaamse Kring van Diatomisten (NVKD) en zijn we met veel plezier gastheer geweest voor de taxonomische 15

workshop en de jaarvergadering van de NVKD in 2013, gehouden op de werklocatie van Adrienne Mertens in Overasselt. KIEZELWIEREN Voor de kiezelwieren is Adrienne Mertens verantwoordelijk. Zij heeft haar expertise op het gebied van de taxonomie en ecologie opgebouwd in zo’n 30 jaar en kan zich met recht diatomeeën expert noemen. Op jaarbasis analyseert zij gemiddeld 400 monsters, afkomstig uit diverse watertypen, brak en zoet water, verspreid over ons land en een enkele keer uit het buitenland. Zij heeft haar kantoor in Overasselt, voorzien van een Zeiss Axioskop microscoop met camera, laptop pc en een ruim voorziene bibliotheek. Ondanks de uitgebreide op de markt komende nieuwe publicaties en dankzij de verbeterde optiek, worden er regelmatig onbekende soorten gevonden die soms nieuw zijn voor de wetenschap. Zoals bijvoorbeeld Eunotia mertensiae H. Lange-Bertalot in H. Lange-Bertalot, M. Bak et A. Witkowski 2011. LITERATUUR Lange-Bertalot, H., M. Bak & A. Witkowski (2011) Eunotia and some related genera. Diatoms of Europe: Diatoms of the European Inland Water and Comparable Habitats. 6. Gantner Verlag Ruggell. 747p.

16

Diatomededelingen 37, 2013 Recognising and defining taxonomic boundaries in ‘well-known’ freshwater diatoms and its relevance to water quality evaluation

Eileen J. Cox The Natural History Museum, Cromwell Road, London, Sw7 5bd, UK ABSTRACT The use of diatoms in water quality evaluation relies upon being able to identify species reliably from their morphology, and having accurate ecological information on those species. If either of these criteria is unfulfilled, there is a danger that the inferred ecological status will be inaccurate. But not only do diatoms show morphological variability over their life history or with environment, but the application of molecular techniques is revealing genetic diversity that is not reflected in morphology. New species are being described with little or no associated ecological information, while their recognition on morphological features is problematical. The main causes of morphological variability in diatoms are genetic differences, environmental factors and the effect of cell size reduction. Whether or not such variability is considered sufficiently great for taxon separation, and what ecological information is linked to such taxa, is critical to the use of diatoms for any environmental evaluation. The issue may become more problematic for the routine analyst if taxonomic revisions are based on ultrastructure and/or molecular studies, unless they are explicitly linked to light microscopic information. INTRODUCTION Although results from the use of molecular tools are raising questions about taxonomic boundaries between diatoms (Medlin et al. 1991, Medlin 1997, Alverson 2008, Ellegaard et al. 2008, Evans et al. 2008), the use of diatoms as bioindicators, whether for water quality evaluation or palaeoenvironmental reconstruction, still relies on the morphological identification of taxa, usually by light microscopy of cleaned valves. In this context, alongside the need for consistent identification of taxa is the assumption that different (morphologically-defined) species have particular ecological ranges and optima. Thus, once correlations have been made between individual species and environmental variables, ecological conditions at particular sites can be inferred from the results of diatom analyses (Fig. 1). That such inferences are generally reliable has supported the incorporation of diatoms (as phytobenthos) into water quality assessments across Europe (Water Framework Directive 2000). However, diatom identification and taxonomic allocation are not without their problems, because despite the (simplistic) contention that diatom species reproduce their valve structure faithfully after each cell division (Round et al. 1990: 84), variability in wall morphology is evident in many taxa and can result in products of the same genotype looking sufficiently different that they have been allocated to different taxa.

17

Figure 1. Diagram showing diatom:environment relationships are established and then can be used for inferring environmental conditions.

There are three main causes of variability in diatom wall morphology: genetic variability (between and within species), size reduction during vegetative reproduction and environmental factors. Genetic variability is being increasingly revealed by molecular techniques (Rynearson & Armbrust 2004, Alverson & Kolnick 2005, Evans et al. 2005, 2008, Sarno et al. 2005, 2007, Zingone et al. 2005, Lundholm et al. 2006, Beszteri et al. 2007) and variously (but not invariably) linked to often subtle morphological differences. Variability with size reduction is a result of the distinctive controls on wall morphology imposed by diatom cell structure and life history. Because the siliceous components of diatom frustules are more or less rigid, and new valves are formed intracellularly, the parent wall constrains the size and shape of those new valves to a greater or lesser extent (Mann 1994). Thus, only under exceptional circumstances are hypovalves larger than their corresponding epivalves (Rose & Cox 2013), and there is usually a gradual decrease in average cell size within a diatom population as it grows. However, size reduction is usually allometric, with concomitant effects on shape, lengthbreadth ratios and the relationship between valve outline and some valve features, e.g. raphe path or length (Cox 1997). The third major effect on wall morphology is environment. While the genotype exerts the primary control on wall formation, environmental factors may affect gene expression and lead to different degrees of morphological modification. Thus, a single clone may produce slightly different cells under different conditions, factors such as salinity or temperature having the most pronounced effects (Geissler 1970a, b, Schmid 1976, Syvertsen 1979, Fryxell 1988, Trobajo et al. 2004, 2011). Whereas for much of the 20th century species concepts in diatoms were on the whole quite broad (cf. Hustedt 1927-1966, 1930, Krammer & Lange-Bertalot 1986, 1988), over the last 20 years the results of studies on reproductive behaviour and diatom biogeography, with or without molecular investigations, have led to the adoption of much narrower species concepts. Ultrastructural studies and morphometric techniques have also highlighted subtle morphological differences that may allow discrimination between closely related taxa. How this translates into the use of diatoms in environmental studies has however been somewhat neglected. This paper will review some of the problems associated with the recognition and definition of diatom taxa and how these impinge on the routine use of diatom analyses for environmental assessments. GENETIC VARIABILITY AND THE PROLIFERATION OF DIATOM TAXA With the development of molecular tools it has become possible to compare the sequences of nucleotides within genes (and even entire genomes) of different specimens, and determine the degree of similarity between specimens representing different taxa, usually by generating phylogenetic trees. 18

Initially diatom molecular studies, particularly based on ribosomal DNA, focused on trying to understand the large scale evolution of the group (Medlin et al. 1993, 1996a,b, Lundholm et al. 2002, Kooistra et al. 2003, Alverson et al. 2006, Bruder & Medlin 2008, Theriot et al. 2010), but as primers have been developed to target other genes greater attention has been given to inter- and intra-specific relationships, particularly in species that were originally considered to be widely distributed. One of the first studies to demonstrate that a supposed well-known, cosmopolitan taxon comprised more than one entity was an investigation of Skeletonema costatum (Greville) Cleve (Medlin et al. 1997, Zingone et al. 2005). Following this, Sarno et al. (2005, 2007) showed that S. costatum sensu lato comprised at least five entities that could be discriminated both genetically and morphologically, albeit primarily using ultrastructural features, which they then described formally as new species. Meanwhile investigations of mating behaviour were also being used to support the subdivision of other taxa, e.g. Sellaphora pupula (Kützing) Mereschkowsky complex (Mann et al. 2004), with molecular data similarly indicating a number of discrete entities within that complex (Evans et al. 2008, 2009). As they become easier and cheaper, molecular investigations of well-known taxa are proliferating, revealing both diversity but also sometimes surprising similarity across geographical areas (Trobajo et al. 2009, Kermarrec et al. in press). How such genetic diversity should be handled taxonomically is still somewhat problematic although most frequently it results in the description of new, cryptic or semi-cryptic, species.

LIFE HISTORY AND SHAPE PERCEPTION During morphogenesis, forming valves are not only influenced by the genetic coding in the nucleus, but are also constrained in their development by the parent frustule, and possibly by the proximity of their siblings. Thus, while the fundamental structure of a valve will be reproduced at each division, the size and shape may be modified by the cellular environment, the number or spacing of component parts of the valve may be modified, the relative proportions of apices to central portion or the relationship between raphe fissures and valve outline change (Cox 1993, fig. 2). Effects of size reduction are most strikingly seen in the changing outline of pennate diatoms, valve length decreasing far more than valve width (Cox et al. 2012, fig. 2), thus long, thin shapes shift to short, fat ones (shape being perceived independent of scale) and apex shape may also be modified (Cox 1986 figs 2, 3, 1997, Trobajo et al. 2006). Changes in centric diatoms may be more subtle, but numbers of processes change with diameter, the relative proportions of valve diameter and mantle depth will also change and there may be disruption of projections in multi-angular diatoms with decreasing size (Figs 2-7). In the absence of morphological intermediates, extremes of the spectrum may be allocated to different taxa, their conspecificity only being revealed through culture experiments or the observation of sexual reproduction (Cox 1985, Rose 2008, Trobajo et al. 2006, Cox et al. 2012). Thus Cox (1985) showed that Navicula subinflatoides Hustedt represented the upper size range of Navicula ulvacea (Berkeley ex Kützing) Cleve (now Dickieia ulvacea Berkeley ex Kützing), while Rose (2008) found that different clones of Gomphonema parvulum (Kützing) Kützing (sensu lato) produced cells of Gomphonema gracile Ehrenberg or Gomphonema hebridense Gregory after auxosporulation (Cox et al. 2012, fig. 2). Trobajo et al. (2006) showed that clones of Nitzschia fonticola (Grunow) Grunow auxosporulated to produce initial cells that were 3-6 times longer than the respective parent cells, although valve widths were comparable. The larger cells were outside the classical dimensions for N. fonticola (10-30µm long, 3.5-4µm wide) (Van Heurck 1881, pl. 69, figs 15-20) and, although 65µm is given as the maximum length by Krammer & Lange-Bertalot (1988), such long cells would probably not be readily identified as N. fonticola.

19

Figure 2. Diagram showing the loss of processes with cell size reduction in centric diatoms. Processes are represented by dark spots near the circumference of the valves, and as cell diameter decreases fewer processes are found, but their spacing remains more or less constant.

Figure 3. Diagram showing the change in valve diameter:mantle height relationships with cell size reduction in centric diatoms. Valve mantle height does not change as cells decrease in diameter and therefore the proportions change so that valve mantles become relatively greater to cell diameter in smaller cells.

ENVIRONMENTALLY INDUCED VARIABILITY Environmentally induced variability is most often recognised when Janus or heterovalvate cells are encountered in natural populations. Because the two valves of a frustule are formed consecutively, if the external conditions have changed between those two morphogenetic events, valve morphology can differ. Thus, McBride & Edgar (1998, fig. 1) documented the occurrence of Janus cells in Gomphonema Ehrenberg, in which the two valves differing markedly in stria density, while Teubner (1995, figs 6-13) illustrated a range of heterovalvate Cyclotella Kützing frustules. More strikingly, the valves of a single frustule may differ so much that they have been placed in different species, e.g. Mastogloia grevillei W. Smith and M. elliptica var. dansei (Thwaites ex W. Smith) Cleve (Stoermer 1967, figs 1-9 v. figs 11-19). Similarly, in a study of Cyclotella (Werner & Smol 2006) found different combinations of morphologically distinct valves that would traditionally be placed in different taxa (Fig. 8).

20

Figures 4-7. Scanning electron micrographs of Hydrosera showing change in shape and loss of a pseudocellus with size reduction. Fig. 4. External view of whole frustules with three equal pseudocelli. Fig. 5. Internal view of valve with three equal pseudocelli, separated from the central part of the valve by silica ridges. Fig. 6. Internal view of valve showing loss of a pseudocellus projection. The internal ridge has also been reduced and lies close to the valve margin. Fig. 7. External view of valve in which a pseudocellus projection is being lost. The pseudocellus is still present but no longer forming one of the six projections as seen in Fig. 4. All images at same magnification.

Heterovalvy is also seen in some filamentous centric diatoms, for example between the end and intermediate cells in filaments of Skeletonema Greville (Fryxell 1976) and between linkage and separation valves in Aulacoseira Thwaites (Crawford 1979). In both cases these differences play a functional role. The contrasting position of the strutted process in Skeletonema reflects its involvement in linkage, or not, while a switch from linkage to separation valves in Aulacoseira is probably involved in regulating its position in the water column (Davey 1986, Davey& Crawford 1986) and may be induced by its exposure to a lower light environment (Bentley et al. 2012). The production of separation spines would result in shorter filaments that are more readily entrained and brought nearer the surface. Experimental studies have shown that changes in valve morphology can occur with temperature (Syvertsen 1979, Fryxell 1988) and salinity (Schultz 1971, Trobajo et al. 2004, 2011, Balzano et al. 2011), sometimes such that the different morphs would be identified as different species (Schultz 1971, Syvertsen 1979). Hausmann & Lotter (2001) used correlations between the abundance of different morphs of Cyclotella comensis Grunow and temperature to infer different temperature optima for these morphs, while Bailey-Watts (1988) suggested that morphological changes in Stephanodiscus hantzschii Håkansson & Stoermer in Loch Leven were a function of temporal changes in nutrient and silica concentrations. Understanding and calibrating the causes of such morphological variability in diatoms could enable finer ecological inferences to be made from the occurrence of particular morphs in a sample. DISCUSSION Changing species concepts Over the last 20 years or so, three different approaches to studying diatoms (molecular, reproductive behaviour and biogeography) have revealed that apparently well-known taxa comprise distinct entities, differing in genotype, mating behaviour and distribution (Evans et al. 2008, 2009). In addition to ultrastructural observations, the use of morphometric techniques (e.g. Beszteri et al. 2005, Veselá et al.2009, Poulícková et al. 2010) has facilitated more objective, quantitative means of discriminating between morphologically similar specimens, allowing genetic, behavioural or distributional differences to be correlated with particular morphs. Where genetic differences are paralleled with morphological differences, barriers to mating, or striking ecological distributions, it is often argued that the different entities warrant specific status (Mann et al. 2004). As a result there has been a major shift in the way even purely morphological investigations evaluate morphological variation, finer taxonomic distinctions are made between specimens and populations, and new diatom species have 21

proliferated (Fourtanier & Kociolek, 1999, 2007). Sometimes the molecularly distinguished taxa are referred to as cryptic or semi-cryptic species, but in almost all cases (including more traditional morphological investigations), the ecological significance of these is unknown. Comparative degrees of genetic difference have been invoked in support of discrimination at particular taxonomic levels (Evans et al. 2007, Moniz & Kaczmarska 2010, Kermarrec et al. in press), but this assumes that evolution progresses in a clock-like way, and that, after a certain number of changes, a new taxon emerges. Yet, intraspecific genetic variability is inherent to the ability of a species to survive under changing environments, and therefore should be expected. However, because comparisons are (necessarily, at least at the moment) being made on a restricted number of genes they may not be representative of the rest of the genome. Nor do we currently know how much genetic variation exists within “good” species or to what extent some of the observed variation is purely random and uninformative. We cannot know how many times particular base pairs may have changed. Is there a danger that every genotype will be considered the basis of a species, when it should be expected that species exhibit a range of genotypes? More extreme phenotypic change has been observed in Diadesmis gallica W. Smith (Granetti 1977, Cox 2006). This diatom can occur as free-living biraphid cells, but also as chain-forming, nonraphid cells when grown in culture in liquid medium. How many other taxa are able to modify their morphology to this extent remains unknown.

Figure 8. Diagram showing the combinations of morphs of Cyclotella valves found as single frustules. Lines link the various observed combinations of morphs (based on Werner & Smol 2006).

Life history and environment as sources of morphological variability In contrast to the ever finer morphological discrimination of species, life history studies (from initial cell to parent cell) reveal that a single clone can exhibit morphologies assigned to different “species”, while experimental studies using clonal cultures also reveal striking phenotypic variation in some diatoms. But, because such studies usually require extended periods of culturing, relatively few taxa have been studied. Similarly, the lack of long-term detailed ecological investigations at particular sites creates gaps in our understanding of the impact of natural events on diatom populations. Observations from long-term ecological studies can suggest links between morphology and environment that can then be investigated experimentally. Unfortunately few researchers are working both in the field and the laboratory, or have the opportunity or resources to follow such leads. Perhaps this is where field 22

analysts could identify potentially interesting cases to the experimentalists, who in turn could clarify the effects of environment on morphology (cf Trobajo et al. 2004, 2011). What are the implications for the use of diatoms in water quality evaluations? Taxon-based water quality evaluation rests on the reliable identification of taxa whose ecological (preferably restricted) ranges are known, and for diatoms is routinely based on light microscopical analyses. Meanwhile, as discussed above, molecular tools are revealing unsuspected genetic diversity within the diatoms, with or without associated morphological variation, and named taxa are proliferating. In addition, the morphological discrimination of such taxa often depends on subtle differences, which may or may not be related to their appearance under the light microscope. Nor is it clear whether there is any ecological significance to the recognition of these new taxa. More challengingly, there is also the possibility that very similar, or even potentially indistinguishable, morphologies are produced by different genotypes (Schultz 1971). On the other hand, life history and experimental studies have shown that apparently contrasting specimens can be part of the same taxon. Despite traditional assertions to the contrary ,diatom morphology is not being reproduced faithfully at each cell division. Changes with life history demand a wider species concept, perhaps with a revision of ecological characteristics (G. parvulum v. G. gracile and G. hebridense), while changes with environment not only indicate the occurrence of phenotypic plasticity but raise the possibility that ecological inferences could be refined if know environmentally-induced forms are recorded. For example, Jüttner et al. (2013) discriminated a new species, Gomphonema varioreduncum Jüttner, Ector, Reichardt, Van de Vijver & Cox from Gomphonema exilissimum (Grunow) Lange-Bertalot & Reichardt on both morphology and ecology. Clearly where life history studies reveal that contrasting morphologies are part of the same taxon, appropriate taxonomic revisions are necessary and the ecological characteristics of the taxon may also have to be revised. On the other hand, where morphological change is clearly a result of a particular environmental factor, recognising the different morphs as named forms (formally or informally) with their own ecological range could improve the precision of water quality analyses. Determining whether newly defined taxa are ecologically informative requires the analyst to be aware of taxonomic revisions and alert to the possibility that they may encounter these taxa in their samples. If they do see such taxa, is any ecological pattern discernible? Trying to integrate taxonomic revisions into routine analyses could be a way of “ground-truthing” those revisions as well as communicating across what sometimes seems a large language barrier! ACKNOWLEDGEMENTS This paper is based on a talk I gave at the 2013 Dutch-Flemish diatomists’ meeting in Overasselt, The Netherlands, and I would like to thank the organisers for their kind invitation to participate in that meeting and for giving me the opportunity to record some of my thoughts. REFERENCES

Alverson, A.J. 2008. Molecular systematics and the diatom species. Protist 159: 339-353. Alverson, A.J., Cannone, J.J.,Gutell, R.R. & Theriot, E.C. 2006. The evolution of elongate shape in diatoms. Journal of Phycology 42: 655-668. Alverson, A.J. & Kolnick, L. 2005. Intragenomic nucleotide polymorphism among small subunit (18S) rDNA paralogs in the diatom genus Skeletonema (Bacillariophyta). Journal of Phycology 41: 1248-1257. Bailey-Watts, A.E. 1988. Studies on the control of the early spring diatom maximum in Loch Leven 1981. In: Round, F.E. (ed.), Algae and the aquatic environment. Biopress, Bristol. Pp. 53-87. Balzano, S., Kooistra, W.H.C.F. & Sarno, D. 2011. Effects of salinity on the growth rate and morphology of ten Skeletonema strains. Journal of Plankton Research 33: 937-945. Bentley, K., Clack, C. & Cox, E.J. 2012. Diatom colony formation: a computational study predicts a single mechanism can produce both linkage and separation valves due to an environmental switch. Journal of Phycology, 48: 716-728.

23

Beszteri, B., Acs, E. & Medlin, L.K. 2005. Conventional and geometric morphometric studies of valve ultrastructural variation in two closely related Cyclotella species (Bacillariophyta). European Journal of Phycology 40: 89-103. Beszteri B., John, U. & Medlin, L.K. 2007. An assessment of cryptic genetic diversity within the Cyclotella meneghiniana species complex (Bacillariophyta) based on nuclear and plastid genes, and amplified fragment length polymorphisms. European Journal of Phycology 42: 47-60. Bruder, K., & Medlin, L.K. 2008. Morphological and molecular investigations of naviculoid diatoms. II. selected genera and families. Diatom Research 23: 283-329. Cox, E.J. 1985. Auxosporulation by a naviculoid diatom and the taxonomic implications. British Phycological Journal 20: 169-179. Cox, E.J. 1986. Some taxonomic and ecological considerations of morphological variation within natural populations of benthic diatoms. In: Ricard, M. (ed.) Proceedings of the 8th International Diatom Symposium, Paris 1984, 163-172. Cox, E.J. 1993. Diatom systematics – a review of past and present practice and a personal vision for future development. Nova Hedwigia Beiheft 106: 1-20. Cox, E.J. 1995. Morphological variation in widely distributed diatom taxa: taxonomic and ecological implications. In: Marino, D. & Montresor, M. (eds) Proceedings of the 13th International Diatom Symposium, Italy 1994, 335-345. Cox, E.J. 1997. Assessing and designating diatom taxa at or below the specific level - a consideration of current status and some suggested guidelines for future use. Nova Hedwigia, 65: 13-26. Cox, E.J. 2006. Raphe loss and spine formation in Diadesmis gallica (Bacillariophyta) – an intriguing example of phenotypic plasticity in a diatom. Nova Hedwigia Beiheft 130: 163-176. Cox, E.J., Willis, L. & Bentley, K. 2012. Integrated simulation with experimentation is a powerful tool for understanding diatom valve morphogenesis. BioSystems, Special issue on morphogenesis, 109: 450-459. Crawford, R.M. 1979. Filament formation in the diatom genera Melosira C. A. Agardh and Paralia Heiberg. Nova Hedwigia Beiheft 64: 121–33. Davey, M. C. 1986. The relationship between size, density and sinking velocity through the life cycle of Melosira granulata (Bacillariophyta). Diatom Research 1: 1–18. Davey, M. C. & Crawford, R. M. 1986. Filament formation in the diatom Melosira granulata. Journal of Phycology 22: 144–50. Ellegaard, M., Godhe, A., Harnstrom, K. & McQuoid, M. 2008. The species concept in a marine diatom: LSU rDNA-based phylogenetic differentiation in Skeletonema marinoi/dohrnii (Bacillariphyceae) is not reflected in morphology. Phycologia 47: 156-167. Evans, K.M., Kuhn, S.F. & Hayes, P.K. 2005. High levels of genetic diversity and low levels of genetic differentiation in North Sea Pseudo-nitzschia pungens (Bacillariophyceae) populations. Molecular Ecology Notes 4: 125-126. Evans, K.M., Chepurnov, V.A., Sluiman, H.J., Thomas, S.J., Spears, B.M. & Mann, D.G. 2009. Highly differentiated populations of the freshwater diatom Sellaphora capitata suggest limited dispersal and opportunities for allopatric speciation. Protist 160: 386-396. Evans, K.M., Wortley, A.H. & Mann, D.G. 2007. An assessment of potential diatom “barcode” genes (cox1, rbcL, 18S and ITS rDNA) and their effectiveness in determining relationships in Sellaphora (Bacillariophyta). Protist 158: 39-364. Evans, K.M., Wortley, A.H., Simpson, G.E., Chepurnov, V.A. & Mann, D.G. 2008. A molecular systematic approach to explore diversity within the Sellaphora pupula species complex (Bacillariophyta). Journal of Phycology 44: 215-231. Fourtanier, E. & Kociolek, J. P. 1999: Catalogue of the diatom genera. Diatom Research 14: 1–190. Fourtanier, E. & Kociolek, J. P. 2007: Catalogue of diatom names, California Academy of Sciences, On-line Version. Compiled by Elisabeth Fourtanier and J. Patrick Kociolek. Available online at http://www.calacademy.org/research/diatoms/names/index.asp. Fryxell, G.A. 1976. The position of the labiate process in the diatom genus Skeletonema. British Phycological Journal 11: 93-99. Fryxell, G.A. 1988. Polymorphism in relation to environmental conditions as exemplified by clonal cultures of Thalassiosira tumida (Janisch) Hasle. In: Round, F.E. (ed.) Proceedings of the 9th International Diatom Symposium, Bristol 1986, 61-73. Geissler, U. 1970a. Die Variabilität der Schalenmerkmale bei den Diatomeen. Nova Hedwigia 19: 623-773. Geissler, U. 1970b. Die Schalenmerkmale der Diatomeen – Ursachen ihrer Variabilität und Bedeutung für die Taxonomie. Nova Hedwigia Beiheft 31: 511-535.

