1
Univerzita Komenského v Bratislave Prírodovedecká fakulta
ŠTUDENTSKÁ VEDECKÁ KONFERENCIA PriF UK 2013 Zborník recenzovaných príspevkov
24. apríl 2013 Bratislava, Slovenská republika ISBN 978-‐80-‐223-‐3392-‐4
2
Predseda ŠVK
Podpredseda ŠVK
RNDr. Michal Galamboš, PhD.
RNDr. Vladimíra Džugasová, PhD. RNDr. Andrea Ševčovičová, PhD.
Odborný výbor
Organizačný výbor
Prof. RNDr. Jozef Halgoš, DrSc.
Mgr. Martin Vataha
Doc. RNDr. Alžbeta Blehová, CSc.
Mgr. Martin Babič
Doc. RNDr. Hana Drahovská, CSc.
Mgr. Michaela Dőrnhőferová, PhD.
Doc. RNDr. František Golais, CSc.
Mgr. Nora Tóth-‐Hervay, PhD.
Doc. Mgr. Iveta Herichová, PhD.
Mgr. Petra Uhrová
Doc. RNDr. Peter Kabát, CSc.
Mgr. Veronika Čerňanová
RNDr. Regina Sepšiová, PhD.
Mgr. Veronika Michalcová
Mgr. Silvia Bodoriková, PhD.
Mgr. Maja Al Beyroutiová
Mgr. Andrej Ficek, PhD.
Mgr. Martin Šponiar
RNDr. Soňa Nagyová, PhD.
Ing. Barbora Slabeciusová
Prof. RNDr. Agáta Fargašová, DrSc.
Mgr. Roman Tóth
Prof. Ing. Bohdan Juráni, CSc.
Mgr. Erika Igondová
Doc. RNDr. Katarína Pavličková, CSc.
Mgr. Juraj Holec
Mgr. Marcel Horňák, PhD.
Mgr. Michal Veselský
RNDr. Norbert Polčák, PhD.
Mgr. Roman Tvarožka
Prof. RNDr. Daniela Reháková, CSc.
Mgr. Michal Šujan
Doc. RNDr. Marián Fendek, CSc.
Bc. Eva Viglašová
Doc. Mgr. Peter Uhlík, PhD.
Bc. Adrián Krajňák
Prof. RNDr. Vladimír Kellő, DrSc.
Bc. Jana Holekšiová
Doc. Mgr. Radovan Šebesta, PhD.
Mgr. Adela Bobovská
PaedDr. Tibor Nagy, PhD. Editori RNDr. Michal Galamboš, PhD. RNDr. Vladimíra Džugasová, PhD. RNDr. Andrea Ševčovičová, PhD.
3
BIOLÓGIA
Změny společenstev fytobentosu řeky Dřevnice – hodnocení ekologického stavu v prostoru a čase Magdaléna Šafářová, Bohuslav Uher, Barbora Chattová Masarykova univerzita, Ústav botaniky a zoologie, Terezy Novákové 62, 621 00, BrnoŘečkovice, Česká republika,
[email protected] Abstract The