24

Granetti, B. 1977.Variazioni morfologiche, strutturali e biometriche dei frustule di Navicula gallica (W. Smith) Van Heurck coltivata in vitro per alcuni anni. Giornale Botanica Italiana 112: 227-261. Hausmann, S. & Lotter, A.F. 2001. Numerical Cyclotella comensis taxonomy and its importance for quantitative temperature reconstruction. Freshwater Biology 46: 1323-1333. Heurck, H. van 1880-1885. Synopsis des Diatomées de Belgique. Atlas. Ducaju et Cie, Anvers, Belgium. Hustedt, F. 1927-1966. Die Kieselalgen Deutschlands, Österreichs und der Schweiz. In: Dr L. Rabenhorst’s Kryptogamen-Flora von Deutschland, Österreich und die Schweiz, 7. Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig. Hustedt, F. 1930. Bacillariophyta (Diatomaceae). In: A. Pascher, Die Süsswasser-flora Mitteleuropas, Heft 10. Gustav Fischer Verlag, Jena. Jüttner, I., Ector, L., Reichardt, E., Van de Vijver, B., Jarlman, A., Krokowski, J. & Cox, E.J. 2013. Gomphonema varioreduncum a new species from northern and western Europe and a re-examination of Gomphonema exilissimum (Grunow) Lange-Bertalot & Reichardt. Diatom Research Kermarrec, L., Bouchez, A., Rimet, F. & Humbert, J.-F. in press. First evidence of the existence of semi-cryptic species and of phylogeographic structure in the Gomphonema parvulum (Kützing) Kützing complex (Bacillariophyta). Protist: in press. Kooistra, W., De Stefano, M., Mann, D.G., Salma, N. & Medlin, L.K. 2003. Phylogenetic position of Toxarium, a pennate-like lineage within centric diatoms (Bacillariophyceae). Journal of Phycology 39: 185-197. Krammer, K. & Lange-Bertalot, H. 1986. Bacillariophyceae 1.Teil: Naviculaceae. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart. Krammer, K. & Lange-Bertalot, H. 1988. Bacillariophyceae 2.Teil: Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart. Lundholm, N., Daugberg, N. & Moestrup, Ø. 2002. Phylogeny of the Bacillariaceae with emphasis on the genus Pseudo-nitzschia (Bacillariophyceae) based on partial LSU rDNA. European Journal of Phycology 37: 115134. Lundholm, N., Moestrup, Ø., Kotaki, Y., Hoef-Emden, K., Scholin, C. & Miller, P. 2006. Inter- and intraspecific variation of the Pseudo-nitzschia delicatissima complex (Bacillariophyceae) illustrated by rRNA probes, morphological data and phylogenetic analyses. Journal of Phycology 42: 464-481. Mann, D.G. 1994. The origins of shape and form in diatoms: the interplay between morphogenetic studies and systematics. In: Ingram, D.S. & Hudson, A.J. (eds) Shape and form in plants and fungi, 17-38. Academic Press, London. Mann, D.G., McDonald, S.K., Bayer, M.M., Droop, S.J.M., Chepurnov, V.A., Loke, R.E., Ciobanu, A. & Du Buf, J.M.H. 2004. The Sellaphora pupula species complex (Bacillariophyceae): morphometric analysis, ultrastructure and mating data provide evidence for five new species. Phycologia 43: 459-482. McBride, S.A. & Edgar, R.K. 1998. Janus cells unveiled: frustular morphometric variability in Gomphonema angustatum. Diatom Research 13: 293-310. Medlin, L.K. 1997. Can molecular techniques help define species limits? Diatom Research 13: 19-23. Medlin, L.K., Elwood, H.J., Stickel, S. & Sogin, M.L. 1991. Morphological and genetic variation within the diatom Skeletonema costatum (Bacillariophyta): evidence for a new species, Skeletonema pseudocostatum. Journal of Phycology 27: 514-524. Medlin, L.K., Kooistra, W.H.C.F., Gersonde, R. & Wellbrock, U. 1996a. Evolution of the diatoms (Bacillariophyta). II. Nuclear-encoded small subunit rRNA sequence comparisons confirm a paraphyletic origin for centric diatoms. Molecular Biology and Evolution 13: 67-75. Medlin, L.K., Kooistra, W.H.C.F., Gersonde, R. & Wellbrock, U. 1996b. Evolution of the diatoms (Bacillariophyta). III. Molecular evidence for the origin of the Thalassiosirales. Nova Hedwigia Beiheft 112: 221-234. Medlin, L.K., Williams, D.M. & Sims, P.A. 1993. The evolution of the diatoms (Bacillariophyta). I. Origin of the group and assessment of the monophyly of its major divisions. European Journal of Phycology 28: 261175. Moniz, M.B.J. & Kaczmarska, I. 2010. Barcoding of diatoms: nuclear encoded ITS revisited. Protist 161: 7-34. Poulícková A, Veselá J, Neustupa J, Skaloud P (2010) Pseudocryptic diversity versus cosmopolitanism in diatoms: a case study on Navicula cryptocephala Kütz. (Bacillariophyceae) and morphologically similar taxa. Protist 161: 353-369 Rose, D.T. 2008. Gomphonema parvulum (Kützing) Kützing: Ecophysiological, morphometric and observational studies of a species complex. PhD Thesis, University of Plymouth, UK. Rose, D.T. & Cox, E.J. 2013. Some diatom species do not show a gradual decrease in cell size as they reproduce. Fundamental and applied limnology 182: 117-122.

25

Round, F.E, Crawford, R.M. & Mann, D.G. 1990. The Diatoms. Biology and morphology of the genera. Cambridge University Press. Rynearson, T.A. & Armbrust, E.V. 2004. Genetic differentiation among populations of the planktonic marine diatom Ditylum brightwellii (Bacillariophyceae). Journal of Phycology 40: 34-43. Sarno, D., Kooistra, W.H.C.F., Medlin, L.K., Percopo, I. & Zingone, A. 2005. Diversity in the genus Skeletonema (Bacillariophyceae). II. An assessment of the taxonomy of S. costatum-like species with the description of four new species. Journal of Phycology 41: 151-176 Sarno, D., Kooistra, W.H.C.F., Balzano, S., Hargraves, P.E. & Zingone, A. 2007. Diversity in the genus Skeletonema (Bacillariophyceae): III. Phylogenetic position and morphological variability of Skeletonema costatum and Skeletonema grevillei, with the description of Skeletonema ardens sp. nov. Journal of Phycology 43: 156-170 Schmid, A.-M. 1976. Morphologische und physiologische Untersuchungen an Diatomeen des Neusiedlersees: II. Licht- und rasterelektronenmikroskopische Schalenanalyse der Umweltabhängigen Zyklomorphose von Anomoeoneis sphaerophora (KG.) Pfitzer. Nova Hedwigia 28: 309-351. Schultz, M.E. 1971. Salinity-related polymorphism in the brackish-water diatom Cyclotella cryptica. Canadian Journal of Botany 49: 1285-1289. Stoermer, E.F. 1967. Polymorphism in Mastogloia. Journal of Phycology 3: 73-77. Syvertsen, E. 1979. Thalassiosira gravida and T. rotula: ecology and morphology. Nova Hedwigia Beiheft 54: 99-112. Teubner, K. 1995. A light microscopical investigation and multivariate statistical analyses of heterovalvar cells of Cyclotella-species from lakes of the Berlin-Brandenberg region. Diatom Research 10: 191-205. Theriot, E.C., Ashworth, M., Ruck, E., Nakov, T. & Jansen, R.K. 2010. A preliminary multigene phylogeny of the diatoms (Bacillariophyta): challenges for future research. Plant Ecology and Evolution 143: 278-296. Trobajo, R., Clavero, E., Chepurnov, V.A., Sabbe, K., Ishihara, S. & Cox, E.J. 2009. Morphological, genetic, and mating diversity within the widespread bioindicator Nitzschia palea (Bacillariophyceae). Phycologia 48: 443-459. Trobajo, R., Cox, E.J. & Quintana, X.D. 2004. An investigation into the effects of some environmental variables on the morphology of Nitzschia frustulum (Bacillariophyta), in relation to its use as bioindicator. Nova Hedwigia 79: 433-445. Trobajo, R., Mann, D.G., Chepurnov, V.A., Clavero, E. & Cox, E.J. 2006. Taxonomy, life cycle and auxosporulation in Nitzschia fonticola. Journal of Phycology 42: 1353-1372. Trobajo, R., Rovira, L., Mann, D.G. & Cox, E.J. 2011. Effects of salinity on growth and on valve morphology of five estuarine diatoms. Phycological Research 59: 83-90. Veselá, J., Neustupa, J., Pichrtová, M. & Poulícková, A. 2009. Morphometric study of Navicula morphospecies (Bacillariophyta) with respect to diatom life cycle. Fottea 9: 307-316. Water Framework Directive. 2000. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council establishing a framework for the Community action in the field of water policy. OJL 327: 1-73. Werner, P. & Smol, J.P. 2006. The distribution of the diatom Cyclotella comensis in Ontario (Canada) lakes. Nova Hedwigia Beiheft 130: 373-392. Zingone, A., Percopo, I., Sims, P.A. & Sarno, D. 2005. Diversity in the genus Skeletonema (Bacillariophyceae). I. A reexamination of the type material of S. costatum with a description of S. grevillei sp. nov. Journal of Phycology 41: 140-150.

26

Diatomededelingen 37, 2013 Fytoplankton uit het Tanganyika-meer en Cholera

Christine Cocquyt1 en Pierre-Denis Plisnier2 1 2

Nationale Plantentuin van België, Domein van Bouchout, 1860 Meise, België Koninklijk Museum voor Midden-Afrika, Leuvensesteenweg 13, 3080 Tervuren, België

ABSTRACT Cholera is in Afrika één van de ziekten die het meeste doden opeist. Opstoten van de ziekte deden terug hun intrede in de streek van de Grote Afrikaanse Meren op het einde van de jaren 1970, het moment dat ook sterke signalen van klimaatveranderingen werden opgetekend. De hypothese heerst dan ook dat de grote meren een rol zouden spelen als reservoir voor de Vibrio cholera bacterie, terwijl de verspreiding landinwaarts zou gebeuren door besmette personen (Bompangue et al. 2008). Een verband tussen cholera, fytoplanktonbloeien en copepoden werd reeds aangetoond in lagunes in Azië, maar tot nu toe nog niet in zoetwaterecosystemen. Dankzij een interdisciplinair project CHOLTIC (“Cholera outbreaks at Lake Tanganyika induced by climate change?”) gefinancierd door BELSPO, het Belgisch Federaal Wetenschapsbeleid, wordt een mogelijk verband tussen Cholera opstoten en klimaatveranderingen in het Tanganyika-meer bestudeerd en wordt de mogelijkheid onderzocht voor het ontwikkelen van een vroege waarschuwingsmethode. Veranderingen in fytoplanktonsamenstelling, van een cyanobacteria-chrysophyta-chlorophyta gemeenschap op het einde van de jaren 1970 (Hecky & Kling 1981) naar een cyanobacteria-chlorophyta-diatomeeën gemeenschap in het begin van de 21ste eeuw zijn reeds gedocumenteerd (Verburg et al. 2003, Cocquyt & Vyverman 2005). In het kader van het CHOLTIC project worden zowel de fytoplanktonsamenstelling als hun abundantie bestudeerd gedurende een drie jaar durende monitoring waarbij wekelijks stalen genomen worden nabij Uvira in het noordelijkste gedeelte van het Tanganyika-meer (D.R. Congo) en nabij Mpulungu in het zuidelijkste gedeelte (Zambia). Zowel stalen genomen in het litoraal als in het diepe pelagiaal gedeelte van dit tweede diepste meer ter wereld worden bestudeerd. De eerste resultaten van het fytoplanktononderzoek zullen worden voorgesteld, waarbij aandacht zal worden besteed aan de dominante algentaxa, zowel diatomeeën als niet-diatomeeën, zoals waargenomen tijdens de analyses van de stalen genomen nabij Uvira en Mpulungu, en een voorlopige vergelijking met de resultaten van het onderzoek uitgevoerd in 1975 (Hecky & Kling 1981) in het noordelijk gedeelte van het meer zullen worden toegelicht. INLEIDING In Afrika is Cholera één van de ziekten die een grote dodentol opeist. Alhoewel gedurende het laatste decennium het aantal Cholera gevallen in Azië en Amerika daalt is dit geenszins het geval in Afrika. Integendeel de ziekte breidt zich zelfs uit. Sinds het begin van de 20 ste eeuw was er in tropisch Afrika geen enkel geval van Cholera meer genoteerd. Opstoten van deze ziekte deden echter terug hun intrede in de streek van de Grote Afrikaanse Meren op het einde van de jaren 1970, het moment waarop ook sterke signalen van klimaatveranderingen werden vastgesteld. Recent werd de hypothese geopperd dat de grote slenkmeren een rol zouden spelen als reservoir voor de Vibrio cholera bacterie, terwijl de verspreiding landinwaarts zou gebeuren door besmette personen (Bompangue et al. 2008). In 2007 nam Didier Bompangue, arts in de Democratische Republiek Congo (DR Congo), contact op met het Belgische netwerk dat sinds een vijftiental jaar de ecologie en limnologie van het Tanganyika-meer 27

bestudeerd (met project zoals ENSO, CLIMLAKE, CLIMFISH, allen gefinancierd door BELSPO: Belgisch Federaal Wetenschapsbeleid). Een mogelijk verband tussen de milieufactoren in het Tanganyika-meer en de Cholera-epidemieën werd besproken. Uiteindelijk werd er ook contact gelegd met niet alleen andere Belgische onderzoekers (Jan Jacobs en Hilde de Boeck van het Instituut van Tropische geneeskunde te Antwerpen) maar ook met Franse onderzoeksgroepen (Renaud Piarroux, Université de Marseille en Patrick Giraudoux, Université de Franche-Comté).

Afbeelding 1. Evolutie van het aantal Cholera-gevallen en de fytoplanktonabundantie in het Tanganyikameer nabij Uvira, DR Congo (naar Plisnier et al. 2011).

Toeval of niet maar het aantal Cholera gevallen geplot op een tijd-as van 2002 tot 2006 vertoont hetzelfde patroon en dezelfde pieken als de veranderingen in fytoplanktonabundantie, uitgedrukt in Chl a, tijdens dezelfde periode (Afb. 1). De fytoplanktonabundantie in het Tanganyika-meer kan gemakkelijk berekend worden aan de hand van satellietfoto’s. Informatie over welke algengroepen, laat staan welke algensoorten, verantwoordelijk zijn voor de “algenbloeien” die optreden kunnen echter niet verstrekt worden. In het kader van een huidig lopend project CHOLTIC (Cholera outbreaks at Lake Tanganyika induced by Climate Change?), gefinancierd door BELSPO, wordt de fytoplanktonsamenstelling alsook de abundantie van de dominante soorten bestudeerd. Op drie verschillende plaatsen langsheen het Tanganyika-meer werd een monitoring opgestart in 2011-2012. In het huidige manuscript zullen enkel voorlopige resultaten van het fytoplanktononderzoek te Uvira (DR Congo) in het noordelijkste deel van het meer worden besproken. De twee overige locaties zijn gelegen in het zuidelijkste deel van het meer nabij Mpulungu (Zambia), en te Kalemie (DR Congo) ongeveer in het midden van het meer waar zich de monding via de Lukuga rivier naar de Congostroom bevindt.

28

Afbeelding 2. Veranderingen in relatieve phytoplanktonsamenstelling, uitgedrukt in % in biovolumes, binnen de algengroepen nabij Uvira voor de periode 7 september 2011-7 februari 2012: resultaten van de kwalitatieve analyse van de stalen uit het litoraal.

MATERIAAL EN METHODEN In september 2011 werd een wekelijkse staalname opgestart nabij Uvira (DR Congo) in het uiterste noorden van het Tanganyika-meer. Naast het bepalen van limnologische gegevens waaronder temperatuur, pH en geleidbaarheid worden er simultaan stalen genomen voor fytoplanktononderzoek. Deze staalname vindt plaats in een litorale locatie dichtbij de oever en in een pelagiale plaats een 3-tal km van de oever verwijderd. Zowel kwantitatieve als semi-kwantitatieve staalnamen worden uitgevoerd. De kwantitatieve staalname bestaat uit het vullen van een polyethyleen potje van 100 ml met water uit het meer, genomen juist onder het wateroppervlak op beide locaties, terwijl in het pelagiaal ook stalen genomen worden op 10 m, 20 m, 30 m en 40 m diepte met een Niskin waterfles. De semi-kwantitatieve stalen worden genomen met een fytoplanktonnet (maaswijdte 10 µm) door het net horizontaal te slepen over een lengte van ongeveer 20 m op de litorale staalnameplaats, en door in het pelagiaal het net verticaal te trekken vanop 60 m diepte tot aan de oppervlakte. Fixatie gebeurt in situ door het toevoegen van een basische lugol oplossing gevolgd door formol. De stalen worden in het donker bewaard en getransporteerd naar België waar ze na analyse ingelast worden in het herbarium van de Nationale Plantentuin van België (BR). De fytoplanktonstalen worden geanalyseerd volgens de Utermöhl methode (Utermöhl, 1931) gebruikmakend van een omgekeerd microscoop (Olympus CK X 41) en bezinkingskamers van 10 ml. De resultaten van de tellingen, uitgedrukt in cellen en aantal cellen per kolonie, worden omgerekend naar biovolumes in navolging van Hillebrand et al. (1999) aan de hand van gemiddelde afmetingen. Determinaties van de fytoplanktontaxa gebeuren aan de hand van standaardwerken zoals onder meer Huber-Pestalozzi (1955), Komárek & Fott (1983), Komárek & Anagnostidis (1999), en meer specifieke werken met betrekking tot de Afrikaanse fytoplanktonflora (o.a. Van Meel, 1955, Compère 1967, 1975). RESULTATEN EN BESPREKING De hier besproken resultaten van de fytoplanktonanalyse omvatten de periode september 2011 – februari 2012 en worden uitgedrukt in biovolumes. De resultaten van de kwalitatieve analyse (Afb. 2) toont aan dat op het einde van het droog seizoen in september, tevens het begin van de monitoring, de cyanobacteriën relatief de belangrijkste groep vertegenwoordigen in de litorale staalnameplaats. In de 29

pelagiale site vormen de cyanobacteriën samen met de groenwieren de belangrijkste groep (Afb. 3). Diatomeeën nemen in belang toe om hun maximale relatieve abundantie te bereiken eind oktober. De toename van de diatomeeën komt overeen met de “upwelling” van kouder, nutriëntenrijk hypolimnionwater in het noorden van het meer wanneer de zuidoostpassaatwinden zijn gaan liggen. De zuidoostpassaatwinden waaien in het droogseizoen (midden mei tot begin oktober) en stuwen het water van het Tanganyika-meer van zuid naar noord want het meer ligt in het verlengde van de windrichting van de passaatwind. Een interne golf zorgt ervoor dat het water terug naar het zuiden vloeit dit met een uitdeinende oscillerende beweging. Vandaar dat er ook regelmatig nutriëntenrijk anoxisch water dichter bij het oppervlakte komt in het begin van het regenseizoen wat duidelijk zichtbaar is in de oscillerende cyanobacteriën abundantie met afnemende amplitude in het begin van de analyse (Afb. 2 en 3). In het pelagiaal blijven de groenwieren de belangrijkste groep terwijl in het litoraal de dinoflagellaten in belang toenemenen zelf bijna 100 % van het fytoplankton uitmaken. De dinoflagellaten, vertegenwoordigd door een Woloszynskia sp. in het litoraal, zijn relatief gezien minder belangrijk in het pelagiaal en zijn daar vertegenwoordigd door Peridinium africanum. De andere dominante algensoorten zijn dezelfde in het litoraal als in het pelagiaal, onder andere: Aphanothece cf. clathrata, Chroococcus limneticus en Chroococcus turgidus (cyanobacteriën), Dictyosphaerium ehrenbergianum, Dictyosphaerium pulchellum en Coelastrum reticulatum (groenwieren), Nitzschia asterionelloides en Rhopalodia hirudiniformis (diatomeeën). De resultaten van de kwantitatieve analyses, uitgevoerd op stalen genomen op een diepte van 0 m en uitgedrukt in relatieve abundanties wijken lichtjes af van de resultaten van de kwalitatieve planktonnetanalyses. Dit is voornamelijk te wijten aan de feit dat kleine fytoplanktonten door de mazen van het net glijden. Dit is bijvoorbeeld het geval voor groenwiertjes behorende tot het genus Didymocystis, welke afmetingen hebben van minder dan 10 µm lengte en een breedte van amper 4 µm.

Afbeelding 3. Veranderingen in relatieve phytoplanktonsamenstelling, uitgedrukt in % in biovolumes, binnen de algengroepen nabij Uvira voor de periode 7 september 2011-7 februari 2012: resultaten van de kwalitatieve analyse van de stalen uit het pelagiaal op ongeveer 3 km van de oever.

De waargenomen fytoplanktongemeenschap in het pelagiaal is een Cyanobacteria-ChlorophytaBacillariophyta-gemeenschap, een gemeenschap die eerder werd waargenomen in het Tanganyikameer nabij Kigoma (Tanzania) in het begin van de 21ste eeuw (Verburg et al. 2003, Cocquyt & Vyverman 2005). Door klimaatverandering is de vroegere Cyanobacteria -Chrysophyta- Chlorophytagemeenschap, zoals vastgesteld 1975 in het pelagiaal nabij Kigoma en Bujumbura (Burundi) (Hecky & Kling 1981) vervangen door de hoger vermelde gemeenschap waarbij diatomeeën in belang zijn toegenomen, en de chrysophyta nu zo goed als ontbreken. 30

Het belang van de Dinophyta beperkt zich voornamelijk tot het litoraal, waar er een CyanobacteriaChlorophyta-Bacillariophyta-Dinophyta-gemeenschap voor-komt. Lokale invloeden spelen hierbij een rol, en invloed vanuit het land is hier niet vreemd aan gezien de grootste relatieve abundanties waargenomen zijn tijdens het regenseizoen waarbij door erosie veel materiaal inspoelt in het meer. De resultaten van de kwantitatieve analyse op een diepte van 0 m in het litoraal en in het pelagiaal geven een beter beeld van de werkelijke belangrijkheid van de algen in het meer en van hun productiviteit. De belangrijkheid van de dinoflagellaten en de cyanobacteriën in het litoraal komt goed tot uiting in de grafiek waar de biovolumes worden geplot (Afb. 4). Een zeer hoge piekwaarde (tot 2,17.106 µm3/ml) wordt bereikt in de eerste helft van januari 2012. Net ervoor, in de tweede helft van december 2011, is Woloszynskia (Dinophyta) massaal aanwezig met een biovolume van ongeveer 3.106 µm3/ml.

Afbeelding 4. Veranderingen in phytoplanktonsamenstelling, uitgedrukt biovolumes (µm3/ml), binnen de algengroepen nabij Uvira voor de periode 7 september 2011-7 februari 2012: resultaten van de kwantitatieve analyse van de stalen uit het litoraal.

In het pelagiaal (Afb. 5) is duidelijk de invloed merkbaar van de “upwelling” van nutriëntenrijk hypolimnion water in het regenseizoen: vanaf oktober, begin van het regenseizoen, is een stijging in het totaal biovolume merkbaar en is er een uitgesproken Cyanobacteria-Chlorophyta-Bacillariophytagemeenschap aanwezig. Bij het wegebben van de oscillerende werking van de interne golf worden er minder nutriënten aangevoerd en neemt de algenpopulatie terug af. De diatomeeënpiek in december, voornamelijk te wijten aan de aanwezigheid van Rhopalodia hirudiniformis, een perifytisch taxon, kan te wijten zijn aan bijvoorbeeld een hevige storm waarbij er menging gebeurt van litoraal en pelagiaal water. Verdere analyses moeten nog worden uitgevoerd om te zien of dit een fenomeen enkel in het oppervlaktewater, ofwel ook in de diepere lagen terug te vinden is. In de fytoplanktonnetstalen is Rhopalodia hirudiniformis ook aanwezig in het pelagiaal, maar niet zo dominant als in de kwantitatieve stalen wat erop kan wijzen dat deze soort enkel piekt in de bovenste watermassa. CONCLUSIE Pas als alle analyses van het fytoplankton tijdens de monitoring over een periode van drie jaar uitgevoerd zijn zal worden overgegaan tot stastische verwerking van de gegevens. Het is bewezen van fytoplanktonbloeien in zeeën en lagunes dat ze gelinkt kunnen worden aan Cholera. Wat het Tanganyika-meer betreft is aangetoond dat er ook een verband bestaat tussen Cholera en fytoplanktonbloeien, alvast voor de periode 2002-2006. Hopelijk kan de gedetailleerde studie van de fytoplanktonsamenstelling in het meer aanwijzingen opleveren welke algensoorten een belangrijke rol 31

spelen zodat er een “vroege waarschuwing” kan uitgebouwd worden aan de hand van de abundantie van die soorten.

Afbeelding 5. Veranderingen in relatieve phytoplanktonsamenstelling, uitgedrukt biovolumes (µm3/ml), binnen de algengroepen nabij Uvira voor de periode 7 september 2011-7 februari 2012: resultaten van de kwantitatieve analyse van de stalen uit het pelagiaal op ongeveer 3 km van de oever.

Onze resultaten van het fytoplanktononderzoek van de stalen genomen nabij Uvira in het uiterste noorden van het Tanganyika-meer bevestigen eerder waargenomen veranderingen in het meer. Dezelfde verandering zoals beschreven nabij Kigoma, Tanzania (Verburg et al. 2003, Cocquyt & Vyverman 2005, ) waarbij de Chrysophyta- gemeenschap geobserveerd in het midden van de jaren 70 vervangen is door een Cyanobacteria-Chlorophyta-Bacillariophyta gemeenschap wordt eveneens te Uvira waargenomen. DANKWOORD De auteurs zijn dank verschuldigd aan het Belgisch Federaal Wetenshapsbeleid (BELSPO) voor het financieren van het interdisciplinair project CHOLTIC (“Cholera outbreaks at Lake Tanganyika induced by climate change?”), project nummer SD/AR/04A in het kader van de duurzame ontwikkeling. De auteurs danken ook het lokale team van het “Centre de Recherches Hydrobiologiques” in Uvira (DR Congo) voor het verzorgen van de wekelijkse staalnamen zonder dewelke dit project niet kan plaatsvinden. Tevens willen ze alle andere collega’s betrokken bij dit project ook bedanken voor de goede samenwerking en de nuttige discussies. LITERATUUR Cocquyt,C., Vyverman, W., 2005. Phytoplankton in Lake Tanganyika: a comparison of community composition and biomass off Kigoma with previous studies 27 years ago. Journal of Great Lakes Research 31(4): 535546. Compère, P., 1967. Algues du Sahara et de la région du lac Tchad. Bulletin du Jardin botanique national de Belgique 37: 109-288. Compère, P., 1975. Algues de la région du lac Tchad. III. Rhodophycées, Euglenophycées, Cryptophycées, Dinophycées, Chrysophycées, Xanthophycées. Cahiers O.R.S.T.O.M. série Hydrobiologie 9(3): 167-192. Bulletin du Jardin botanique national de Belgique 37: 109-288. Hecky, R.E., Kling, H., 1981. The phytoplankton and protozooplankton of the euphotic zone of Lake Tanganyika: Species composition, biomass, chlorophyll content, and spatio-temporal distibution. Limnology and Oceanography 26: 548-564.

32

Hillebrand, H., Dürselen, C.-D., Kirschtel, D., Pollingher, U., Zohary, T., 1999. Biovolume calculation for pelagic and benthic microalgae. Journal of Phycology 35: 403-424. Huber-Pestalozzi, G., 1955. Das Phytoplankton des Süsswassers: Euglenophyceae. In: Die Binnengewässer 16 (4). Schweizerbart’sche Verlag, Stuttgart, 606 pp + 114 pls. Komárek, J., Fott, B, 1983.Chlorophyceae, Chlorococcales. In: Huber-Pestalozzi, G. (ed.) Die Binnengewässer. Das Phytoplankton des Süsswassers 16 (7/1). Schweizerbart’sche Verlag, Stuttgart, 1044 pp. Komárek, J., Anagnostidis, K; 1999. Cyanoprokaryota 1; Chroococcales. In: Ettl, H., Gärtner, G., Heynig, H., Mollenhauer, D. (eds.) Süsswasserflora von Mitteleuropa 19(1). Jena, Gustav Fischer, 548 pp. Plisnier, P.-D., Bompangue, D., Piarroux, R., Cocquyt, C., Jacobs, J., De Boeck, H., Giraudoux, P., Deleersnijder, E., Naithani, J., Hanert, E., Muyembe, J.-J., Miwanda, B., Nshombo, V., Poncelet, N., Cornet, Y., 2011. CHOLTIC: Epidémies de Cholera au lac Tanganyika induites par les changements climatiques ? / Cholera-epidemieën in het Tanganyika-meer veroorzaakt door klimaatveranderingen? Science Connection September 2011: 38-42. Plisnier, P.-D., Bompangue, D., Piarroux, R., Cocquyt, C., Jacobs, J., De Boeck, H., Giraudoux, P., Deleersnijder, E., Naithani, J., Hanert, E., Poncelet, N., Cornet, Y., 2012. Mid-term Scientific report project SD/AR/04A. Uthermöhl, H., 1931. Neue Wege in der quantitativen Erfassung des Planktonts. Verhandlungen der internationale Vereinigung für theoretische und angewandte Limnologie 5: 567-596. Van Meel, L., 1954. Le phytoplancton. In: Exploration, hydrobiologie du lac Tanganyika. Institut Royal de Sciences Naturelles de Belgique 4 (1): 681 pp + atlas 126 pls. Verburg, P., Hecky, R.E., Kling, H.J., 2003. Ecological consequences of a century of warming in Lake Tanganyika. Science 301: 505-507.

33

34

Diatomededelingen 37, 2013 A paleolimnological reconstruction of Holocene climate change in southern Patagonia

Wim Van Nieuwenhuyze1, S.J. Roberts2, R. Mcculloch3, E. Verleyen1, D.A. Hodgson2, M. Sterken1, E. Van De Vyver1, J. Van Wichelen1, K. Heirman4, K. Sabbe1 and W. Vyverman1 1

Protistology & Aquatic Ecology, Department of Biology, Ghent University, Krijgslaan 281 S8, B-9000 Ghent, Belgium 2 British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, High Cross, Madingley Road, Cb3 0et Cambridge, United Kingdom 3 Biological & Environmental Sciences, School of Natural Sciences, University of Stirling, Fk9 4la Stirling, Scotland 4 Department of Geology and Soil Science, Ghent University, Krijgslaan 281 S8, B-9000 Ghent, Belgium ABSTRACT To fully understand the Holocene climatic variability in the sub-polar latitudes of the Southern Hemisphere and its driving mechanisms, like the Southern Hemisphere westerly winds, we undertook a multi-proxy analysis of a lake sediment core from Lago Pato (51°18.020’S, 72°40.716’W; Chile). The bottom sediments of the core are of glaciogenic origin and gave bulk ages of 30 000 - 22 000 cal. yr. B.P. These are overlain by brown, organic rich sediments which are 9500 cal. yr. B.P. old. The hiatus between both stratigraphic units is possibly related to sediment erosion as a result of the outflow of a large lake after regional deglaciation of the Patagonian Ice Sheet. The pollen record and a diverse benthic diatom community in the Holocene sediments point to dry conditions between ca. 9500 and 6035 cal. yr. B.P. This is coincident with the Early Holocene climate optimum recorded in for example the North Atlantic and Antarctica. From 6035 cal. yr. B.P. until the most recent period a higher biological production compared with the Early Holocene can be inferred from all proxies, probably resulting from wetter and/or warmer conditions. Apart from the diatoms, changes in the proxies are small since the Mid Holocene. The establishment of a planktonic diatom flora between 6035 and 3780 cal. yr. B.P. with the presence of the small diatom Discostella stelligera s.l. as well as the larger species Aulacoseira ambigua, A. granulata s.l. and Cyclostephanos cf. patagonicus possibly points to a period with sufficient mixing during autumn, winter or spring as well as enhanced thermal stratification during summer. Between ca. 3780 and 2080 the diatom community is dominated by Discostella stelligera which suggest a reduced water column mixing and a more stable lake stratification. From ca. 2080 cal. yr. B.P. till present an abrupt shift to and dominance of small chain-forming benthic fragilariod diatoms took place. This period is coincident with the Neoglacial cooling and could be the result of a change in lake-level, longer ice-cover, a turbid/low-nutrient environment, or a more alkaline environment. In the most recent sediments also an increase of Cyclotella cf. meneghiniana could be noticed.

35

INTRODUCTION The Southern Hemisphere Westerly Winds (SWW) are an important driver of the global climate system because they exert a strong control on the global CO2 flux and temperature and precipitation regimes at the high latitudes of the Southern Hemisphere (Hodgson and Sime 2010, Kilian and Lamy, 2012). This is because they strongly influence the circulation patterns in the Southern Ocean and thereby affect the upwelling and ventilation of carbon rich deep waters (Toggweiler et al., 2006; Hodgson and Sime, 2010; Marshall and Speer, 2012). A better understanding of the relationships and feedbacks between the CO2 concentration and the long-term variability of the SWW is highly needed to better predict future variability and its impact on the global climate system (Hodgson and Sime, 2010; Le Quéré, 2008).

Figure 1 (from Hodgson and Sime, 2010). The Southern hemisphere westerly winds. This plot shows annual mean wind at 10m above the surface for the period 1979 to 1999, created with data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, using ERA-40 reanalysis data. Figure courtesy of T. Bracegirdle, British Antarctic Survey.

Although the westerly wind belt in the Southern hemisphere is a wide zonal band (up to 3000km width), southern South America is the only landmass, which continuously intersects the core of their trajectory (fig. 1). Moreover, the Andean Cordillera acts as a significant topographic feature, which blocks the SWW. As a result every aspect of the climate in the mid-latitudes of South America (Miller, 1976) and particularly the spatial distribution and the amount of precipitation is heavily influenced by the position and intensity of the SWW (fig. 2). In the southwestern part of Patagonia, the SWW have their maximum zonal flow and a significant correlation can be observed between recent changes in the 36

amount of precipitation and variability in the SWW (Garreaud, 2007; Moy et al., 2008; Garreaud et al., 2013) (fig. 3). It follows that paleoclimatological reconstructions of past changes in the amount of precipitation in the tip of southern South America, provide unique opportunities for the reconstruction of past changes in the SWW (e.g. Moy et al., 2008).

Figure 2 (from Garreaud et al., 2013). Annual mean precipitation; note the logarithmic color scale.

The available information shows contrasting patterns in the SWW strength and related precipitation regimes. Some records indicate a weak SWW core in the early Holocene and a strengthening towards the Late Holocene (Mayr et al., 2007a, 2009), while others show the reverse pattern (Moreno et al., 2010; Villa-Martinez and Moreno, 2007; Moy et al., 2008) or do not reveal a clear trend (Kilian and Lamy, 2012). These inconsistencies may partly reflect the unclear relations between SWW strength and the moisture balance in some records, because the latter is also related to temperature and hence the amount of evaporation (Kilian and Lamy, 2012). Moreover, notwithstanding the strong correlation of the westerlies and precipitation during recent years, it is still unclear whether this relation was present during the entire Holocene. For example, other moisture sources, such as advection of Atlantic moisture and polar outbreaks, may have been more important in the past (Villa-Martinez & Moreno, 2007). Nevertheless, independent of the individual SWW related interpretation of precipitation records, the general trends in terrestrial as well as marine records of Patagonia allow to distinguish characteristic periods of regionally known climate perturbations: the latest glacial to early Holocene from 12.5-8.5 ka BP, a period from 8.5-7.5 ka BP probably related to global climate reorganization, a transitional phase leading into a distinct late Holocene interval from 7.5-5.5 ka BP and pronounced perturbations from 3.5-2.5 ka BP and during the Little Ice Age (Kilian and Lamy, 2012). In this study, a lake sediment record from Lago Pato (Torres del Paine, Chile), was analysed to infer paleoenvironmental and paleoclimatic changes. The aim was to (i) complete the contested SW Patagonian Holocene paleoclimatic history and (ii) contribute to a consensus on changes in the past position and intensity of the SWW.

37

Figure 3 (from Garreaud et al., 2013). (a) Local (point to point) correlation between annual mean 850-hPa zonal wind and precipitation [r(U850,P)] using PRECIS-DGF results from 1978 to 2001. For display purposes the correlation values are shown over the model topography. (b) Longitudinal profile of terrain elevation (shaded area, scale at left), long-term-mean annual precipitation (black line, scale at left in m/yr) and the r(U850,P) correlation, averaged between 42°S and 52°S. The profiles were constructed every 0.5° of latitude and then composited taken the longitude of highest elevation as a horizontal reference.

STUDY REGION Lago Pato (51°18.020’S, 72°40.716’W) is situated in SW Patagonia, adjacent to Torres del Paine National Park (Chile), which is the region with the maximal zonal flow of the SWW and where a high correlation between SWW and the amount of precipitation is present. Lago Pato is a small and shallow lake situated ca. 37m a.s.l. next to Lago del Toro. The geomorphology of its surroundings is dominated by the Paine massif and the Southern Andes. The lake and parts of its catchment area are situated in a former glacial valley scoured by glaciers during the Last Glacial Maximum. Lago Pato was probably part of the neighboring Lago del Toro during lake level highstands as a result of glacial damming during deglaciation (similar to other lakes in this region e.g. Moreno et al., 2009 and Solari et al., 2012). Recent data from the closest weather station (D.G.A. Chile, BNA-code 12286001-9; 24 km in NWN direction) revealed a mean annual precipitation of 817 mm/year and a mean annual temperature of 7.3°C. Under these natural climatic settings the regional vegetation is dominated by deciduous Nothofagus forest. However, due to recent agricultural expansion, Lago Pato is currently surrounded by open woodland and steppe. MATERIALS AND METHODS The main core was extracted from the deepest part in the center of the lake during the austral summer of 2007. The core has a composite length of ca. 6.2m and consists of 1 Uwitec gravity surface core and 9 overlapping Livingstone cores. The chronology of the sediment cores was obtained based on 21 AMS radiocarbon dates (BETA and SUERC laboratories). Classical age depth modelling was undertaken using the CLAM v2.1 software (Blaauw, 2010) 82 subsamples for diatom and stomatocyst analysis were taken throughout the core. The samples were first dried in an oven at 60°C, weighed and then treated with hydrogen peroxide (H2O2) to eliminate all organic matter following a slightly modified protocol of Renberg (1990). The absolute number of valves and stomatocysts per g dry sediment was assessed using the microsphere addition method 38

(Battarbee & Kneen 1982). The samples were mounted in Naphrax®. Diatoms were counted and identified on random transects using an Olympus CX41 RF and a Leitz-Diaplan microscope with a magnification of 10x100x and immersion oil. The methodology of the Itrax, Loss-on-ignition (LOI), GEOTEK, Total Carbon (TC), Total Nitrogen (TN), Total Organic Carbon (TOC), pollen and charcoal analyses followed standardized techniques. A detailed description can be found in Sterken et al. (2012), Kylander et al. (2011) and McCulloch and Davies (2001). RESULTS AND DISCUSSION The lower part of the core (from ca. 628.9-450 cm depth) consists of grey glacial sediments, while the upper 4.7m are composed of brown organic sediments with laminations. The grey glaciogenic sediments gave bulk ages between 30 and 22 000 cal. yr. B.P. These glaciogenic sediments with glaciogenic clays and silts are characterized by the absence of pollen and diatoms. The absence of pollen suggests a barren landscape. Unstable soils can cause the inflow of minerogenic sediments by wind and/or water. The absence of diatoms points to an unfavorable lake environment with e.g. cold water, (complete) lake ice cover and light inhibition due to turbidity as a result of glacial snow. An inorganic washout of the surroundings is also supported by high magnetic susceptibility (MS) and density values and the ITRAX profiles of Ti, Fe and Potassium. The more organic rich sediments are ca. 10 000 cal. yr. B.P. old. Interestingly, we observed a hiatus between the grey and the more organic sediments based on the radiocarbon dates; the difference between the last sample dated in the glaciogenic zone (474.75cm) and the first date in the organic rich zone (468.5cm) equals more than 10 000 cal. yr. B.P. The hiatus between both stratigraphic units is possibly related to sediment erosion as a result of the outflow of a larger lake when Lago Pato was part of glacial lake Lago del Torro after regional deglaciation of the Patagonian Ice Sheet (similar to other lakes in this region in e.g. Moreno et al., 2009 and Solari et al., 2012). From ca. 450-337 cm depth (ca. 9400-6000 cal. yr. B.P.), our proxies suggest the presence of arid conditions. Higher amounts of charcoal point to the increased frequency of fires. The presence of a steppe vegetation is evidenced by the relatively low abundance of Nothofagus pollen, freshwater algae, aquatic and wetland plant species, while the concentration of pollen related to Poaceae, Asteraceae and Acaena is relatively high. The diatom assemblage in this zone is composed of a diverse benthic diatom community with some genera being present that can point to more brackish water conditions, such as Diploneis, Mastogloia and Gyrosigma. The total chrysophyte and diatom concentrations are relatively low. Our preliminary interpretation for this zone is that arid conditions prevailed in the region as a result of low amounts of precipitation associated with weak SWW. Interestingly, this period is coincident with the Early Holocene climate optimum recorded in for example the Northern Hemisphere (Kaufman et al., 2004) and Antarctica (Verleyen et al. 2011), suggesting that teleconnections between the high latitudes of the Northern and Southern Hemisphere were present as similarly observed during the glacial periods (e.g. Kaplan et al., 2008). From 337 cm depth onwards (ca. 6000 cal. yr. B.P.), the sedimentological and pollen data suggest that warmer and wetter conditions prevailed over the site, leading to an expansion of the Nothofagus forest. This trend towards wetter conditions was region-wide as also the studies of e.g Villa-Martinez and Moreno (2007) and Moreno et al. (2009) show these results and consequently this zone is interpreted in the same way as reflecting increasing westerly wind strength (in constrast with the interpretation of records from the hyperhumid western side of the Andes e.g. Lamy et al., 2010). Nevertheless, superimposed on this similar trend these studies recognize minor climatic periods not corresponding to the Lago Pato record. While the changes in the vegetation of the Lago Pato core remain more or less stable during the Mid to Late Holocene, the in-lake variability in limnological conditions is relatively high as revealed on the diatom record in the upper 337 cm of the core. 39

After the diverse benthic diatom flora of the preceding zone a planktonic diatom flora became established from 337 cm depth on. Between 337-287 cm depth (ca. 6000-5000 cal. yr. B.P.) the Lago Pato core is characterized by the small planktonic diatom Discostella stelligera and the larger planktonic diatoms Aulacoseira ambigua, Aulacoseira granulata s.l. and Cyclostephanos cf. patagonicus. This possibly points to a period of sufficient mixing during autumn, winter or spring as well as enhanced thermal stratification during summer. Between ca. 3780 and 2080 the diatom community is dominated by Discostella stelligera, which suggests a reduced water column mixing and more stable lake stratification. From ca. 2080 cal. yr. B.P. till present an abrupt shift to small chainforming benthic fragilariod diatoms took place. This period is coincident with the Neoglacial cooling and could be the result of a change in lake-level, longer persisting lake ice-cover, a turbid/low-nutrient environment, and/or a more alkaline environment. In the most recent sediments also an increase of Cyclotella cf. meneghiniana could be noticed, which is possibly related to anthropogenic influences. REFERENCES Battarbee, R. W. and M. J. Kneen, 1982. The use of electronically counted microspheres in absolute diatom analysis. Limnology and Oceanography 27(1): 184-188. Blaauw, M., 2010. Methods and code for 'classical' age-modelling of radiocarbon sequences. Quaternary Geochronology 5(5): 512-518. Garreaud, R. D., 2007. Precipitation and circulation covariability in the extratropics. Journal of Climate 20(18): 4789-4797. Garreaud, R., P. Lopez, M. Minvielle and M. Rojas , 2013. Large-Scale Control on the Patagonian Climate. Journal of Climate 26(1): 215-230. Hodgson, D. A. and L. C. Sime, 2010. PALAEOCLIMATE Southern westerlies and CO(2). Nature Geoscience 3(10): 666-667. Kaplan, M. R., C. J. Fogwill, D. E. Sugden, N. Hulton, P. W. Kubik and S. Freeman, 2008. Southern Patagonian glacial chronology for the Last Glacial period and implications for Southern Ocean climate. Quaternary Science Reviews 27(3-4): 284-294. Kaufman, D. S., T. A. Ager, N. J. Anderson, P. M. Anderson, J. T. Andrews, P. J. Bartlein, L. B. Brubaker, L. L. Coats, L. C. Cwynar, M. L. Duvall, A. S. Dyke, M. E. Edwards, W. R. Eisner, K. Gajewski, A. Geirsdottir, F. S. Hu, A. E. Jennings, M. R. Kaplan, M. N. Kerwin, A. V. Lozhkin, G. M. MacDonald, G. H. Miller, C. J. Mock, W. W. Oswald, B. L. Otto-Bliesner, D. F. Porinchu, K. Ruhland, J. P. Smol, E. J. Steig and B. B. Wolfe, 2004. Holocene thermal maximum in the western Arctic (0-180 degrees W). Quaternary Science Reviews 23(5-6): 529-560. Kilian, R. and F. Lamy, 2012. A review of Glacial and Holocene paleoclimate records from southernmost Patagonia (49-55 degrees S). Quaternary Science Reviews 53: 1-23. Kylander, M. E., L. Ampel, B. Wohlfarth and D. Veres, 2011. High-resolution X-ray fluorescence core scanning analysis of Les Echets (France) sedimentary sequence: new insights from chemical proxies. Journal of Quaternary Science 26(1): 109-117. Lamy, F., R. Kilian, H. W. Arz, J. P. Francois, J. Kaiser, M. Prange and T. Steinke, 2010. Holocene changes in the position and intensity of the southern westerly wind belt. Nature Geoscience 3(10): 695-699. Le Quéré, C., C. Rodenbeck, E. T. Buitenhuis, T. J. Conway, R. Langenfelds, A. Gomez, C. Labuschagne, M. Ramonet, T. Nakazawa, N. Metzl, N. P. Gillett and M. Heimann, 2008. Saturation of the Southern Ocean CO(2) sink due to recent climate change. Science 319(5863): 4. Marshall, J. and K. Speer, 2012. Closure of the meridional overturning circulation through Southern Ocean upwelling. Nature Geoscience 5(3): 171-180. Mayr, C., A. Lucke, N. I. Maidana, M. Wille, T. Haberzettl, H. Corbella, C. Ohlendorf, F. Schabitz, M. Fey, S. Janssen and B. Zolitschka, 2009. Isotopic fingerprints on lacustrine organic matter from Laguna Potrok Aike (southern Patagonia, Argentina) reflect environmental changes during the last 16,000 years. Journal of Paleolimnology 42(1): 81-102. Mayr, C., M. Wille, T. Haberzettl, M. Fey, S. Janssen, A. Lucke, C. Ohlendorf, G. Oliva, F. Schabitz, G. H. Schleser and B. Zolitschka, 2007. Holocene variability of the Southern Hemisphere westerlies in Argentinean Patagonia (52 degrees S). Quaternary Science Reviews 26(5-6): 579-584. McCulloch, R. D. and S. J. Davies, 2001. Late-glacial and Holocene palaeoenvironmental change in the central Strait of Magellan, southern Patagonia. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology 173(3-4): 143173.

40

Miller, A., 1976. The climate of Chile. World survey of climatology. E. Schwerdtgefer. Amsterdan, Elsevier. 12: 113-145. Moreno, P. I., J. P. Francois, C. M. Moy and R. Villa-Martinez, 2010. Covariability of the Southern Westerlies and atmospheric CO2 during the Holocene. Geology 38(8): 727-730. Moreno, P. I., M. R. Kaplan, J. P. Francois, R. Villa-Martinez, C. M. Moy, C. R. Stern and P. W. Kubik, 2009. Renewed glacial activity during the Antarctic cold reversal and persistence of cold conditions until 11.5 ka in southwestern Patagonia. Geology 37(4): 375-378. Moy, C. M., R. B. Dunbar, P. I. Moreno, J. P. Francois, R. Villa-Martinez, D. M. Mucciarone, T. P. Guilderson and R. D. Garreaud, 2008. Isotopic evidence for hydrologic change related to the westerlies in SW Patagonia, Chile, during the last millennium. Quaternary Science Reviews 27(13-14): 1335-1349. Renberg, I., 1990. A procedure for preparing large sets of diatom slides from sediment cores. Journal of Paleolimnology 4, 87-90. Solari, M. A., J. P. Le Roux, F. Herve, A. Airo and M. Calderon, 2012. Evolution of the Great Tehuelche Paleolake in the Torres del Paine National Park of Chilean Patagonia during the Last Glacial Maximum and Holocene. Andean Geology 39(1): 1-21. Sterken, M., S. J. Roberts, D. A. Hodgson, W. Vyverman, A. L. Balbo, K. Sabbe, S. G. Moreton and E. Verleyen, 2012. Holocene glacial and climate history of Prince Gustav Channel, northeastern Antarctic Peninsula. Quaternary Science Reviews 31: 93-111. Toggweiler, J. R., J. L. Russell and S. R. Carson, 2006. Midlatitude westerlies, atmospheric CO2, and climate change during the ice ages. Paleoceanography 21(2): 15. Verleyen, E., D. A. Hodgson, K. Sabbe, H. Cremer, S. D. Emslie, J. Gibson, B. Hall, S. Imura, S. Kudoh, G. J. Marshall, A. McMinn, M. Melles, L. Newman, D. Roberts, S. J. Roberts, S. M. Singh, M. Sterken, I. Tavernier, S. Verkulich, E. Van de Vyver, W. Van Nieuwenhuyze, B. Wagner and W. Vyverman, 2011. Post-glacial regional climate variability along the East Antarctic coastal margin-Evidence from shallow marine and coastal terrestrial records. Earth-Science Reviews 104(4): 199-212. Villa-Martinez, R. and P. I. Moreno, 2007. Pollen evidence for variations in the southern margin of the westerly winds in SW Patagonia over the last 12,600 years. Quaternary Research 68(3): 400-409.

41

42

Diatomededelingen 37, 2013 DNA barcoding bij kiezelwieren

Pieter Vanormelingen Protistologie & Aquatische Ecologie, Universiteit Gent, Krijgslaan 281 – S8, 9000 Gent, België ABSTRACT DNA barcoding voor de identificatie van (delen van) specimens, als alternatief voor identificaties op basis van morfologie, heeft de afgelopen jaren een hoge vlucht genomen. We bespreken hieronder de benodigde stappen voor het uitbouwen van een werkzame DNA barcode databank bij de meest soortenrijke groep van eencellige algen, de kiezelwieren of diatomeeën, en de mogelijkheden dat dit biedt om tezelfdertijd de problematische soortstaxonomie van kiezelwieren te verbeteren. DNA BARCODING DNA barcoding is een techniek waarbij korte DNA sequenties worden gebruikt om soorten te karakteriseren (Hebert et al. 2003, Savolainen et al. 2005). Het voornaamste voordeel van identificatie op basis van DNA barcodes ligt in het bekomen van een objectieve en ondubbelzinnige identificatie van specimens, op basis van eender welk onderdeel of ontwikkelingsstadium van het organisme, zonder dat er een uitgebreide training nodig is. Bovendien kan de DNA sequentie informatie die bekomen wordt wijzen op de aanwezigheid van nieuwe, nog niet beschreven soorten, tenminste indien de gekozen DNA barcode merker voldoende variabel is. De uitgebreide toepassingsmogelijkheden hebben ervoor gezorgd dat DNA barcoding de laatste jaren een hoge vlucht heeft genomen, hoewel er ook kritische geluiden zijn, voornamelijk over de geschiktheid van een enkele moleculaire merker als indicator voor soortsidentiteit of het gebruik van percentage similariteit voor soortsidentificatie (Hickerson et al. 2006, Meier et al. 2006, Rubinoff et al. 2006). De webomgeving waarin DNA barcode data gegenereerd worden en gebruikt kunnen worden voor identificatie van onbekende specimens is de Barcode of Life Data Systems (www.boldsystems.org). Een voorbeeld van hoe zo’n identificatie op basis van een DNA barcode sequentie werkt wordt gegeven door Afbeelding 1. Een verschil met andere databanken met DNA sequenties is dat er in de DNA barcode databank naast een zogenaamde sequentie pagina, ook een specimen pagina aanwezig is. Deze bevat informatie over het gesequeneerde specimen met foto’s en de museumlokatie waar het specimen zich bevindt. Dit laat eeneen eerste controle toe van de identificatie van het museumspecimen, evenals toekomstig taxonomisch(e) onderzoek en updates. DNA barcodes kunnen door iedereen gegenereerd worden, in de vorm van projecten, en gesubmit worden in de databank. In Nederland bijvoorbeeld startte Naturalis een DNA barcoding programma. Hierbij wordt gemikt op de jaarlijkse productie van niet minder dan 12000 DNA barcodes, met als uiteindelijke doel het bekomen van een DNA barcode voor de volledige Nederlandse flora en fauna (http://www.nederlandsesoorten.nl).

43

Afbeelding 1. Een illustratief voorbeeld van een identificatie van een onbekend specimen aan de hand van een DNA barcode sequentie. Een COI DNA sequentie (bij dieren is de barcode merker een deel van het COI mitochondriaal gen), bijvoorbeeld komende van een veer van een onbekende vogel, kan op de identificatie pagina van de barcode database gesubmit worden (http://www.boldsystems.org/index.php/IDS_OpenIdEngine), waarna een lijst wordt gegenereerd met de meest gelijkende sequenties (niet getoond), en een neighbour-joining verwantschapsboom met het onbekende specimen erin (hier getoond). De sequentie komt 100% overeen met en behoort dan ook tot de cluster (lineage) met sequenties van het auerhoen (Tetrao urogallus). Het onbekende specimen behoort dus duidelijk tot deze soort. Bemerk ook (1) de goede overeenkomst tussen de bestaande soortstaxonomie en de COI verwantschapsboom in deze hoenders en (2) het feit dat de barcode databank voor deze hoenders volledig is met voor bijna elke soort specimens van verschillende lokaties. Dit laat de identificatie toe van eender welk specimen.

VOORDELEN VAN DNA BARCODING VAN KIEZELWIEREN Het gebruik van DNA barcodes voor diatomeeën kan een oplossing bieden voor veel problemen die gepaard gaan met morfologische identificaties binnen deze groep. De voornaamste voordelen van DNA barcoding ten opzichte van klassieke identificatie worden hieronder kort opgesomd.We verwijzen naar Mann et al. (2010) voor een meer uitgebreide bespreking. Reductie van dubbelzinnigheden bij identificaties Een eerste belangrijk voordeel kan samengebracht worden onder de noemer van een reductie van ambiguïteiten. Bij DNA sequenties kan je namelijk precies aangeven of ze identiek zijn of, indien niet, welke en hoeveel baseparen verschillend zijn. Dit heeft als gevolg dat DNA barcodes een accurate, betrouwbare en ondubbelzinnige identificatie toelaten, bijvoorbeeld van sequenties bekomen uit de toenemende moleculaire karakterisatie van gemeenschappen via next-generation sequencing (bv. Eiler et al. 2013; Kermarrec et al. 2013a), iets wat niet vanzelfsprekend is op basis van morfologie. Moleculaire identificaties zijn bovendien onafhankelijk van het fenotype, wat impliceert dat verwarring door morfologische veranderingen gecorreleerd met verschillende stadia in de levenscyclus, tot het verleden behoort. Ook de communicatie over taxa wordt bijzonder gemakkelijk, aangezien eenvoudig aan te geven is op basis van de DNA barcode sequenties hoe een bepaalde soort te herkennen is. En tenslotte, eenmaal er een barcode systeem is, zal de identificatie van diatomeeën mogelijk zijn voor iedereen met een basistraining in DNA technologie, terwijl dit momenteel enkel

44

voer is voor specialisten met een zeer doorgedreven (en dure) expertise in de identificatie van diatomeeën. Ontdekking en beschrijving van nieuwe soorten DNA barcoding biedt een unieke gelegenheid om de volledige soortendiversiteit van diatomeeën te leren kennen, en op hetzelfde moment een methode voor de routinematige identificatie van deze soorten. Bij groepen zoals vogels en vissen waarvan de alfa-taxonomie (de ontdekking, beschrijving en benoeming van soorten, meestal op basis van morfologie) min of meer compleet is, is het doel van DNA barcoding voornamelijk identificatie. Bij groepen zoals insecten en diatomeeën is de alfataxonomie echter verre van compleet. Daarom is het voor deze groepen wenselijk dat DNA barcode sequenties niet alleen gebruikt kunnen worden voor identificatie, maar ook voldoende variabel zijn om nieuwe soorten te ontdekkenop basis van een fylogenetische analyse. Recent werden meerdere automatische methodes ontwikkeld voor een meer formele soortsafbakening op basis van verwantschapsbomen of fylogenieën (bv. Pons et al., 2006;Hart and Sunday 2007). Deze methodes werden bijvoorbeeld gebruikt voor een eerste soortsafbakening op basis van grote sets van COI DNA barcode sequenties in verschillende slecht gekende groepen zoals mollusken (Puillandre et al. 2012) en insecten in Madagascar (Monaghan et al. 2009). Er zijn twee redenen waarom de alfa-taxonomie van diatomeeën verre van volledig is. Een eerste is dat vele regio’s, en dan vooral in de Tropen, nog niet onderzocht zijn, en ook de benthische diatomeeën van de mariene sublittorale zone zijn nog grotendeels onbekend. Met andere woorden, zelfs al was er een barcode databank met alle reeds gekende soorten diatomeeën, dan nog zouden vele barcode sequenties uit natuurlijke gemeenschappen of culturen met geen enkele soort in de databank overeenkomen. Een tweede reden is de ontdekking van (pseudo)cryptische soorten bij een toenemend aantal beschreven soorten. Deze soorten zijn morfologisch zo sterk gelijkend dat ze beschouwd werden als een enkele soort, maar op basis van moleculaire verwantschapsbomen, kruisingsproeven en gedetailleerd morfologisch onderzoek blijken ze toch te bestaan uit afzonderlijke soorten. (Afb. 2, gereviewed door Mann 1999 en Mann en Evans 2007, meer recente voorbeelden in Evans et al. 2007, 2008, Vanormelingen et al. 2008, 2013a,b, ongepublic. gegevens, Quijano-Scheggia et al. 2009, Trobajo et al. 2009, Poulíčková et al. 2010, Sorhannus et al. 2010, Veselá et al. 2012, Kermarrec et al. 2013 en hieronder opgesomde studies). In al deze gevallen is routinematige identificatie van valven van deze soorten moeilijk tot onmogelijk. Op basis van de ontdekking van pseudo-cryptische soorten werd de trend om kleine morfologische verschillen te zien als puur fenotypische variatie omgekeerd. Zo werden de laatste jaren 1000-en nieuwe soorten beschreven puur op basis van -soms zeer subtieleverschillen in valve morfologie (vergelijk bv. Eunotia in Krammer en Lange-Bertalot 1986-1991 met de behandeling van het genus in Lange-Bertalot et al. 2011).

45

Afbeelding 2. Twee illustratieve voorbeelden van de aanwezigheid van (pseudo)cryptische soorten bij diatomeeën. Getoond worden moleculaire verwantschapsbomen van Sellaphora auldreekie (links, op basis van DNA sequenties van het mitochondriaal COI gen) en Cylindrotheca closterium (rechts, rbcL chloroplast gen), geconstrueerd op basis van Bayesian Inference. Duidelijk te zien is dat elk van beide taxa bestaat uit meerdere lineages of clusters, bij S. auldreekie aangeduid met verschillende voorlopige informele namen, wat wijst op de aanwezigheid van verschillende soorten. Bij S. auldreekie werd eveneens aangetoond dat deze lineages niet met elkaar kunnen kruisen en eveneens te onderscheiden zijn aan de hand van rbcL. Voor meer informatie, zie Vanormelingen et al. (2013a,b), waaruit de bovenstaande verwantschapsbomen komen. Vergelijk de hier getoonde bomen met die in Afbeelding1, waar elke lineage overeenkomt met een eerder gegeven naam. De foto’s tonen een valve van een vertegenwoordiger van elke S. auldreekie soort (A: S. auldreekie LE D41, B: S. pupula agg. ‘coarse auldreekie’ Sel627K, C: S. pupula agg. ‘southern auldreekie’ Kew21, D: S. pupula agg. ‘mumblin auldreekie’ mm111, E: S. pupula agg. ‘another auldreekie’ Str13, F: S. pupula agg. ‘Czech auldreekie’ LE D35, de schaal is 10 µm).

46

Afbeelding 3. Verschillen in pH voorkeur bij twee pseudocryptische soorten van het Eunotia bilunaris complex, onderscheiden op basis van een gecombineerde rbcL en LSU rDNA verwantschapsboom, met voorlopige namen ‘curved1’ en ‘curved2’ (Vanormelingen et al., niet gepubliceerde gegevens). In de grafiek wordt de gemiddelde groeisnelheid in functie van pH getoond voor beide soorten zoals experimenteel bepaald voor drie stammen per soort. ‘Curved2’ heeft duidelijk een sterker gereduceerde groei bij lage pH dan ‘curved1’, maar groeit goed bij hoge pH, in tegenstelling tot deze laatste. Deze experimenteel bepaalde verschillen in pH voorkeur komen overigens goed overeen met de pH van de habitats waaruit de stammen geïsoleerd werden (pH 3.8 voor JL1-1, pH 6.9 voor DAIM). Valven van deze stammen worden getoond in de plaat (A: JL1-1, B: HELL19, C: SPAG24, D: DAIM48, E: DAIM15, F: DAIM12, schaal is 10 µm).

De ontdekking dat vele beschreven soorten diatomeeën in feite bestaan uit meerdere soorten heeft duidelijk belangrijke gevolgen voor wetenschapsdomeinen zoals gemeenschaps- en macro-ecologie, (conservation) biogeografie, en populatiegenetica. Deze zijn allen deels of volledig afhankelijk van een goede soortstaxonomie die de eigenlijke soortsgrenzen en –diversiteit weerspiegelt,en dus uiteraard ook de mogelijkheid om deze soorten te identificeren. Het gebruik van diatomeeën als milieuindicatoren kan verbeteren bij de herkenning van (pseudo)cryptische soorten op basis van een DNA barcode systeem indien deze soorten ook verschillen in hun ecologie. Er zijn relatief weinig studies beschikbaar, maar (pseudo)cryptische soorten kunnen andere voorkeuren hebben voor trofie (Poulíčková et al. 2008); saliniteit (Créach et al. 2006; Vanelslander et al. 2009; Balzano et al. 2011), temperatuur (Kaeriyama et al. 2011; Degerlund et al. 2012; Huseby et al. 2012; Souffreau et al. 2013), lichtklimaat (Kaeriyama et al. 2011) en pH (Afbeelding 3). In al deze gevallen verschillen de soorten binnen een soortscomplex in hun ecologie, en de mogelijkheid om ze van elkaar te onderscheiden belooft een verbetering in de toepassing van diatomeeën voor de reconstructie van omgevingscondities. EEN DNA BARCODE SYSTEEM VOOR DIATOMEEËN Hoewel DNA barcoding dus een aantal voordelen biedt ten opzichte van de klassieke, morfologische identificaties, is er nog veel werk aan de winkel om een bruikbaar DNA barcode systeem uit te bouwen voor de identificatie van diatomeeën. Er dient niet alleen een geschikte barcode merker gevonden te worden, maar er moet ook een DNA barcode databank uitgebouwd worden. Deze databank kan zowel dienen voor identificaties als voor de noodzakelijke taxonomische revisies en soortsbeschrijvingen. 47

Een geschikte barcode merker Een DNA barcode merker is doorgaans ongeveer 600 basenparen lang, de lengte die gesequeneerd kan worden met een enkel primerpaar. De voornaamste criteria om mogelijke barcode merkers te evalueren zijn universaliteit (de mogelijkheid om de DNA barcode sequentie van elk specimen te amplificeren op basis van een enkel primerpaar), gebruiksvriendelijkheid (kwaliteit van de bekomen sequenties) en discriminerend vermogen (de mogelijkheid om elke soort te onderscheiden). Hierbij dient opgemerkt te worden dat de eerder vernoemde goed bestudeerde soortscomplexen de meest geschikte datasets vormen om deze criteria te testen. Enkel daar zijn de soortsgrenzen immers goed gekend zijn, en het betreft bovendien verwante soorten. De voorbije jaren zijn er meerdere merkers voorgesteld als specifieke barcode merker voor diatomeeën. Een samenvatting wordt gegeven in Afbeelding 4. Toch blijkt dat vooralsnog geen enkele geteste merker ideaal is. De merkers met een zeer goed discriminerend vermogen, ITS en COI, hebben het probleem dat ze vaak intragenomische variatie hebben (ITS), wat een extra kloneringsstap noodzakelijk maakt. De COI merker amplificeert vaak niet of geeft een bacteriële sequentie. RbcL en LSU sequenties kunnen bijna altijd bekomen worden maar zijn minder variabel. Samen zijn ze wel variabel genoeg om nauwverwante soorten te onderscheiden, en dit maakt ze voorlopig dus het meest geschikt voor de identificatie van diatomeeën (Hamsher et al. 2011). De V4 regio van het SSU rDNA onderscheidt de meeste soorten maar niet de meest nauwverwante. Tenslotte onderscheidt UPA de meeste verwante soorten diatomeeën niet. Tot nu toe is er wel geen enkele studie waarin ook bekeken wordt in hoeverre de voorgestelde barcode merkers voor diatomeeën zowel voldoende variabel zijn voor identificatie (een basepaar verschil tussen soorten is genoeg), als voldoende variabel om te wijzen op bijkomende onbekende soorten (er moeten meer verschillen zijn, voldoende voor een fylogenetische analyse). Een factor die ook in rekening moet gebracht worden, is de keuze van een barcode merker voor protisten in het algemeen. Vele studies die sequenties uit natuurlijke stalen bekomen focussen immers niet op één specifieke groep maar op protisten in het algemeen. Vandaar dat er een voorstel klaarligt om één barcode merker te kiezen voor protisten in het algemeen, hoogstwaarschijnlijk de V4 regio van het SSU rDNA, en één groep-specifieke merker (Pawlowski et al. 2012). Tenslotte dient nog opgemerkt te worden dat er altijd een nieuwe, betere barcode merker gesequeneerd kan worden, zolang het DNA van specimens in de DNA barcode databank veilig opgeslagen is in DNA banken. Een diatomeeën barcode databank Onze ervaring leert dat het grootste deel van het werk niet het sequeneren zelf zal zijn van de barcode merker, maar de uitbouw van herbaria waarop de DNA barcode databank gebaseerd zal zijn. Huidige diatomeeën herbaria bestaan immers uit collecties van geoxideerd materiaal, meestal van volledige natuurlijke gemeenschappen, en deze zijn dus niet bruikbaar voor barcoding doeleinden. Om bruikbare herbaria te creeëren moeten enorme aantallen diatomeeën clones in cultuur gebracht worden. Hiervan kan een substaal geoxideerd worden, om vervolgens een slide en eventueel SEM stub te maken. Op basis daarvan kan de morfologie van de clone bestudeerd worden en een eerste identificatie bekomen. In parallel dient van een ander substaal het DNA geëxtraheerd te worden om de barcode merker te sequeneren. Op deze manier wordt niet alleen een barcode databank uitgebouwd, maar ook een enorme hoeveelheid materiaal en informatie vergaard die kan dienen als basis voor taxonomische revisies. Wanneer er aanwijzingen zijn van een nog onbekende soortendiversiteit, kan indien nodig bijkomende sequentie- en morfologische informatie bekomen worden van de herbarium specimens om de soortsgrenzen te bepalen. Dit zal leiden tot een betere en stabielere soortstaxonomie. De uitbouw van dergelijke barcode databank kan geleidelijk aan gebeuren met een focus op bepaalde habitats of taxa. Een werkbaar identificatiesysteem voor subsets van diatomeeën kan diatomisten overtuigen dat het hele project de moeite waard is. Ondertussen kan een continue staalname van een bredere waaier aan habitats de databank nuttig maken voor niet-diatomisten die hun sequenties uit omgevingsstalen willen identificeren. Essentieel bij de uitbouw van de barcode databank is de bijdrage van diatomeeën taxonomen om ervoor te zorgen dat de identificaties correct gelinkt zijn met de bestaande microscopie-gebaseerde taxonomie. Bovendien moet er een manier gezocht worden om een maximale integratie te bekomen tussen de barcode inspanning en de grote hoeveelheid alfa48

taxonomisch werk dat continu geleverd wordt in diatomeeënonderzoek (bvb. in de Iconographia Diatomologica serie).

Afbeelding 4. Een poging tot samenvatting van de geschiktheid van potentiële barcode merkers voor diatomeeën in functie van de drie belangrijke eigenschappen van een barcode merker, zijnde universaliteit (‘universality’), gebruiksvriendelijkheid (‘practicality’) en discriminerend vermogen (‘discrimination’). De waarde van elke merker is aangeduid met grijstinten: zeer goed (lichtgrijs), goed (grijs), matig (donkergrijs), en slecht (zwart), gebaseerd op evaluaties van verschillende barcode merkers in Evans et al. (2007), Moniz and Kaczmarska (2010), Hamsher et al. (2011) en Zimmerman et al.(2011), aangevuld met studies van cryptische soortscomplexen (Vanelslander et al. 2009, Souffreau et al. 2013, Vanormelingen et al. ongepubliceerde gegevens). Bemerk dat geen enkele geëvalueerde merker zeer goed scoort voor alle drie criteria.

CONCLUSIES

Samengevat belooft DNA barcoding de soortsidentificatie van diatomeeën accurater en toegankelijker te maken, en biedt het een unieke kans om een grote stap voorwaarts te zetten met de soortstaxonomie van diatomeeën. Tegelijk zal er een grote inspanning nodig zijn vooraleer er een min of meer volledig diatomeeën barcode systeem op punt staat, maar deze databank kan en zal geleidelijk aan opgebouwd worden.

REFERENTIES Balzano, S., Sarno, D., Kooistra, W. H. C. F. 2011. Effects of salinity on the growth rate and morphology of ten Skeletonema strains. J. Plankton Res. 33:937–945. Créach, V., Ernst, A., Sabbe, K., Vanelslander, B., Vyverman, W., Stal, L. J. 2006. Using quantitative PCR to determine the distribution of a semicryptic benthic diatom, Navicula phyllepta. J. Phycol. 42:1142–1154. Degerlund, M., Huseby, S., Zingone, A., Sarno, D., Landfald, B. 2012. Functional diversity in cryptic species of Chaetoceros socialis Lauder (Bacillariophyceae). J. Plankton Res. 34:416–431. Eiler, A., Drakare, S., Bertilsson, S., Pernthaler, J., Peura, S., Rofner, C., Simek, K., Yang, Y., Znachor, P., Lindström, E. S. 2013. Unveiling distribution patterns of freshwater phytoplankton by a next generation sequencing based approach. PLOS One 8(1):e53516. Evans, K. M., Wortley, A. H., Mann, D. G. 2007. An assessment of potential diatom “barcode” genes (cox1, rbcL, 18S and ITS rDNA) and their effectiveness in determining relationships in Sellaphora (Bacillariophyta). Protist 158:349–364.

49

Evans, K. M., Wortley, A. H., Simpson, G. E., Chepurnov, V. A., Mann, D. G. 2008. A molecular systematic approach to explore diversity in the Sellaphora pupula species complex (Bacillariophyta). J. Phycol. 44:215–31. Hamsher, S. E., Evans, K. M., Mann, D. G., Poulíčková, A., Saunders, G. W. 2011. Barcoding diatoms: exploring alternatives to COI-5P. Protist 162:405-422. Hart, M. W., Sunday, J. 2007. Things fall apart: biological species form unconnected parsimony networks. Biol. Lett. 3:509-512. Hebert, P. D. N., Cywinska, A., Ball, S. L. & deWaard, J. R. 2003. Biological identifications through DNA barcodes. Proc. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 270:313–21. Hickerson, M. J., Meyer, C. P. & Moritz, C. 2006. DNA barcoding will often fail to discover new animal species over broad parameter space. Syst. Biol. 55:729–39. Huseby, S., Degerlund, M., Zingone, A., Hansen, E. 2012. Metabolic fingerprinting reveals differences between northern and southern strains of the cryptic diatom Chaetoceros socialis. Eur. J. Phycol. 47: 480–489. Kaeriyama, H., Katsuki, E., Otsubo, M., Yamada, M., Ichimi, K., Tada, K., Harrison, P. J. 2011. Effects of temperature and irradiance on growth of strains belonging to seven Skeletonema species isolate from Dokai Bay, southern Japan. Eur. J. Phycol. 45:113–24. Kermarrec, L., Franc, A., Rimet, F., Chaumeil, P., Humbert, J.F., Bouchez, A. 2013a. Next-generation sequencing to inventory taxonomic diversity in eukaryotic communities: a test for freshwater diatoms. Mol. Ecol. Res. 13:607-619. Kermarrec, L., Bouchez, A., Rimet, F., Humbert, J.-F. 2013b. First evidence of the existence of semi-cryptic species and of a phylogeographic structure in the Gomhonema parvulum (Kützing) Kützing complex (Bacillariophyta). Protist 164:686-705. Krammer K. & Lange-Bertalot H. 1986–91. Bacillariophyceae. In Süßwasserflora von Mitteleuropa (Ed. by H. Ettl, J. Gerloff, H. Heynig & D. Mollenhauer) vol 2, four parts. Gustav Fischer, Stuttgart. Lange-Bertalot, H., Bąk, A., Witkowski, A. 2011. Eunotia and some related genera. In Lange-Bertalot, H. (ed.) Diatoms of Europe,. Diatoms of the European Inland Water and Comparable Habitats, Vol. 6. A.R.G. Gantner, Ruggell, Liechtenstein. Mann, D.G. 1999. The species concept in diatoms. Phycologia 38: 437–495. Mann, D.G., Evans, K.M. 2007. Molecular genetics and the neglected art of diatomics. In: Brodie, J. & Lewis, J. (eds) Unravelling the algae – the past, present and future of algal systematics. CRC Press, Boca Raton, Florida, pp. 231–265. Mann, D. G., Sato, S., Trobajo, R., Vanormelingen, P., Souffreau, C. 2010. DNA barcoding for species identification and discovery in diatoms. Cryptogamie, Algologie 31(4):557-577. Meier, R., Shiyang K., Vaidya, G. & Ng, P. K. L. 2006. DNA barcoding and taxonomy in Diptera: a tale of high intraspecific variability and low identification success. Syst. Biol. 55:715–28. Monaghan, M. T., Wild, R., Elliot, M., Fujisawa, T., Balke, M., Inward, D. J. G., Lees, D. C., Ranaivosolo, R., Eggleton, P., Barraclough, T. G., Vogler, A. P. 2009. Accelerated species discovery using coalescent-based models of species delineation. Syst. Biol. 58(3):298-311. Moniz, M. B. J., Kaczmarska, I. 2010. Barcoding of diatoms: nuclear encoded ITS revisited. Protist 161:7-34. Pawlowski, J., Audic, S., Adl, S., Bass, D., Belbahri, L., Berney, C., Bowser, S. S., Cepicka, I., Decelle, J., Dunthorn, M., et al. 2013. CBOL Protist Working Group: barcoding eukaryotic richness beyond the animal, plant and fungal kingdoms. PLOS Biology 10(11):e1001419. Poulíčková, A., Špačková, J., Kelly, M. G., Duchoslav, M. & Mann, D. G. 2008. Ecological variation within Sellaphora species complexes (Bacillariophyceae): specialists or generalists? Hydrobiologia 614:373–86. Poulíčková, A., Veselá, J., Neustupa, J., Skaloud, P. 2010. Pseudocryptic diversity versus cosmopolitanism in diatoms: a case study on Navicula cryptocephala Kütz. (Bacillariophyceae) and morphologically similar taxa. Protist 161: 353–369. Puillandre, N., Modica, M. V., Zhang, Y., Sirovich, L., Boisselier, M.-C., Cruaud, C., Holford, M., Samadi, S. 2012. Large-scale species delimitation method for hyperdiverse groups. Mol. Ecol. 21:2671-2691. Quijano-Scheggia, S.I., Garcés, E., Lundholm, N., Moestrup, Ø., Andree, K., CAMP J. 2009. Morphology, physiology, molecular phylogeny and sexual compatibility of the cryptic Pseudo-nitzschia delicatissima complex (Bacillariophyta), including the description of P. arenysensis sp. nov. Phycologia 48: 492–509. Rubinoff, D., Cameron, S. & Will, K. 2006. A genomic perspective on the shortcomings of mitochondrial DNA for “barcoding” identification. J. Hered. 97:581–94. Savolainen, V., Cowan R. S., Vogler, A. P., Roderick, G. K. & Lane, R. 2005. Towards writing the encyclopaedia of life: an introduction to DNA barcoding. Phil. Trans. R. Soc. B 360:1805–11. Sorhannus, U., Ortiz, J.D., Wolf, M., FOX, M.G. 2010. Microevolution and speciation in Thalassiosira weissflogii (Bacillariophyta). Protist 161: 237–249.

50

Souffreau, C., Vanormelingen, P., Van de Vijver, B., Isheva, T., Verleyen, E., Sabbe, K., Vyverman, W. 2013. Molecular evidence for distinct Antarctic lineages in the cosmopolitan terrestrial diatoms Pinnularia borealis and Hantzschia amphioxys. Protist 164:101-115. Trobajo, R., Clavero, E., Chepurnov, V. A., Sabbe, K., Mann, D. G., Ishihara, S., Cox, E. J. 2009. Morphological, genetic, and mating diversity within the widespread bioindicator Nitzschia palea (Bacillariophyceae). Phycologia 48: 443–59. Vanelslander, B., Créach, V., Vanormelingen, P., Ernst, A., Chepurnov, V.A., Sahan, E., Muyzer, G., Stal, L.J., Vyverman, W., Sabbe, K. 2009. Ecological differentiation between sympatric pseudocryptic species in the estuarine benthic diatom Navicula phyllepta (Bacillariophyceae). Journal of Phycology 45:1278-1289. Vanormelingen, P., Vanelslander, B., Sato, S., Gillard, J., Trobajo, R., Sabbe, K., Vyverman, W. 2013a. Heterothallic sexual reproduction in the model diatom Cylindrotheca. Eur. J. Phycol. 48(1):93-105. Vanormelingen, P., Evans, K.M., Chepurnov, V.A., Vyverman, W., Mann, D.G. (2013) Molecular species discovery in the diatom Sellaphora and its congruence with mating trials. Fottea 13(2):133-148. Veselá, J., Urbánková, P., Černa, K. & Neustupa, J. 2012. Ecological variation within traditional diatom morphospecies: diversity of Frustulia rhomboides sensu lato (Bacillariophyceae) in European freshwater habitats. Phycologia 51: 552–561. Zimmerman, J., Jahn, R., Gemeinholzer, B. 2011. Barcoding diatoms: evaluation of the V4 subregion on the 18S rRNA gene, including new primers and protocols. Org Divers Evol 11(3):173-192.

51

52

Diatomededelingen 37, 2013 Diatoms of Acadia National Park, Maine, U.S.A.: Another North American diatom hotspot?

Jana Veselá Department of Botany, Faculty of Science, University of South Bohemia, Na Zlaté stoce 1, CZ-370 05 České Budějovice, Czech Republic ABSTRACT Acadia National Park (ANP), Maine, USA, is a small but heavily visited park composed of Mount Desert Island, Schoodic Peninsula, Isle au Haut and other islands. Due to its coastal location, varied geological history (volcanic activity, glaciation), humid climate and national park protective status, there is a high diversity of freshwater habitats present in the park (i.e., large lakes, small ponds, various wetlands, streams, wet-walls). Although this park was established more than 90 years ago and is located in New England, a region replete with universities, no study has been conducted on freshwater and brackish diatom in the park. In this study, three major park areas were extensively sampled in June 2008 (Mount Desert Island, Schoodic Peninsula and Isle au Haut), resulting in 119 freshwater and brackish sample sites. Several water characteristics were also measured (pH, temperature, conductivity and salinity). Approximately 550 diatom taxa in 87 genera were found with many species possibly new to science in a subset of 45 sites studied in detail. Eunotiophycidae, with 81 taxa encountered altogether in ANP, are presented as an example of an exceptionally high diatom species richness of this area. The genus Eunotia itself was the most species rich genus, with 77 species and varieties present in the ANP samples, including 17 species possibly new to science. This richness was much higher than that reported in any other recent publication, including a detailed study of the genus Eunotia in the Great Smoky Mountains National Park. INTRODUCTION Compared to Europe, in North America there has been lack of taxonomic and ecological research on diatoms for many years. The last comprehensive study for North America, similar to the well known and widely used European books from the series Süsswasserflora von Mitteleuropa (Krammer & Lange-Bertalot 1986, 1988, 1991a, 1991b), was the study by Patrick & Reimer (1966, 1975). Unfortunately, this series of publications was never finished, meaning that a number of families of diatoms were not covered in those publications at all. However, in recent years a huge common effort has started to establish the diatom flora of North America, which could be used in water quality monitoring, environmental monitoring and assessment programs by various U.S. agencies, e.g., EMAP (Environmental Monitoring and Assessment Program) of the U.S. Environmental Protection Agency, or NAWQA (National Water Quality Assessment) of the U.S. Geological Survey. One of the prominent achievements of the North American diatomists was the establishment of the Diatoms of the United States website (Spaulding et al. 2010), which serves as a publicly accessible resource of accurate and regularly updated information on diatoms. Our study of diatoms from Acadia National Park (ANP) is meant to contribute by a small piece to this huge effort, and provide a flora of this little, although extremely interesting area.

In this report, I give a summary of our work on the freshwater algae, and particularly diatoms, from Acadia National Park (ANP), which has started in 2008. Since then a couple projects 53

were finished (e.g., Veselá 2009), two were already published (Vaccarino et al. 2011, Veselá et al. 2013), and a couple is being prepared for publishing.

STUDY AREA Acadia National Park is a small park (190 km2) located on the Atlantic coast of Maine in New England, USA, and is composed of Mount Desert Island (MDI), Schoodic Peninsula, Isle au Haut and several other tiny islands. Although it is the sixth smallest national park in the United States, it is very popular among the public with over two million visitors per year (Acadia National Park website). Due to its coastal location, varied geological history (volcanic activity, glaciation), humid climate, and a long term national park protective status, there is a high diversity of freshwater habitats present in the park (i.e., four large lakes, countless small ponds, vast areas of various wetlands, numerous small streams, and several wet-walls). Although this park was established 94 years ago and is located in New England, a region replete with renowned universities, no study has been conducted on freshwater and brackish diatoms in the park prior to our work. MATERIAL AND METHODS Three major park areas were extensively sampled for phytoplankton, periphyton, epilithon and epipsammon in June 2008 (Mount Desert Island, Schoodic Peninsula and Isle au Haut), resulting in 110 freshwater and nine brackish sample sites. Several water characteristics were also measured along with the sample collection, i.e., pH, temperature, conductivity and salinity (more details in Vaccarino et al. 2011). Forty-five of those samples were examined closely for diatoms. Those samples were cleaned by digestion in nitric acid and rinsed six times with distilled water. Permanent slides were prepared using Naphrax diatom mountant. Slides were examined using Zeiss HBO 50 microscope with Nomarski DIC optics. Photographs were taken using a digital diagnostic camera attached to the microscope. Traditional, as well as modern literature was used for species identifications. RESULTS All sampled freshwater sites were moderately acidic, regardless of habitat type (i.e., lakes, ponds, streams, wetlands, wet-walls) with pH of 4.9 ± 0.1 (n = 110). Brackish sites (n = 9) were circumneutral. The range of water temperature was in between 9.0˚C in Sieur de Monts spring to 26.2˚C in a little unnamed marsh. Specific conductance of the freshwater habitats was quite low in all sites, 58.6 ± 29.1 µS (n = 110). Salinity of the brackish sites was found to be 21.0 ± 7.3 ppt (n = 9). Approximately 550 diatom taxa in 87 genera were found with many species possibly new to science in a subset of 45 sites studied in detail. Of those, 20 genera (with total of 35 taxa) were diatoms with strictly marine occurrence. Eunotiophycidae, with 80 taxa encountered altogether in ANP, were found to represent exceptionally high diatom species richness in the area. The genus Eunotia itself was the most species rich genus, with 77 species and varieties present in the ANP samples, including 17 species possibly new to science. The other species rich diatom genera in samples from ANP were: Pinnularia (45 taxa), Nitzschia (29 taxa) and Navicula (27 taxa). Cosmopolitan diatom species (for example Tabellaria flocculosa (Roth) Kützing, Frustulia saxonica Rabenhorst), as well as strictly North American diatoms (e.g., Eunotia tautoniensis Hust., Surirella terryi Terry, S. cruciata A. Schmidt) were observed, including species from the North American continent described in recent years (e.g., E. richtbuttensis Furey, Lowe & Johansen, Semiorbis rotundus Reid & Williams). Apart from that, a considerable number of species was not identified, because they did not conform to any species known from the available literature. When focusing on Eunotiophycidae only, the most species rich site was Aunt Betty Pond, in the north-east part of MDI, with 19 reported taxa. Eagle Lake, one of the largest lakes on the island, hosted 17 taxa. Thirteen species and varieties from Eunotiophycidae were observed in a number of localities, 54

i.e., Heath Swamp, Witch Hole Pond, and Breakneck Ponds, all in the north-east of the MDI, and Long Pond on the island Isle au Haut. DISCUSSION Although Acadia National Park comprises a very small area with all the freshwater localities more or less sharing the same acidic pH and rather low conductivity, the number of encountered diatom species in 45 studied localities was noticeably high. Over 500 taxa in 67 genera of freshwater diatoms were observed in this study. In a similar study of 56 lakes on Cape Cod Peninsula in Massachusetts, only 315 diatom taxa were reported (Siver et al. 2005). The much higher species richness observed in ANP could be partly, although certainly not all, caused by the variability of sampled freshwater habitats, compared to the study of Cape Cod, where only lakes were examined. The species richness of Eunotiophycidae itself was also much higher (80 observed taxa, Veselá 2009) than the one reported in any other publication from North America, including Patrick & Reimer (1966) with 66 reported taxa for the whole continent, and a detailed study of the genus Eunotia in the Great Smoky Mountains National Park (Furey et al. 2011). Furey et al. (2011) reported only 55 taxa from an 11 times larger studied area compared to ANP. In most studies from North America, 25 taxa or less of Eunotiophycidae were observed (e.g., Hohn & Hellerman 1963, Gaiser & Johansen 2000, and Siver et al. 2005). These findings are quite interesting and rather surprising; therefore I ask myself a question: Is ANP one of the North American diatom hotspots? My answer is: “It might be.”. Certainly, this area has a high concentration of diatom species. However, it is important to emphasize, that the high number of encountered diatom species is definitely partly dependent on the research effort. With thorough sampling and high identification effort, it is almost certain to obtain a large number of observed taxa. On the other hand, there is an interesting opinion mentioned in Lange-Bertalot et al. (2011), that there seems to be a Eunotia hot-spot in Nova Scotia, Canada. This area is geographically very close to ANP. Therefore, it would not be so surprising if both of these localities belonged to the common area with higher diatom diversity. This opinion will likely be confirmed or rejected with further research on North American diatoms. REFERENCES Acadia National Park official website (http://www.nps.gov/acad/forkids/waysyoucanhelp.htm). Ways You Can Help. National Park Service U.S. Last updated on September 22, 2013. Accessed on September 23, 2013. Furey P.C., Lowe R.L. & Johansen J.R., 2011. Eunotia Ehrenberg (Bacillariophyta) of the Great Smoky Mountains National Park, USA. Bibliotheca Diatomologica 56: 1–134. Gaiser E.E. & Johansen J., 2000. Freshwater diatoms from Carolina bays and other isolated wetlands on the Atlantic Coastal Plain of South Carolina, USA, with descriptions of seven taxa new to science. Diatom Research 15: 75–130. Hohn M.H. & Hellerman J., 1963. The taxonomy and structure of diatom populations from three Eastern North American rivers using three sampling methods. Transactions of the American Microscopical Society 82: 250–329. Krammer K. & Lange-Bertalot H., 1986. Süsswasserflora von Mitteleuropa 2/1: Bacillariophyceae. 1. Teil. Naviculaceae. Gustav Fischer Verlag, Jena, 876 pp. Krammer K. & Lange-Bertalot H., 1988. Süsswasserflora von Mitteleuropa 2/2: Bacillariophyceae. 2. Teil. Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae. Gustav Fischer Verlag, Jena/Stuttgart/Lübeck/Ulm, 596 pp. Krammer K. & Lange-Bertalot H., 1991a. Süsswasserflora von Mitteleuropa 2/3: Bacillariophyceae. 3. Teil. Centrales, Fragilariaceae, Eunotiaceae. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart/Jena, 576 pp. Krammer K. & Lange-Bertalot H., 1991b. Süsswasserflora von Mitteleuropa 2/4: Bacillariophyceae. 4. Teil. Achnanthaceae, Kritische Ergänzungen zu Navicula (Lineolatae) und Gomphonema. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart/Jena, 437 pp. Lange-Bertalot H., Bak M., Witkowski A. & Tagliaventi N., 2011. Eunotia and some related genera. Diatoms of the European Inland Waters and Comparable Habitats, Vol. 6, 747 pp.

55

Patrick R. & Reimer Ch.W., 1966. Diatoms of the United States Exclusive of Alaska and Hawaii, Volume 1, Fragilariaceae, Eunotiaceae, Achnanthaceae, Naviculaceae. Academy of Natural Sciences Monograph No. 13, 688 pp. Patrick R. & Reimer Ch.W., 1975. Diatoms of the United States Exclusive of Alaska and Hawaii, Volume 2, Part 1, Entomoneidaceae, Cymbellaceae, Gomphonemaceae, Epithemaceae. Academy of Natural Sciences Monograph No. 13, 213 pp. Siver P.A., Hamilton P.B., Stachura-Suchoples K. & Kociolek J.P., 2005. Diatoms of North America. The Freshwater Flora of Cape Cod. Iconographia Diatomologica 14: 1–463. Spaulding S.A., Lubinski D.J. & Potapova M., 2010. Diatoms of the United States. Accessed on 23 September, 2013. Retrieved from http://westerndiatoms.colorado.edu Vaccarino M.A., Veselá J. & Johansen J.R., 2011. The algal flora of Acadia National Park, Maine, U.S.A. Northeastern Naturalist 18: 457–474. Veselá J., 2009. The diatoms of Acadia National Park, Maine, with a detailed account of the Eunotiophycidae. M.S. thesis, in English. Faculty of Science, University of South Bohemia, České Budějovice, Czech Republic. 165pp. Veselá J., Johansen J.R. & Potapova M., (2013). Surirella terryi and S. cruciata: two rare diatoms from North America. Diatom Research.

56

Diatomededelingen 37, 2013 Analyse van de resultaten van de Ringtest-2013

Bart Van de Vijver Nationale Plantentuin van België, Departement Bryophyta & Thallophyta, Domein van Bouchout, B-1860 Meise, België ([email protected]) Met medewerking van Adrienne Mertens, Frans Kouwets, Annie Kreike, Gaby Verhaegen, Lidia Anokhina, Martine Rosielle, Minke de Vries, Jako van de Wal, Anneke van den Oever en Geurt Verweij. ABSTRACT After the success of the first intercalibration exercise (=Ringtest) in 2009-2010 which resulted in the start of the taxonomic workshops giving background, identification help and solutions for difficult taxonomic groups to the members of the Nederlands-Vlaamse Kring van Diatomisten, a second intercalibration exercise was organized. Three samples (collected in 1994 by BVDV) were chosen from the Basin of the Kleine Nete, a small river in the Campine region of Belgium (Prov. of Antwerp). The samples were taken from three rivers with a contrasting ecological condition ranging from a rather poor water quality to (samples R1 and R2) to a moderately good water quality (R3). The results show quite some differences between the participating members. The number of recorded species in sample 2 ranged from < 40 to >70, most likely due to the application of more specialized literature. It is also clear that an effort should be undertaken by the NVKD for a better spread of new important literature as some recently described species such as Navicula antverpiensis, are not always recorded. The exercise underlines also the importance of the taxonomic workshops as can be seen for instance for the different species in the Achnanthidium minutissimum complex that are more easily recognized. For some groups however, such as Encyonema, inconsistencies between participants can still be noted. It is clear that in the near future, key-groups for further remediation will include the genus Amphora, the Navicula cryptocephala-group (including N. cryptocephala, N. aquaedurae, N. antonii), the Nitzschia palea-complex and centric diatoms of the genera Stephanodiscus and Cyclotella. INLEIDING Na het grote succes van de eerste ringtest enkele jaren geleden (Van de Vijver & Van Dam, 2010) was het niet meer dan logisch dat een dergelijke oefening herhaald moest worden. Uit de eerste ringtest was duidelijk de nood gebleken om de analysten in Vlaanderen en Nederland meer vertrouwd te maken met bepaalde moeilijke soortengroepen. Hieruit ontstonden de taxonomische workshops die de voorbije vier jaar toch enige opheldering boden voor bepaalde moeilijke groepen. Uiteraard is het dan ook belangrijk om de impact van deze workshops te analyseren. Een tweede ringtest leek daarvoor het beste werktuig. De opzet van de tweede ringtest was dus dubbel. Niet alleen werd in de nieuwe ringtest aandacht besteed aan een aantal soorten die reeds in de workshops werden behandeld, maar daarenboven werden ook enkele groepen aangeboden die mogelijk voor verwarring zouden kunnen zorgen. 57

De voornaamste resultaten van deze ringtest, bereikt na analyse van de tellijsten van de verschillende deelnemers, werden voorgesteld op de voorbije NVKD-bijeenkomst in Overasselt. Het nu volgende artikel is een weerslag van deze resultaten. MATERIAAL & METHODE Studiegebied Om voor (bijna) alle deelnemers een zo objectief mogelijke ringtest op te stellen, werd gekozen voor enkele monsters die in 1995 verzameld werden in het kader van een masteronderzoek in het bekken van de Kleine Nete (Prov. Antwerpen, België). Het bekken van de Kleine Nete ligt in het westelijk deel van de provincie Antwerpen. De totale lengte van de rivier is slechts 50 km. Het is een typische laaglandrivier wat betekent dat er eigenlijk geen echte bronnen in het bekken aanwezig zijn. Behalve een stevige instroom van grondwater, worden de beken en riviertjes in het bekken vooral gevoed door regenwater en lozingen. Het bovenste deel van het bekken bestaat uit een netwerk van kleine beekjes die samenvloeien tot één enkele grote rivier. De belangrijkste beekjes zijn de Zwarte Nete, Voorste Nete, Looiendse Nete en de Wamp. Ze hebben een gemiddelde diepte van zo’n halve meter en zijn nergens breder dan 2 tot 5 meter. Na zo’n 50 km mondt de Kleine Nete in de buurt van Lier uit in de Grote Nete en vormt ze verder de Nete. De Kleine Nete wordt beschouwd als één van de rivieren in Vlaanderen met de hoogste waterkwaliteit. Er werden drie monsters gekozen. Het eerste punt (38) ligt in Grobbendonk, vrij dicht bij de samenvloeiing met de Grote Nete. Het is een matig vervuild punt omdat de belangrijkste bijrivier van de Kleine Nete, de Aa, net daarvoor in de Nete stroomde. Deze bijrivier heeft doorgaans een vrij slechte tot slechte kwaliteit. Het tweede punt (44) bevindt zich na de vorming van de hoofdrivier in het midden van het bekken. Het laatste punt (81) is genomen in de Voorste Nete en heeft de hoogste waterkwaliteit. Meer informatie over de monsterpunten en de studie die in 1995 werd uitgevoerd met deze monsters zijn te lezen in Van de Vijver & Beyens (1998). Preparatie en preparaatanalyse Drie diatomeeënmonsters werden geprepareerd in het algologisch laboratorium van de Nationale Plantentuin van België volgens de methode beschreven in Van der Werff (1955). Kleine hoeveelheden van het materiaal werden schoongemaakt met behulp van 37% H2O2 en gedurende 1 uur opgewarmd tot 80°C waarna de reactie werd beëindigd met behulp van verzadigd KMnO 4. Na de oxydatie werden de gereinigde monsters verschillende malen gewassen met gedistilleerd water en vervolgens werden permanente preparaten gemaakt met Naphrax als insluitmiddel. Van elk monster werd een preparaat verzonden naar de deelnemers die zich hadden aangemeld voor deze studie. Telkens werd gevraagd om exact 400 schaaltjes te analyseren en als eindresultaat een lijst met soorten en aantallen door te sturen, samen met een lijst van de gebruikte determinatiewerken. Als controle van de determinaties werden verschillende soorten meer in detail bekeken Daarvoor werden enkele druppels van het gereinigde monsters gefilterd door een membraanfilter met een poriediameter van 3 µm en vervolgens gedroogd en opgekleefd op een aluminium stub. Na bestuiving met goud werden de stubs bekeken met behulp van een JEOL-5800LV Raster Electronen Microscoop van de Nationale Plantentuin van België. De resultaten van de SEM analyse werden geanalyseerd op basis van de illustraties in Krammer & Lange-Bertalot (1986-1991), Krammer (1997a&b, 2000, 2002, 2003) en Lange-Bertalot (2001). Data-verwerking De resultaten van de tellingen werden op met elkaar vergeleken op basis van een similariteitsanalyse en een multivariate analyse. Als similariteitsindex werd gebruikt gemaakt van de Sørensen Community Index (1948). Dit is een binaire index die enkel gebruik maakt van de aan/afwezigheid van een soort en dit op basis van de volgende formule: 2a/(2a+b+c) waarbij b en c het aantal unieke soorten zijn in de twee te vergelijken tellingen en a het aantal gemeenschappelijke soorten voorstelt. Per monster werd op die manier een similariteitsmatrix berekend.

58

Om ook het effect van de aantallen per soort in de analyse te betrekken, werd een Correspondence Analysis uitgevoerd met behulp van het statistische programma Canoco versie 4.0 (ter Braak & Smilauer 1998). Op die manier kon ook nagegaan worden welke soorten verantwoordelijk waren voor de variatie in de resultaten. Tenslotte werd het effect van het identificatie-succes nagegaan op de berekening van de waterkwaliteit. Daarvoor werden de gewogen gemiddeldes van de Van Dam scores (Van Dam et al. 1994) per monsters berekend voor elke deelnemer voor de volgende parameters: pH, saprobie en trofische toestand. RESULTATEN EN DISCUSSIE Soortensamenstelling en similariteitsanalyse Alle resultaten die werden ingestuurd, werden vertrouwelijk behandeld en de deelnemers zijn in willekeurige volgorde in de analyse toegevoegd. In tegenstelling tot de eerste ringtest hadden de deelnemers deze keer wel prima de richtlijnen opgevolgd. Dat betekent dat iedereen exact 400 schaaltjes heeft geteld in de monsters. Slechts één deelnemer had 2 preparaten geteld i.p.v. 3. Dit is een voordeel voor de verdere verwerking van de gegevens, vooral met betrekking op de analyse van soortenrijkdom en diversiteit. Opnieuw in tegenstelling tot de vorige ringtest, zijn er minder verschillen in het aantal en de kwaliteit van de gebruikte determinatiewerken. Iedereen maakte gebruik van de cursusnota’s van de voorbije workshops. Dat is uiteraard een leuke waarneming en het bewijst dat een dergelijke opleiding belangrijk is. Naast de klassieke Susswasserflora (Krammer & Lange-Bertalot 1986-1991), gebruikten de meeste deelnemers ook het nieuwe (nu ja, toch al twee jaar oude) boek van Hoffman et al. (2011) dat de diatomeeënflora van Midden-Europa behandelt. Het is een goed overzichtswerk maar toch ontbreken bepaalde belangrijke soorten die dan niet gevonden worden in de tellingen. Vooral bij de kleinere naviculoide soorten, durft er wel al eens een soortje buiten het aandachtsveld vallen. En spijtig genoeg zijn er ook weinig planktonische soorten opgenomen. Ook de reeks Diatoms of Europe (Krammer 2000, 2002, 2003, Lange-Bertalot 2001, Lange-Bertalot et al. 2012, Levkov 2009) werd door iedereen opgegeven voor deze ringtest. Een goed signaal want dat betekent dat er toch geïnvesteerd wordt door leidende instanties is degelijk onderzoeksmateriaal. Verschillende deelnemers maakten gebruik van alle beschikbare determinatiewerken inclusief losse papers gepubliceerd in peerreviewed tijdschriften. In totaal werden 328 taxa (inclusief soorten, variëten en ondersoorten) gevonden door de deelnemers. Daarenboven werden nog eens 31 taxa gevonden buiten de tellingen om. Honderddertig taxa (39%) kwamen slechts eenmaal voor in de tellingen. Daarvan werden er 73 taxa (22%) gevonden met slechts 1 schaaltje. Honderdzesenvijftig taxa (48%) hadden minder dan 3 schaaltjes in de gezamelijke lijsten en slechts 87 taxa (26%) hadden een totale abundantie van meer dan 1 %. Meer dan 63% van de getelde schaaltjes behoorden tot slechts 20 taxa. De belangrijkste taxa waren Achnanthidium minutissimum (Kützing) Czarnecki s.l. (8.3%), Gomphonema parvulum (Kützing) Kützing (7.5%), Sellaphora seminulum (Grunow) D.G.Mann (5.3%), Navicula cryptocephala Kützing (4.4%), Planothidium frequentissimum (Lange-Bertalot) Lange-Bertalot (4.0%) and Navicula gregaria Donkin (3.6%). Het aantal soorten per monster varieerde sterk tussen de verschillende deelnemers (monster 38: 4162; monster 44: 39-72; monster 81: 38-68) (Afbeelding 1). De verklaring voor de soms wel grote verschillen tussen de deelnemers ligt waarschijnlijk in de graad van taxonomische precisie die de deelnemers gebruikten. Sommige deelnemers identificeerden tot op het soortniveau, terwijl sommigen nog verder gingen en zelfs variëteiten en zelfs formas onderscheidden. Een mooi voorbeeld hiervan is Planothidium frequentissimum. Sommige deelnemers splitsten de soort op in P. frequentissimum, P. frequentissimum var. magnum en P. frequentissimum var. minus. Eenzelfde fenomeen werd waargenomen bij Nitzschia palea (Kützing) W.Smith en Gomphonema parvulum. De hierboven vermelde verschillen hebben uiteraard ook hun weerslag op de onderlinge vergelijking tussen de deelnemers (Tabel 1). Terwijl de resultaten van de meeste deelnemers vrij 59

gelijkaardig te noemen waren, bleken sommigen toch grote verschillen te vertonen (deelnemer K). Dit hoeft uiteraard niet te wijzen op determinatiefouten maar eerder op verschillen in taxonomische nauwkeurigheid en het gebruik of de afwezigheid van bepaalde determinatiewerken. Deze verschillen worden nog duidelijker in het CA-diagram (Afbeelding 2). Hoe dichter de bepaalde deelmonsters bij elkaar liggen, des te groter zijn de gelijkenissen tussen de deelmonsters. Zo blijken de resultaten van de deelnemers B, D, F en I vrij gelijkaardig te zijn, terwijl ze duidelijk verschillen van de andere deelnemers. Dit is vooral het geval voor monster 38 en in mindere mate voor de andere twee monsters. Opvallend is ook dat monsters 38 en 44 sterk op elkaar lijken terwijl monsters 81 duidelijk verschillend is. Dit laatste monster is afkomstig uit de bovenlopen van het Netebekken waar de waterkwaliteit het hoogst is terwijl de twee andere monsters een gemiddelde tot zelfs vrij lage kwaliteit hadden.

Afbeelding 1. Aantal soorten per monster (monsters van links naar rechts 38-44-81). Elk punt stelt een telling voor. Gemiddelde en standaard deviatie geplot op de gegevens.

Tabel 1. Resultaten (monster 38) van de similariteitsanalyse tussen de verschillende deelnemers aan de ringtest gebaseerd op de Sørensen similariteitsindex.

60

Afbeelding 2. CA-diagram van de verschillende monsters en de deeltellingen.

Probleemsoorten/complexen Uit de analyse van de tellingen komen naast kleinere determinatiefouten zoals het verschil tussen Encyonema silesiacum (Bleisch) D.G.Mann en E. ventricosum (C.Agardh) Grunow, toch ook enkele duidelijke probleemsoorten/complexen naar voor die verantwoordelijk zijn voor een groot deel van de verschillen tussen de deelnemers. Beide Encyonema-soorten waren reeds het onderwerp van een taxonomische workshop en zijn duidelijk van elkaar te onderscheiden door de aanwezigheid van de vergrote uiteinden die afwezig zijn bij silesiacum maar aanwezig bij ventricosum (Afbeelding 3). Ook het al dan niet waarnemen van zwak verkiezelde soorten is een probleem. Verschillende deelnemers rapporteerden geen Fistulifera saprophila (Lange-Bertalot & Bonik) Lange-Bertalot in hun tellingen hoewel deze soort in alle monsters aanwezig was tot soms wel 5%. Eenzelfde lot was blijkbaar ook Nitzschia acicularis (Kützing) W.Smith beschoren. Slechts 4 op de tien deelnemers vonden de soort in hun monsters. Om deze soorten te kunnen waarnemen is een goede microscoop nodig maar ook snelheid (te hoog) en nauwkeurigheid (te laag) liggen waarschijnlijk deels aan de basis van het missen van deze soorten. Toch zijn ze belangrijk en kritisch als vervuilingsindicatoren. De voornaamste problemen schuilen in de determinatie van Navicula-soorten met een gemiddelde lengte (Navicula cryptocephala-complex), het Gomphonema parvulum-complex, Staurosirella pinnata en aanverwante soorten, Achnanthidium minutissimum en alle soorten uit het genus Planothidium. Sommige van deze soorten werden reeds eerder behandeld in een taxonomische workshop. Vermits deze workshops nooit alles (kunnen) behandelen dat over deze moeilijke groepen te vertellen valt, hebben bepaalde deelnemers mogelijk de reflex om afwijkende vormen toch in één van de behandelde soorten te duwen. Dat daarbij de morfologische grenzen van de soorten soms lichtjes tot vrij sterk ‘aangepast’ worden, lijkt voor de meesten dan maar bijzaak. In de toekomst is beter om deze schaaltjes als ‘sp.’ te identificeren en bij grote populaties hulp te zoeken bij specialisten. Geen determinatie lijkt mij in dit geval toch beter dan een foute determinatie.

61

Afbeelding 3. Encyonema silesiacum.

1. Navicula cryptocephala-complex (Afbeelding 4) In de Süsswasserflora is het aantal taxa dat behoort tot de groep van soorten rond N. cryptocephala eerder klein te noemen wat de keuzemogelijkheden voor de doorsnee-analysist dan ook beperkt. In Diatoms of Europe 2 (Lange-Bertalot 2001) verveelvoudigt dit aantal waardoor plots de groep van ‘vrij makkelijk’ naar ‘erg moeilijk’ te determineren neigt. Veel soorten zijn immers niet zo eenvoudig uit elkaar te halen en wanneer dan de morfologie van de gevonden schaaltjes afwijkt van het klassieke patroon van de bekende soorten, leidt dit tot verwarring. In de waarnemingen van de verschillende deelnemers vinden we dan ook een aantal namen terug voor dezelfde schaaltjes. Sommigen determineerden ze allemaal als N. cryptocephala terwijl anderen ook N. aquaedurae Lange-Bertalot, N. lundii Reichardt, N. reichardtiana Lange-Bertalot en zelfs N. veneta Kützing en N. cryptotenella Lange-Bertalot. Navraag bij Horst Lange-Bertalot wat de juiste determinatie van deze schaaltjes zou moeten zijn, leverde het volgende antwoord op: ‘Your N.. cryptocephala with question marks is very probably not conspecific. Differences are: smaller and asymmetric central area, central raphe ends are more narrowly spaced, areolae appear discernible less than ca. 40 in 10 µm.’ Navicula reichardtiana, N. veneta en N. aquadurae zijn uit te sluiten door een verschillend patroon in de centrale striae die meestal korter zijn en minder gelijk verdeeld. Navicula lundii heeft een typische asymmetrische centrale zone maar heeft een duidelijk verschillende vorm. Er zijn lichte verschillen in de ecologische indicatorgetallen van Van Dam waarbij N. cryptocephala een hogere saprobiewaarde heeft dan bv. N. lundii en bovendien trofie-indifferent is.

Afbeelding 4. Navicula cryptocephala (links) en Navicula cf. cryptocephala (rechts), een tot nu toe niet geïdentificeerde soort.

62

2. Gomphonema parvulum (Afbeelding 5) Eén van de moeilijke soorten in onze monsters is hoogstwaarschijnlijk wel Gomphonema parvulum. Deze soort is immers alomtegenwoordig en zolang niemand echt weet hoe het type van de soort eruit ziet, blijft het gokken wat Kützing in 1844 bedoelde toen hij Sphenella parvula beschreef. Gomphonema parvulum is één van die soorten die door species-drift, het stelselmatig verbreden van de soortomschrijving, één van de belangrijkste vuilbak-soorten geworden is. Met alle gevolgen vandien natuurlijk omdat iedereen die soort in zijn tellingen vindt en een belangrijke indicator is van vervuiling. In de ringtest werden verschillende namen gebruikt voor dezelfde schaaltjes: G. exilissimum, G. parvulum f. parvulum, G. parvulum f. saprophilum, G. parvulum-complex en zelfs G. utae. Gomphonema exilissimum die steeds wijst op meer oligotroof-mesotroof water, kan makkelijk onderscheiden worden door zijn slanker uitzicht en geringere breedte in vergelijking met G. parvulum. Deze soort zat zeker niet in de ringtest. Het verschil tussen de formas parvulum en saprophilum is subtiel maar toch belangrijk om te maken omdat ze ecologisch verschillen. De forma saprophilum heeft een hoger indicatiegetal voor saprobie en trofie en wijst dus op een hogere vervuiling. De forma parvulum heeft een lagere schaaltjesbreedte (5-6,5 µm) dan de forma saprophilum (6-8 µm). Het grootste gedeelte van de schaaltjes in de ringtest hadden een breedte die schommelde tussen 5,5 en 6,2 µm waardoor ze als forma parvulum moeten geïdentificeerd worden. Zelden werden schaaltjes gevonden die breder waren dan 6,8 µm. Gomphonema utae is een wat vreemde soort maar kan makkelijk onderscheiden worden omdat ze convexe zijden heeft en een minder duidelijk kopje. Een enkele maal werden schaaltjes anagetroffen in de ringtest-monsters.

Afbeelding 5. Gomphonema parvulum f. parvulum.

3. Achnanthidium minutissimum Ondanks de eerste workshop die uitvoering de moeilijke groep van Achnanthidium minutissimum behandelde, blijft deze groep voor moeilijkheden zorgen. Niet ten onrechte. De taxonomen hebben nog niet alle soorten van deze groep opnieuw geanalyseerd. Belangrijke infraspecifieke taxa van Achnanthes minutissima zoals A. minutissima var. inconspicua worden momenteel onderzocht (Jüttner, pers. comm.). Dat betekent dat we nog steeds aangewezen zijn op de Susswasserflora voor een correcte identificatie van deze vormen. En dat leidt tot problemen. Voeg daar nog bij dat er nog regelmatig onbekende soorten gevonden worden die vroeger als Achnanthes minustissima werden geïdentificeerd maar die nu, door een betere kennis van A. minutissima als apart moeten beschouwd worden. Eén van deze vormen was aanwezig in de ringtest-monsters en zorgde voor enige verwarring. Op dit moment is het onmogelijk om een correcte identificatie te geven van deze soort. Het is aan te raden om dergelijke vormen steeds als apart te plaatsen in tellijsten als A. minutissima s.l. of gewoon zelfs als Achnanthidium sp. Verder onderzoek is hier noodzakelijk om dit op te lossen. Er wordt een nieuwe reeks publicaties voorbereid rond enkele Achnanthidium taxa (Novais et al. pers. comm.).

63

4. Planothidium (Afbeelding 6) Planothidium soorten zijn meestal erg duidelijke, vrij grote soorten die regelmatig in onze tellingen opduiken. Bewust werd er een monster in de ringtest opgenomen om te peilen naar onze kennis van dit genus. De resultaten waren redelijk indrukwekkend. Bij het overlopen van de tellingen, valt vooral de grote verscheidenheid aan soortenrijkdom op. Sommige deelnemers vonden slechts 3 verschillende taxa terwijl het maximum aantal gevonden taxa 10 bedroeg. Gemiddeld vonden de deelnemers 5-6 taxa in de monsters. Planothidium soorten kan je grofweg in twee groepen indelen. Enerzijds heb je vrij grote soorten met een typische hoefijzervormige vlek in het midden en anderzijds heb je een reeks kleinere soorten die deze vlek niet hebben. In de eerste groep kan je twee subgroepen maken: de eerste groep, soorten uit het P. lanceolatum (Bréb.) Lange-Bertalot –complex, hebben een open, holle vlek terwijl de soorten rond P. frequentissimum een overkapping hebben over deze vlek. Tot zover het eenvoudige gedeelte. Dat onderscheid maakt wel bijna iedereen in de tellingen. Minder duidelijk wordt het wanneer het P. frequentissimum-complex aan nader onderzoek onderworpen worden. Meerdere deelnemers gingen verder dan de gewone P. frequentissimum en onderscheidden verschillende formas. Helaas is de juiste aflijning van deze formas niet goed gekend. Bovendien zijn er ook nog andere soorten die de laatste jaren opnieuw onder de aandacht gebracht werden. Planothidium biporomum is één van die vormen. De soort lijkt wat op P. frequentissimum maar is groter en breder. Recent werd een revisie van het typemateriaal van deze soort gepubliceerd (Wetzel et al. 2013) en werd er een nieuwe soort beschreven. Op dit moment wordt al het type materiaal rond P. frequentissimum (en zijn formas) onderzocht. Meer (en vooral juistere) informatie wordt begin volgend jaar verwacht en zal verwerkt worden tot een nieuwe taxonomische studiedag. Het is de bedoeling om alle Planothidium soorten te behandelen die in Vlaanderen en Nederland voorkomen, niet alleen die soorten die vandaag de dag worden gerapporteerd. De tweede groep met wat kleinere soorten omvatten P. granum (Hohn & hellerman) Lange-Bert., P. minutissimum (Krasske) Lange-Bert., P. daui (Foged) Lange-Bert. en P. engelbrechtii. Het type materiaal van P. granum wordt op dit moment onderzocht zodat de juiste identiteit van deze soort duidelijker zal worden. Vroeger werden veel van deze kleine vormen, zich baserend op de Susswasserflora, geïdentificeerd als P. engelbrechtii. Compère & Van de Vijver (2009) hebben het type materiaal (uit Zuid Afrika) onderzocht en concludeerden dat de Europese populaties niet tot deze soort behoorden. Planothidium daui is een wat kleinere soort met duidelijke kopjes,dit in tegenstelling tot de andere soorten uit deze groep. De soort stond in Lange-Bertalot & Krammer (1989) verkeerdelijk als A. lemmermannii te boek. Planothidium minutissimum werd vroeger ook vaak als P. engelbrechtii geïdentificeerd. De soort is makkelijk te herkennen aan de vergrote afstand tussen de middelste striae aan één kant van de centrale zone. Al deze soorten zullen ook opgenomen worden in de nieuwe taxonomische workshop. 5. Mystery diatom (Afbeelding 7) Er zat ook een mystery diatom in de monsters. Oplettende NVKD’ers die regelmatig hun Diatomededelingen lezen hadden een streepje voor. In 2009 werd deze soort als Navicula antverpiensis door Van de Vijver & Lange-Bertalot beschreven uit monster 38. Een jaar later werd in een kort artikel in Diatomededelingen deze soort toegelicht voor de leden van de NVKD. Niet iedereen had dat dus gelezen want verschillende deelnemers identificeerden de schaaltjes as Navicula cari of N. cariocincta. Navicula cariocincta kan onderscheiden worden door grotere afmetingen (lengte 30-50 µm vs. 25-31 µm) en een meer lanceolate omtrek. Bovendien heeft N. cariocincta radiale striae in het centrum terwijl N. antverpiensis parallelle striae heeft. Navicula cari heeft een soortgelijk stria patroon en kan dus ook onderscheiden worden op die manier.

64

Afbeelding 6. Planothidium daui (boven), P. minutissimum (midden) en P. granum (onder).

Afbeelding 7. Navicula antverpiensis.

65

Gevolgen voor de berekening van de waterkwaliteit De hamvraag blijft natuurlijk of de verschillen in de determinaties gevolgen hebben voor de berekening van de waterkwaliteit. Daarvoor werden drie ecologische indicatoren berekend uit Van Dam et al. (1994): saprobie, trofie en pH. Uit de resultaten blijkt duidelijk dat er voor pH geen tot slechts een beperkt verschil op te tekenen is voor de drie monsters. De saprobie-waarden in monster 81 variëren tussen 2.25 en 2.89 met een gemiddelde van 2.6. In de andere monsters is er weinig tt geen verschil op te tekenen. Daarentegen zijn er wel grote verschillen op te tekenen voor wat betreft de trofische toestand van de monsters (Afbeelding 8). Terwijl voor de monster 38 en 44 de verschillen eerder minimaal zijn (eutrafent) bleken voor monster 81 er toch grote verschillen te bestaan. De gereconstrueerde trofiegraad varieerde tussen 4.17 en 4.88 (gemiddelde 4.5) wat neerkomt op meer dan een halve eenheid verschil tussen de laagste en hoogste waarden (meso-eutraphent–eutraphent). Er dient evenwel opgemerkt te worden dat voor de berekening van deze waarden niet alle soorten in rekening konden gebracht worden. Omdat ze gebaseerd zijn op Van Dam et al. (1994) zijn de meeste recente soorten niet opgenomen. Dat zal in een volgende ringtest verbeterd worden (met dank aan Herman).

Afbeelding 8. Berekende trofie-waarden voor de verschillende monsters gebaseerd op Van Dam et al. (1994). (monsters van links naar rechts 38-44-81). Elk punt stelt een telling voor. Gemiddelde en standaard deviatie geplot op de gegevens.

CONCLUSIE De ringtest heeft duidelijk aangetoond dat er voor verschillende diatomeeën-complexen nog steeds grote verwarring bestaat en dat er vrij vaak fouten kunnen voorkomen in de tellijsten. Het nauwkeuriger observeren van schaaltjes is een eerste vereiste om tot een juiste identificatie te komen. Daardoor verloopt het analyseproces trager en kunnen er minder monsters per dag geanalyseerd worden. Maar dat mag niet ten koste gaan van de nauwkeurigheid. Diatomeeën zijn een zeer krachtige bio-indicator maar moeten wel correct toegepast worden. Wat ook opviel is dat als er informatie wordt aangeboden op een voor analysten makkelijk toegankelijke manier (Diatomededelingen, cursusnota’s), deze niet altijd gebruikt wordt. Dat is spijtig want we doen ons best om zoveel mogelijk informatie die nuttig kan zijn voor de routine analyse van monsters beschikbaar te maken. 66

Toch moeten ook de auteurs van taxonomische literatuur met de vinger gewezen worden. Informatie zou duidelijker en overzichtelijker moeten weergegeven worden zodat ook niet-specialisten op een goede manier gebruik kunnen maken van de aangeboden informatie. En er is ook duidelijk gebleken dat het taxonomisch onderzoek zeker nog niet afgerond is, zelfs niet in een sterk bestudeerd gebied als West-Europa. Dat daarbij vooral ook het typemateriaal moet onderzocht worden is cruciaal om foute interpretaties van soorten in de toekomst niet verder te verspreiden. Opnieuw heeft deze ringtest een excellent idee gegeven op welke vlakken dringend bijscholing is vereist. Het is duidelijk dat deze problemen niet helemaal mogen geminimaliseerd worden omdat duidelijk kon worden aangetoond dat een onnauwkeurige determinatie kan leiden tot bepalende verschillen in de resultaten van de waterkwaliteitsberekening, vooral wat de trofische conditie van de monsters betreft. In de toekomst zullen we doorgaan met het organiseren van de taxonomische studiedagen. Mogelijke onderwerpen zijn het genus Planothidium en Navicula-soorten met een gemiddelde grootte. DANKWOORD De auteur wenst in de eerste plaats alle deelnemers bedanken die hebben meegewerkt aan deze ringtest. Mevr. Myriam de Haan verrichte alle preparaties. REFERENTIES Compère P. & Van de Vijver Bart, 2009. Planothidium engelbrechtii (Cholnoky) Round & Bukhtiyarova: identity and lectotypification (Bacillariophyta). Fottea 9: 187-192. Hofmann G., Werum M. & Lange-Bertalot H., 2011. Diatomeen in Süsswasser-Benthos von Mitteleuropa. 908 pp., A.R.G.Gantner Verlag K.G., Rugell. Krammer K., 1997a. Die cymbelloiden Diatomeen. Eine Monographie der weltweit bekannten Taxa. Teil. 1. Allgemeines und Encyonema Part. Bibliotheca Diatomologica, 36: 1-382. Krammer K., 1997b. Die cymbelloiden Diatomeen. Eine Monographie der weltweit bekannten Taxa. Teil. 2. Encyonema part., Encyonopsis and Cymbellopsis. Bibliotheca Diatomologica, 37: 1-469. Krammer K., 2000. Pinnularia. Diatoms of Europe, 1: 1-703. Krammer K., 2002. Cymbella. Diatoms of Europe, 3: 1–584. Krammer K., 2003. Cymbopleura, Delicata, Navicymbula, Gomphocymbellopsis, Afrocymbella. Diatoms of Europe, 4: 1-530. Krammer K. & Lange-Bertalot H., 1985. Naviculaceae. Bibliotheca Diatomologica, 9: 1-230. Krammer K. & Lange-Bertalot H., 1986-1991. Bacillariophyceae Part 2/1-2/4. Süsswasserflora von Mitteleuropa, Stuttgart, Fisher. Lange-Bertalot H. & Krammer K., 1989. Achnanthes, eine Monographie der Gattung mit definition der Gattung Cocconeis und Nachträgen zu den Naviculaceae. Bibliotheca Diatomologica 18: 1-393. Lange-Bertalot H., 1993. 85 neue Taxa und über 100 weitere neu definierte Taxa ergänzend zur Süsswasserflora von Mitteleuropa Vol. 2/1-4. Bibliotheca Diatomologica, 27: 1-454. Lange-Bertalot H., 2001. Navicula sensu stricto, 10 genera separated from Navicula sensu lato, Frustulia. Diatoms of Europe, 2:1–526. Lange-Bertalot, H., Bąk, M. & Witkowski, A., 2011). Eunotia and some related genera. Diatoms of Europe 6: 1747. Levkov Z., 2009. Amphora sensu lato. Diatoms of Europe 5: 1-916. Sørensen, T., 1948). A method of establishing groups of equal amplitude in plant sociology based on similarity of species content. Det Kongelige Danske Violenskabernes Selskabs Biologiske Skrifter, 54: 1-34. ter Braak C.J.F. & Šmilauer P., 2002. CANOCO Reference Manual and Users Guide to Canoco for Windows: software for Canonical Community Ordination (Version 4.5). Microcomputer Power, Ithaca, New York. Van Dam, H., Mertens, A. & Sinkeldam, J., 1994. A coded checklist and ecological indicator values of freshwater diatoms from the Netherlands. Netherlands Journal of Aquatic Ecology, 28 (1): 117-133. Van de Vijver B. & Beyens L., 1998. Diatoms and water quality in the Kleine Nete, a Belgian Lowland Stream. Limnologica 28: 145-152. Van de Vijver B. & Lange-Bertalot H., 2009. New and interesting Navicula taxa from western and northern Europe. Diatom Research 24: 415-129.

67

Van de Vijver B. & Van Dam H., 2010. Analyse van de Naardermeer ringtest resultaten. Diatomededelingen 34: 21-34. Van der Werff A., 1955. A new method of cleaning and concentrating diatoms and other organisms. Verhandlungen der Internationalen Vereinigung für theoretische und angewandte Limnologie, 12: 276-277.

68

Diatomededelingen 37, 2013 Nederlandse versie ‘Diatom Project’ online!

Jako van der Wal AQUON, Korte Huifakkerstraat 6, 4815 PS Breda, Nederland ([email protected]) Tijdens mijn bezoek aan het International Diatom Symposium in Gent (augustus 2012) kwam ik in aanraking met het Diatom Project. Dr. Mayama (Tokyo University), de ontwikkelaar van het programma, gaf een vurig betoog. Het Diatom Project is bedoeld als een online lesprogramma met als doel een beter bewustzijn bij leerlingen met betrekking tot het watermilieu. Het lesprogramma maakt daarbij gebruik van…diatomeeën! Na de presentatie riep Dr. Mayama de aanwezigen op om het programma te promoten zodat scholen het over de hele wereld gaan gebruiken, het programma bestond al in 20 talen! Na de presentatie sprak ik met Dr. Mayama over het programma en dat ik het een mooi initiatief vond, jammer alleen dat het niet in het Nederlands beschikbaar is…. Resultaat: Na uren werk is er een Nederlandse vertaling!

Website van het Diatom Project (http://www.u-gakugei.ac.jp/~diatom/).

69

Het Diatom Project bestaat uit een aantal onderdelen:  

   

Wat zijn diatomeeën; hoe bemonster je ze en hoe onderzoek je ze? SimRiver; het computerprogramma waarin leerlingen situaties langs een rivier kunnen simuleren (bijvoorbeeld landbouw, steden met en zonder waterzuivering en natuurgebieden). Uit de met de gekozen variabelen beïnvloedde rivier kan een gesimuleerd diatomeeënmonster worden genomen en dit kan worden onderzocht. Door de variabelen te veranderen worden de leerlingen bewust van de impact die deze op het milieu hebben. Voorbeelden van schone, matige en vuile watersystemen over de hele wereld aan de hand van foto’s. Voor de leraren zit er een rapportagesysteem in het programma verwerkt; leerlingen kunnen hun resultaten individueel of klassikaal rapporteren. Natuurlijk kan het programma ook buiten scholen om worden gebruikt. Het is GRATIS!!!

Nu de Nederlandse vertaling een feit is, is er nog maar een ding te doen: zoveel mogelijk mensen gebruik laten maken van het programma! Interesse opgewekt? Zoek dan met Google.nl op Diatom Project of volg de volgende link: http://www.u-gakugei.ac.jp/~diatom/

70

Diatomededelingen 37, 2013 Diatomeeën en Kunst: Portretten van micro-organismen ― de fotomicrograaf Wim van Egmond

Holger Cremer (tekst) en Wim van Egmond (fotografieën)

Hij is gefascineerd door het leven in een waterdruppel. Vooral diatomeeën trekken zijn aandacht. Door deze met speciale optische technieken door de microscoop te fotograferen ontstaan opnames van ongelooflijke schoonheid. Ook heeft hij met zijn fotografieën al meerdere prestigieuze prijzen zoals de Nikon Small World onderscheiding gewonnen en aan verschillende tentoonstellingen bijgedragen. Hieronder volgt een portret van de fotomicrograaf Wim van Egmond.

Wim van Egmond met planktonnet.

Wim van Egmond (1966 geboren te Den Haag) volgde een opleiding schilderen op de Rotterdamse kunstacademie en deed fotografie als bijvak. Na zijn studie richtte hij zich volledig op de fotografie. Een van zijn favoriete thema’s is de menselijke waarneming en hoe fotografie gebruikt kan worden als een verlengstuk daarvan. Wim specialiseerde zich in optische technieken zoals fotografie door de microscoop (fotomicrografie) en stereoscopische fotografie. Hij werk zo vaak op het gebied tussen kunst en wetenschap. De natuur is het voorbeeld maar er blijft altijd een zekere mate van abstractie in zijn foto’s. De keuze voor het portretteren van micro-organismen heeft daar ook mee te maken. De foto’s zijn eigenlijk puur realistisch maar doordat de onderwerpen ons onbekend zijn is het bijna alsof het abstracte vormen zijn. Hele kleine stukjes uit de natuur worden zo sterk uitvergroot dat normaliter niet zichtbare details tevoorschijn komen. De opnames in dit stuk geven een voortreffelijke indruk hiervan. Wim was altijd in het bijzonder gefascineerd door de soort Chaetoceros debilis. Met de opname van deze soort won hij dit jaar de Nikon Small World fotowedstrijd. Wim legt uit: “Ik ving het organisme in mijn planktonnet tijdens de voorjaarsbloei van het mariene plankton. Mijn favoriete plek daarvoor is het drijvende platform in de vluchthaven Neeltje Jans. Het materiaal verzamel ik in kleine potjes, ik vervoer het in een koelbox en daarna gaat het in Petri schaaltjes in de koelkast. Zo hou ik de monsters een paar dagen goed. Ik heb een studio maar mijn microscopen staan thuis. Dat is makkelijk omdat ik dan s ‘avonds nog even door kan werken. Ik fotografeer met oude tweedehands Zeiss apparatuur. De microscopen van toen zijn onverwoestbaar. Ik fotografeer tegenwoordig digitaal.” De kolonie van Chaetoceros debilis ziet er uit als een helix en de stekels (setae in het vakjargon) steken alle kanten op. Dit maakt het een lastig organisme om te fotograferen. Deze diatomee is even diep als breed en bovendien vrij kwetsbaar. Het maken van een mooi preparaat is dus de eerste horde die overwonnen moet worden. Wim gebruikt een stereomicroscoop om de mooiste schaaltjes er uit te pikken. Die deponeert hij voorzichtig op het preparaatglas. Hij voegt vaak eerst een schone druppel zeewater toe. Het is de kunst om bij het opzuigen van de gekozen alg met het pipet zo min mogelijk detritus mee te nemen. Nu is het inmiddels met de digitale fotografie mogelijk om alle rommel uit het 71

beeld te retoucheren. Maar dat is allemaal extra werk en met een beetje handigheid kan je een schoon preparaat maken. Omdat Chaetoceros debilis en ook andere soorten net zo diep zijn als breed moet het dekglas ondersteund worden.

Opname van een struikachtige kolonie van Licmophora flabellata. Dit foto won de 3de prijs bij de Nikon Small World fotowedstrijd in 2002.

Dat wordt met dotjes vaseline in de hoeken gedaan. Het is daarna de truc om de dikte van het preparaat precies af te stemmen op de diepte van het organisme. En dan heb je ook nog maar weinig tijd om het organisme te fotograferen voordat het bezwijkt. De levende celinhoud wil zich door de warmte van de lamp nog wel eens terugtrekken. Ook vervormen de stekels als het water verdampt en het preparaat platter wordt. Je kan af en toe wat water aan de zijkant van het preparaat toevoegen maar vaak verschuift het organisme hierdoor. Na de preparatie volgt het maken van de opname. Wim verteld: “Welke belichtingstechniek zal ik gebruiken? Ik heb in dit geval gekozen voor interferentiecontrast omdat de structuur van het organisme er mooi in uitkomt. En door het afstemmen van de donkerte en kleur kon ik een achtergrond creëren die mooi contrasteerde met de geelbruine kleur van de diatomeeën. Het donkere blauw moet niet te fel zijn. Het onderwerp is de diatomeeënkolonie en de achtergrondkleur moet er voor zorgen dat die er mooi uitkomt en niet feller is dan de kleur daarvan. Het mooist werkte een diep onverzadigd blauw omdat het bijna complementair is en de donkerte voor een beetje geheimzinnige sfeer zorgt. Dan volgt de keuze van de uitsnede. Met het 25× objectief paste het organisme er net niet op maar dat gaf eigenlijk wel een aardig effect. Het is nu alsof het een schroef is die eindeloos doorgaat. De positionering in het vlak is bepalend voor een sterk beeld. Ik heb hem diagonaal laten lopen in een zodanige hoek dat de nabij staande windingen verticaal lopen. Daardoor is het geheel, hoewel de kolonie scheef loopt, toch in evenwicht. De compositie is een kwestie van de juiste uitsnede en het samenspel van richtingen van de windingen en de stekels.” 72

Een groot probleem van de microscopie is de geringe scherptediepte. Tegenwoordig zijn we gezegend met de digitale fotografie en de mogelijkheid om verschillende scherptevlakken samen te voegen. Met focus stacking software, oftewel scherptestapelprogrammatuur, is het mogelijk om alle delen van het onderwerp scherp af te beelden Het is dus eindelijk mogelijk om Chaetoceros debilis van voor tot achter scherp te krijgen. En daar zit meteen het probleem. Het mooie van microscopie is juist de geringe scherptediepte. Hierdoor krijgen opnames juist een mooie dromerige sfeer. Het euvel bij focus stacking van de dikwijls transparante microscopische onderwerpen is dat het resultaat er vaak uit ziet als een platgedrukt preparaat. Wim verteld over zijn aanpak: ”Om de karakteristiek van de echte micrografie terug te brengen heb ik de complete stack gecombineerd met een halve stack met alleen het voorste deel van de helix. En daar heb ik nog eens een enkel beeld aan toegevoegd. Ik geef toe: het is daardoor een gemanipuleerd beeld. Er valt over te discussiëren hoe ver je daar in mag gaan. Je moet in ieder geval geen dingen toevoegen die er niet in horen. Maar hoe veel mag je photoshoppen? In de fotografie is het tegenwoordig niet de kunst van het weglaten maar de kunst van het weghalen. Ik voeg één beeld toe van één losse opname direct uit de camera. Ik voeg één beeld toe van de complete stack van 91 beelden. En ik voeg het uiteindelijke resultaat toe. Dat valt best mee toch?” Wim van Egmond is inmiddels een erkende microfotografie kunstenaar. Zijn website The Micropolitan Museum (http://www.microscopy-uk.org.uk/micropolitan/) trok altijd veel bezoekers. Er werd ook een Klokhuisuitzending aan zijn werk gewijd. De VPRO nodigde hem uit om aan het Beagle project (http://beagle.vpro.nl/) deel te nemen en gedurende het eerste traject plankton te fotograferen. Voor de door Prof Hans Galjaard georganiseerde tentoonstelling Schoonheid in de Wetenschap in Museum Boijmans van Beuningen (2011) vulde hij een zaal met projecties van planktonorganismen waaronder veel diatomeeën. Meer weten over Wim van Egmond’s fotografie van fytoplankton en andere organismen: bezoek http://www.micropolitan.org/.

Fotografieën volgende bladzijde. De prijswinnende opname (boven) van Chaetoceros debilis in de Nikon Small World fotowedstrijd. Dit is een gestapelde opname waardoor alle cellen van de kolonie zichtbaar zijn. De onderste foto toont de originele opname in het preparaat.

73

74

Diatomededelingen 37, 2013 Nieuw binnengekomen in de bibliotheek van de NVKD

samengesteld door Caroline Souffreau (conservatrix NVKD)

Overdrukken van de volgende literatuur zijn nieuw opgenomen in de NVKD bibliotheek in Meise.

Met dank aan de leden die hun overdrukjes deponeerden in de bibliotheek van de NVKD. Onze bijzondere dank gaat uit naar Gert van Ee die ervoor zorgde dat de bibliotheek meer dan verdubbelde; gezien de omvang worden de geschonken overdrukken en rapporten in verschillende Diatomededelingen opgenomen. TIJDSCHRIFTEN Journal of Paleolimnology, 1991. Smol J.P. (Ed.) Volume 6 (3). Kluwer Academic Publishers, pp. 92.

RAPPORTEN Battarbee R.W., R.J. Flower, V. Jones, H. van Dam, K. Arzet, M. Liukkonen, J. Kingston, D. Anderson, F. Round & H. Simola, 1985. Working papers 11: Diatoms and acid lakes: proceedings of a workshop. Workshop held during the 8th International Diatom Symposium, Paris, September 1984. pp. 19. Hedeman P.T.M., 1978. Soortensamenstelling van epifytische algengemeenschappen in Potamogeton pectinatus L. – Zannichellia palustris L. gemeenschappen op Terschelling. Laboratorium voor Aquatische Oecologie, Katholieke Universiteit Nijmegen. pp. 41. Hendey I.N., 1964. An introductory account of the smaller algae of British coastal waters. Part V: Bacillariophyceae. Ministery of Agriculture, Fisheries and Food. Fisheries Investigations Series IV. London, United Kingdom. pp. 69. Peters A.J.G.P., 1977. Epifytische algengemeenschappen op macrofyten in aquatische systemen gedomineerd door Zannichellia palustris L. en Potamogeton pectinatus L. in het Ilperveld (Noord-Holland) en ZeeuwsVlaanderen. Laboratorium voor Aquatische Oecologie, Katholieke Universiteit Nijmegen. pp. 65. Schoeman, F.R. & R.E.M. Archibald, 1980. The diatom flora of Southern Africa 6. Index to diatom taxa. Council for Scientific and Industrial Research - Special Report WAT 50. Pretoria, South Africa. pp. 6. Sinkeldam J.A., R.C. Nijboer & P.F.M. Verdonschot, 1998. Typologie van diatomeeën-gemeenschappen in Overijssel. IBN-rapport 360. Instituut voor Bos- en Natuuronderzoek (IBN-DLO), Wageningen. pp. 93. Smit H., 1988. Epifytische diatomeeën van de Nieuwkoopse plassen. Bureau Natuur, Dienst Ruimte en Groen, Provincie Zuid-Holland. pp. 15. Smit H., 1992. De invloed van defosfatering op de waterkwaliteit van de Nieuwkoopse plassen aan de hand van epifytische diatomeeën. Bureau Natuur, Dienst Ruimte en Groen, Provincie Zuid-Holland. pp. 24. Van Dam H., 1973. Oecologisch onderzoek aan epifytische diatomeeëngemeenschappen in het Naardermeer, speciaal in relatie tot watervervuiling. Hugo de Vrieslaboratorium, Amsterdam & Rijksinstituut voor Natuurbeheer, Leersum. pp. 108. van Dam H., 1983. Vennen in Midden-Brabant. RIN-rapport 83/23. Rijksinstituut voor Natuurbeheer, Leersum. pp. 125. van Dam H., 1983. Vennen in Midden-Brabant - bijlagen. RIN-rapport 83/23. Rijksinstituut voor Natuurbeheer, Leersum. van Dam H. & J.A. Sinkeldam, 1985. Diatomeeënonderzoek in verband met waterinlaat Naardermeer. Rijksinstituut voor Natuurbeheer, Leersum. pp. 11. van Dam H. & A. Mertens, 1987. Tussenrapport van het experimenteel diatomeeënonderzoek in relatie tot beheer van vennen in het Ven bij Schaijk. Rijksinstituut voor Natuurbeheer, Leersum. pp. 14. van Dam H. & A. Mertens, 1988. Diatomeeën op herbariummateriaal van waterplanten uit de Nieuwkoopse Plassen. Rijksinstituut voor Natuurbeheer, Leersum. pp. 10.

75

van Dam H. & B. Beltman, 1989. Effects of climate change on chemistry and vegetation of peatlands, with special reference to interaction with atmospheric deposition. In: Stortenbeker C.W. & R.S. de Groot (Eds.). Landscape Ecological Impact of climatic change on European Wetlands: discussion report prepared for the European Conference on Landscape Ecological Impact of Climatic Change, to be held in Lunteren, The Netherlands, December 3-7. Appendix 6, pp. 9. van Dam H. & A. Mertens, 1989. Kiezelwieren van oude en recente aquatische macrofyten uit het Beuven. Rijksinstituut voor Natuurbeheer, Leersum. pp. 11. van Dam H. & A. Mertens, 1990. Diatoms from the former settlement Poppendam. Research Institute for Nature Management, Leersum. pp. 10. van Dam H., 1992. Ordinatie van kiezelwieren uit Drentse vennen ten behoeve van evaluatie van beheersmaatregelen. In: PHLO-cursus “Numerieke methoden voor de verwerking van ecologische gegevens”. Stichting post-hoger landbouwonderwijs. pp. 12. van Dam H. & A. Mertens, 1993. Kiezelwieren als indicatoren voor de waterkwaliteit van de Oostvaardersplassen. DLO-Instituut voor Bos- en Natuuronderzoek, Wageningen. pp. 13. van Manen Y.J., 1978. Epifytische diatomeeën van enkele sloten in de Meyepolder en de polder Nieuwkoop en noorden. Doctoraalverslag vakgroep Plantensystematiek en Oecologie van lagere planten, Vrije Universiteit Amsterdam. pp. 64.

OVERDRUKKEN Barker P.A., E.R. Hurrell, M.J. Leng, C. Wolff, C. Cocquyt, H.J. Sloane & D. Verschuren, 2011. Seasonality in equatorial climate over the past 25 k.y. revealed by oxygen isotope records from Mount Kilimanjaro. Geology 39: 1111-1114. Bellemakers M.J.S. & H. van Dam, 1992. Improvement of breeding success of the moor frog (Rana arvalis) by liming of acid moorland pools and the consequences of liming for water chemistry and diatoms. Environmental Pollution 78: 165-171. Bellemakers M.J.S., H. van Dam & A.J.M. Roozen, 1992. Kan de Heikikker worden behouden door bekalking van heidevennen? De Levende Natuur 92: 228-232. Beyens L., 1982. Over het verschil in ecologie tussen Tabellaria fenestrata (Lyngb.) Kütz. en T. flocculosa (Roth) Kütz. (Diatomophyceae). Bull. Soc. Roy. Bot. Belg. 115: 6-13. Bijlmer L., 1937. Amsterdam’s planktoncrustaceeën. De Levende Natuur 87-94. Brockman C., 1954. Die Diatomeen in den Ablagerungen der ostpreussischen Haffe. Meyniana 3: 1-95. Caspers H. & C.W. Heckman, 1981. Ecology of orchard drainage ditches along the freshwater section of the Elbe Estuary. Biotic succession and influences of changing agricultural methods. Arch. Hydrobiol. Suppl. 43: 347-486. Charles D.F., R.W. Battarbee, I. Renberg, H. van Dam & J.P. Smol, 1989. Paleoecological analysis of lake acidification trends in North America and Europe using diatoms and chrysophytes. In: Norton S.A., S.E. Lindberg & A.L. Page (Eds.). Acid precipitation. Volume 4. Soils, Aquatic Processes, and Lake Acidification: 207-276. Cholnoky B.J., 1957. Beiträge zur Kenntnis der Südafrikanischen Diatomeenflora. Portugaliae Acta Biologica 6: 53-93. Cholnoky B.J., 1966. Die Diatomeen im Unterlaufe des Okawango-flusses. Beihefte zur Nova Hedwigia 21: 1102. Cocquyt C., M. De Haan, R. Jahn & F. Hinz, 2012. Nitzschia epiphytica, N. epiphyticoides and N. pseudepiphytica (Bacillariophyceae), three small diatoms from East and Central Africa. Phycologia 51: 126134. Cocquyt C., M. De Haan & J.C. Taylor, 2013. Cavinula lilandae (Bacillariophyta), a new diatom species from the Congo Basin, Central Africa. Diatom Research dx.doi.org/10.1080/0269249X.2012.753952. Cocquyt C., I. Jüttner & W.-H. Kusber, 2013. Reinvestigation of West African Surirellaceae (Bacillariophyta) described by Woodhead and Tweed from Sierra Leone. Diatom Research dx.doi.org/10.1080/0269249X.2012.752411. Cumming B.F., J.P. Smol & H.J.B. Birks, 1990. The relationship between sedimentary chrysophyte scales (Chrysophyceae and Synurophyceae) and limnological characteristics in 25 Norwegian lakes. Nordic Journal of Botany 11: 231-242. Cumming B.F. & J.P. Smol, 1992. Scaled chrysophytes (Chrysophyceae and Synurophyceae) from Adirondack drainage lakes and their relationship to environmental variables. Journal of Phycology 28: 162-178.

76

Cumming B.F., J.P. Smol, J.C. Kingston, D.F. Charles, H.J.B. Birks, K.E. Camburn, S.S. Dixit, A.J. Uutala & A.R. Selle, 1992. How much acidification has occurred in Adirondack region lakes (New York, USA) since preindustrial times? Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 49: 128-141. De Vries B.J., 1984. Diatom assemblies in some moorland pools in the Drenthian district (The Netherlands). Hydrobiological Bulletin 18: 3-10. Dixit A.S., S.S. Dixit & J.P. Smol, 1992. Algal microfossils provide high temporal resolution of environmental trends. Water, Air, and Soil Pollution 62: 75-87. Dixit S.S., B.F. Cumming, J.P. Smol & J.C. Kingston, 1992. Monitoring environmental changes in lakes using algal microfossils. Ecological indicators 2: 1135-1155. Gulati R.D., K. Siewertsen & G. Postema, 1985. Zooplankton structure and grazing activities in relation to food quality and concentration in Dutch lakes. Arch. Hydrobiol. Beih. Ergebn. Limnol. 21: 91-102. Hall R.I. & J.P. Smol, 1992. A weighted-averaging regression and calibration model for inferring total phosphorus concentration from diatoms in British Columbia (Canada) lakes. Freshwater Biology 27: 417434. Hustedt F., 1930. Die Kieselalgen Deutschlands, Österreichs und der Schweiz unter Berücksichtigung der übrigen Länder Europas sowie der angrenzenden Meeresgebiete. 1. Teil. Inhaltsverzeichnis. Otto Koeltz Science Publishers. Koenigstein, Germany. Reprint 1977. pp. 12. Hustedt F., 1957. Die Diatomeenflora des Flusssystems der Weser im Gebiet der Hansestadt Bremen. Abh. Naturw. Ver. Bremen 34: 181-440. Hustedt F., 1959. Die Kieselalgen Deutschlands, Österreichs und der Schweiz unter Berücksichtigung der übrigen Länder Europas sowie der angrenzenden Meeresgebiete. 2. Teil. Inhaltsverzeichnis. Otto Koeltz Science Publishers. Koenigstein, Germany. Reprint 1977. pp. 6. Kreis R.G.Jr. & E.F. Stoermer, 1979. Diatoms of the Laurentian Great Lakes. III. Rare and poorly known species of Achnanthes and Cocconeis Ehr. (Bacillariophyta). Journal for Great Lakes Research 5: 276-291. Lange-Bertalot H., 1977. Eine revision zur taxonomie der Nitzschiae lanceolatae Grunow. Die “klassischen” bis 1930 beschriebenen Süsswasserarten Europas. Nova Hedwigia 28: 253-307. Leentvaar P., 1963. De hydrobiologische toestand van het Laarder Wasmeer in 1961. Biologisch Jaarboek Dodonaea 31: 284-300. Lund J.W.G., 1945. Observations on soil algae: I. The ecology, size and taxonomy of British soil diatoms Part I. The New Phytologist 44: 196-219. Lund J.W.G., 1946. Observations on soil algae: I. The ecology, size and taxonomy of British soil diatoms Part II. The New Phytologist 45: 56-110. MacDonald G.M., T.W.D. Edwards, K.A. Moser, R. Pienitz & J.P. Smol, 1993. Rapid response of treeline vegetation and lakes to past climate warming. Nature 361: 243-246. Nagumo T. & H. Kobayasi, 1985. Fine structure of three freshwater and brackish water species of the genus Cyclotella (Bacillariophyceae): C. atomus, C. caspia and C. meduanae. Bulletin of Plankton Society of Japan 32: 101-109. Petersen J.B., 1915. Studier over Danske aerofile Alger. D. Kgl. Danske Vidensk. Selsk. Skrifter 7: 272-359. Petersen J.B., 1928. Algefloraen i Nogle Jordprover fra Island. Dansk Botanisk Arkiv 5: 1-23. Petersen J.B., 1928. Systematic enumeration of the species observed. In: Kolderup L. & E. Warming (Eds.). The aerial algae of Iceland. The Botany of Iceland Volume II, part II. Copenhagen, Denmark. pp. 367-444. Petersen J.B. 1935. Studies on the biology and taxonomy of soil algae. Dansk Botanisk Arkiv 8: 1-179. Petersen J.B. 1938. Fragilaria intermedia – Synedra Vaucheriae? Botaniska Notiser 1938: 165-170. Petersen J.B., 1950. Observations on some small species of Eunotia. Dansk Botanisk Arkiv 14: 1-19. Poulin M. & A. Cardinal, 1982. Sea ice diatoms from Manitounuk Sound, Southeastern Hudson Bay (Quebec, Canada). I. Family Naviculaceae. Canadian Journal of Botany 60: 1263-1278. Poulin M. & A. Cardinal, 1982. Sea ice diatoms from Manitounuk Sound, Southeastern Hudson Bay (Quebec, Canada). I. Naviculaceae, genus Navicula. Canadian Journal of Botany 60: 2825-2845. Poulin M. & A. Cardinal, 1983. Sea ice diatoms from Manitounuk Sound, Southeastern Hudson Bay (Quebec, Canada). III. Cymbellacea, Entomoneidaceae, Gomphonemataceae, and Nitzschiaceae. Canadian Journal of Botany 61: 107-118. Schoeman F.R., R.E.M. Archibald & D.J. Barlow, 1976. Structural observations and notes on the freshwater diatom Navicula pelliculosa (Brébisson ex Kützing) Hilse. Br. Phycol. Journal 11: 251-263. Schoeman F.R. & P.J. Ashton, 1982. The diatom flora in the vicinity of the Pretoria salt pan, Transvaal, republic of South Africa I. Beiheft zur Nova Hedwigia 73: 21-54. Schoeman F.R. & P.J. Ashton, 1982. The diatom flora in the vicinity of the Pretoria salt pan, Transvaal, republic of South Africa. Bacillaria 5: 63-99.

77

Schoeman F.R. & P.J. Ashton, 1983. The diatom flora in the vicinity of the Pretoria salt pan, Transvaal, republic of South Africa Part II. S. Afr. J. Bot. 2: 191-201. Schoeman F.R. & R.E.M. Archibald, 1984. Amphora catellata Giffen as observed with the light and electron microscope. Bacillaria 7: 111-134. Schoeman F.R., R.E.M. Archibald & P.J. Ashton, 1984. The diatom flora in the vicinity of the Pretoria salt pan, Transvaal, republic of South Africa Part III (final). S. Afr. J. Bot. 3: 191-207. Schoeman F.R. & R.E.M. Archibald, 1986. Gyrosigma rautenbachiae Cholnoky (BAcillariophyceae): its morphology and taxonomy. Nova Hedwigia 43: 129-157. Schroevers P.J. & S. Segal, 1964. 5. The economic significance of the phytocenological research in the marshregions of The Netherlands. RIVON 171: 260-266. Schroevers P.J., 1968. Nogmaals: Typologie van wateren. Vakblad voor Biologen 5: 76-81. Segerstrale S.G., 1958. Brackishwater classification – a historical survey. Supplemento Archivia di Oceanografia e Limnologia 11: 7-33. Simonsen R., 1965. Ökologische Bemerkungen zu der tropischen Kieselalge Hydrosera triquetra Wallich und zur Aerophilie der Diatomeen. Int. Revue ges. Hydrobiol. 50: 49-56. Skvortzow B.W., 1929. Freshwater diatoms from Korea, Japan. Philippine Journal of Science 38: 283-291. Simonsen R., 1979. The diatom system: ideas on phylogeny. Bacillaria 2: 9-71. Smol J.P., 1983. Paleophycology of a high arctic lake near Cape Herschel, Ellesmeer Island. Canadian Journal of Botany 61: 2195-2204. Smol J.P., 1990. Diatoms and Chrysophytes – A useful combination in palaeolimnological studies: report of a workshop and a working bibliography. In: Proceedings of the Tenth International Diatom Symposium: 585591. Smol J.P., 1990. Paleolimnology: recent advances and future challenges. In: de Bernardi R., G. Giussani & L. Barbanti (Eds.). Scientific perspectives in theorethical and applied limnology. Memorie dell’Instituto Italiano di Idrobiologia 47: 253-276. Smol J.P., 1992. Paleolimnology: an important tool for effective ecosystem management. Journal of Aquatic Ecosystem Health 1: 49-58. Smol J.P., I.R. Walker & P.R. Leavitt, 1991. Paleolimnology and hindcasting climatic trends. Verh. Internat. Verein. Limnol. 24: 1240-1246. Stoermer E.F., 1978. Diatoms from the Great Lakes. I. Rare or poorly known species of the genera Diploneis, Oestrupia and Stauroneis. Journal for Great Lakes Research 4: 170-177. van Dam H., 1975. De invloed van vervuiling, speciaal op epifytische diatomeeëngemeenschappen, in het plassengebied rond Ankeveen. De Levende Natuur 78: 37-47. van Dam H., G. Suurmond & C.J.F. ter Braak, 1981. Impact of acidification on diatoms and chemistry of Dutch moorland ponds. Hydrobiologia 83: 425-459. van Dam H. & A. Mertens, 1990. Lange-termijnonderzoek naar verzuring van vennen. De Levende Natuur 91: 184-191. van Dam H. & A. Mertens, 1990. A comparison of recent epilithic diatom assemblages from the industrially acidified and copper polluted Lake Orta (Northern Italy) with old literature data. Diatom Research 5: 1-13. van Dam H. & Beltman B., 1992. Effects of climatic change on chemistry and vegetation of peatlands, with special reference to interaction with atmospheric deposition. Wetlands Ecology and Management 2: 63-68. van Dam H. & R.F.M. Burkens, 1993. Ecology and management of moorland pools: balancing acidification and eutrophication. Hydrobiologia 265: 225-263. van Dam H. & A. Mertens, 1993. Kiezelwieren op herbariummateriaal als referentie voor waterkwaliteit. De Levende Natuur 1: 22-27. van Dam H. & A. Mertens, 1993. Diatoms on herbarium macrophytes as indicators for water quality. Hydrobiologia 269/270: 437-445. van Dam H., A. Mertens & J. Sinkeldam, 1993. A coded checklist and ecological indicator values of freshwater diatoms from The Netherlands. Submitted version to Meth. J. Aquat. Ecol. van Dam H. & A. Mertens, 1995. Long-term changes of diatoms and chemistry in headwater streams polluted by atmospheric deposition of sulphur and nitrogen compounds. Freshwater Biology 34: 579-600. van Dam H. & L. Denys, 1999. Diatomeeën voor de beoordeling van de waterkwaliteit in Nederland en Vlaanderen. Diatomededelingen 23-24: 55-57. van der Werff A., 1931. Resultaten van het onderzoek der Diatomeeën tijdens de afsluiting en drooglegging der Zuiderzee. Mededeelingen van de Zuiderzee-Commissie 3: 42-56. van der Werff A., 1937. De diatomeeën van de IJsselmeerkusten. Nederlandsch Kruidkundig Archief 47: 228263.

78

van der Werff A., 1939. De betekenis van de lagere algen in de sociologie. Nederlandsch Kruidkundig Archief 49: 238-242. van der Werff A., 1960. Die diatomeen des Dollart-Emsgebietes. Verhandelingen Kon. Ned. Geol. Mijnb. Gen. 19: 153-201. Van de Vijver B., C. Cocquyt, M. De Haan, K. Kopalová & R. Zidarova, 2013. The genus Surirella (Bacillariophyta) in the sub-Antarctic and maritime Antarctic region. Diatom Research 28: 93-108. Vanhoorne R. & L. Denys, 1987. Further paleobotanical data on the Herzeele formation (Northern France). Bulletin de l’Association française pour l’étude du Quaternaire 1: 7-18. Wibaut-Isebree Moens N.L., 1954. VI. Plankton. In: de Beaufort L.F. (Ed). Veranderingen in de flora en fauna der Zuiderzee (thans IJsselmeer) na de afsluiting in 1932. Nederlandse Dierkundige Vereniging. pp. 90-155.

79

80

Diatomededelingen 37, 2013 Nieuwe literatuur

samengesteld door Holger Cremer (voorzitter NVKD) Species composition and distribution of diatoms assemblages in spring waters from various geological formations in southern Poland A.Z. Wojtal Bibliotheca Diatomologica 59 2013, ISBN 978-3-443-57050-7, J. Cramer, Stuttgart Algae are present in most fresh waters, including spring waters. Springs are the simplest of natural laboratories for studying interactions between a limited number of species and environmental factors, and they are refugia for a number of rare and declining species. This book provides information on the ecology and distribution of 174 abundant and common diatoms in spring waters and on 30 species that are poorly known and rarely reported. More than 2000 micrographs (including over 1000 SEM images) illustrate morphological characteristics of the species. The new genus Crenotia and three new species (Eunotia chelmickii, E. oligotraphenta and Staurophora lanceolata) are described and five new combinations are introduced. The species treated in this book were collected from 62 natural springs and five borehole-originated outflows characterized by heterogeneous geological, hydrological conditions; natural and affected by human impact (urbanization, agriculture). Diluted, calcium-rich but nutrient-poor, eutrophic, saline, carbonated or sulfide-rich springs were used as basis for t he study. The key factors controlling species distribution in spring waters are thoroughly investigated and discussed. A valuable source of information for biologists interested in bio-geographic diatom distribution and in the ecological effects of human interference and natural conditions on diatom distribution.

Encyonopsis from Western North America L.L. Bahls Northwest Diatoms. Volume 5. 2013, ISBN 978-0-945345-85-6, Balogh International, Champaign Thirty-one species of Encyonopsis from western North America are documented with photographs of specimens on slides in the Montana Diatom Collection (MDC). Seventeen of these are described as new: Encyonopsis aequaliformis, E. albertana, E. anacondae, E. bobmarshallensis, E. czarneckii, E. dakotae, E. descriptiformis, E. hustedtii, E. kutenaiorum, E. lacusalpini, E. lacuscaerulei. E. lacusglacialis, E. medicinalis, E. montana, E. stafsholtii, E. treinishii and E. weilandii. Also, one infraspecific taxon is elevated to species: Cymbela microcephala fo. robusta lo Encyonopsis robusta. The study encompasses maintainous und forested regions of Alberta, Idaho, Montana, Oregon, South Dakota, Washington, and Wyoming. Here species of Encyonopsis are found mostly in small headwater lakes, ponds, springs, seeps and streams. These waters are typically unpolluted, cold and weakly acidic to moderately alkaline, with high dissolved oxygen and low to moderate concentrations of nutrients and dissolved solids. Northwest Montana, west of the continental Divide, is a biodiversity hotspot for Encyonopsis species. The potential is substantial for finding new species in other diatom genera among samples in the MDC and in other collections from remote regions of North America.

Luticola and Luticolopsis Z. Levkov, D.Metzeltin, A. Pavlov Diatoms of the European Inland Waters and Comparable Habitats. Volume 7. 2013, ISBN 978-3-87429-439-3, A.R. Gantner Verlag, Ruggell This volume presents the synopsis and revision of Luticola D.G.Mann, and contains taxa that possess a single stigma, uniseriate striae, round to elliptical areolae and marginal channel along the valve face/mantle junction, internally occluded by hymenes, as well as inwardly strongly thickened central nodule. Additionally one new genus Luticolopsis has been described. The synopsis covers species from all continents and climatic zones. Special attention was put on species from Central and South America, Antarctica, and the Sub - Antarctic islands. Observations from other localities in Africa, Asia and Australia are included, if samples were available. Around 200 taxa have been observed, one new genus and 92 species are described as new to science. Of these, 91 belong to the genus Luticola and one belongs to the genus Luticolopsis. A provisional 'key' is presented. The key is not in the conventional form, but it contains 18 tables with the main morphological data and 18 plates with 1 - 3 specimens of all the taxa observed within the study. This unusual key is a product of many discussions with students about the use and benefit of conventional keys. The final score of these discussions was that students want a quick and easier access to information. The provided key hopefully will be useful and

81

user friendly for many 'modern' researchers. The authors point out, that all three of them prefer traditional (conventional) keys instead of tables and plates.

Atlas of freshwater centric diatoms with brief key and descriptions. Part 4. Stephanodiscus s.l.

V. Houk, R. Klee, H. Tanaka Bibliotheca Diatomologica 59 Due end 2013 Diatoms in the Swan River Estuary, Western Australia: Taxonomy and Ecology J. John 2013, ISBN 978-3-87429-429-4, Koeltz Scientific Books, Koenigstein This book replaces the book published in 1983 under the title of 'The Diatom Flora of Swan River Estuary (359 pages). This new edition has been completely revised, with updated nomenclature. 115 genera and 405 species are described.

Diatomeen im Süßwasser - Benthos von Mitteleuropa. Bestimmungsflora Kieselalgen für die ökologische Praxis. Über 700 der häufigsten Arten und ihre Ökologie G. Hofmann, M. Werum, H. Lange-Bertalot 2013, ISBN 978-3-87429-431-7, Koeltz Scientific Books, Koenigstein (2. korrigierte Auflage) The main aim of this book is to provide assistance for identification of taxa in applied hydrobiology, in particular water monitoring according to the implementation of EU Water Framework Directive. This book represents a somewhat reduced but condensed and updated freshwater diatom flora of Central Europe. Planctonic - halobious and most of the rare taxa are generally excluded. This special flora is restricted to diatoms that are frequent and/or abundant in the area of concern, to comply with the request of water monitoring in applied hydrobiology. This concerns most of the locally occurring diatoms relevant for biological analysis of inland waters for continuous quality control, and acts as a background for protection of aquatic habitats. 793 photographically documented taxa encompass more than 50 percent of the recent benthic freshwater diatom flora. Lacking are taxa which are either rare (in Europe) or of dubious identity, or difficult to discriminate from more common taxa by lightmicroscopical observation. Short diagnoses are given for 707 taxa, followed by ecological features as well as by comparable taxa, with references of literature where they can be found. Two general identification keys are given for the approximately 100 genera; additionally, 18 species - level keys for the most species - rich genera are given. Special attention is paid to biogeography, hydrogeology and typology of aquatic habitats, expressed in particular tables. Based on approximately 11.000 evaluated samples from various running and stagnant waters, preferences are indicated for over 500 taxa - in which specific type of water do they occur, where are they regularly missing? The classification of the 'red list' of diatom taxa for Germany (recently prepared for publication) is added. New or resurrected old generic entities which were (re-)introduced to the actual nomenclature are critically discussed. Thus, also in cases when the authors hesitate to follow proposals published during the last 20 years. A continuity between taxonomy before and after 1990 should be maintained. Practitioners may be less interested in diverging taxonomical opinions. Knowledge of the specific identity is necessary rather than the assessed generic relationship. Stability, as far as possible, is desirable. Although halobious taxa are principally not considered in this book, most recorded taxa are described and illustrated independent of the alphabetic range of freshwater taxa at the end of that chapter, because they occur quite often among assemblages of freshwater taxa in the 'hinterland' of the North Sea. A glossary is placed in front of the diagnoses. The index of names contains 1589 taxa, names and synonyms.

82

Diatomededelingen 37, 2013 Congressen

samengesteld door Bart Van de Vijver (redactie Diatomededelingen) NVKD STUDIEDAG 15 – 17 MEI 2014 In 2014 zijn we te gast bij AQUON in Leiden. De studiedagen van de Nederlands-Vlaamse Kring van Diatomisten zal georganiseerd worden door onze collega Jako van der Wal. De bijeenkomst zal zoals ondertussen traditiegetrouw bestaan uit drie delen: een taxonomische cursusdag op donderdag 15 mei, een lezingendag op vrijdag 16 mei en een excursie op zaterdag 17 mei. Meer informatie is te vinden op de bijgevoegde aankondiging en tevens via de verenigingswebsite (www.diatom.nl). Het definitieve programma wordt op tijd bekend gemaakt. Informatie is te verkrijgen bij Holger Cremer ([email protected]) en Jako van der Wal ([email protected]). INTERNATIONALE CONFERENTIES

April 2014 8th Central European Diatom Meeting (CD-Diatom), University of Zagreb, Croatia, 10-13.04.2014, meer informatie: http://diatoma.biol.pmf.hr

Juni 2014 5th Congress of the International Society for Applied Phycology 2014, Australia Technology Park, Sydney, 22-27.06.2014 meer informatie: http://www.isap2014.com Annual meeting of the British Phycological Society, Ryan Institute, National University of Ireland Galway, 25-27.06.2014 Meer informatie: Dr. Maeve Edwards ([email protected])

September 2014 23rd International Diatom Symposium, Nanjing, China, 7-12.09.2014 meer informatie: http://www.ids2014.com

Oktober 2014 33rd Meeting of the French speaking Diatomists Association (ADLaF), Clermont-Ferrand, France, 710.10.2014 meer informatie: http://adlaf.free.fr/33emeColloqueADLaF.htm

83

84

Auteursinstructies Diatomededelingen Onderstaand zijn belangrijke instructies voor het schrijven van een artikel voor Diatomededelingen te vinden. Artikellengte Als maximale lengte van een artikel geldt 15 pagina’s in druk, inclusief tabellen, figuren en fotoplaten. Voor langere bijdragen gelieve vooraf met de redactie te overleggen. Opbouw Standaardartikelen beginnen met een inleiding, gevolgd door de resultaten, een discussie en mogelijk conclusies. In overleg met de redactie van Diatomededelingen kan van deze structuur afgeweken worden. Tekst en illustraties Tekst moet ongeformatteerd in Times New Roman, 12 pt, aangeleverd worden. Illustraties, foto’s en grafieken moeten minimaal een resolutie van 300 dpi hebben en liefst aangeleverd worden als JPEG of TIFF bestanden. Kleurillustraties worden niet geaccepteerd. Afbeeldingsonderschriften liefst aan het einde van het tekstdocument aanleveren. Tabellen Tabellen dienen ongeformateerd in Times New Roman, 11 pt, aan het einde van het tekstdocument aangeleverd te worden. Literatuur Tijdschrift Cremer, H., Bunnik, F.P.M., Donders, T.H., Hoek, W.Z., Koolen-Eekhout, M., Koolmees, H.H., Lavooi, E., 1994. River flooding and landscape changes impact ecological conditions of a scour hole lake in the Rhine-Meuse delta, The Netherlands. Journal of Paleolimnology 44: 789-801. Boek Round, F.E., R.M. Crawford & D.G. Mann, 1990. The diatoms. Biology and morphology of the genera. Cambridge University Press, Cambridge, 747 pp. Rapport Van Dam, H., 2009. Evaluatie basismeetnet waterkwaliteit Hollands Noorderkwartier: trendanalyse hydrobiologie, temperatuur en waterchemie 1982-2007. Rapport 708. Herman van Dam, Adviseur Water en Natuur, Amsterdam. 253 p. Verantwoording De artikelen die voor publicatie in Diatomededelingen worden ingezonden worden niet extern gereviseerd en alleen door de redactie beoordeeld en opgemaakt. De redactie is dan ook niet verantwoordelijk voor de inhoud van de ingeleverde artikelen. De redactie verwacht dat de conclusies worden gedragen door de gepresenteerde gegevens. Procedure Stuur het volledige artikel naar de redactie van Diatomededelingen bij voorkeur per e-mail naar [email protected]. Er worden GEEN drukproeven verstuurd.

85

ISSN 1872-9673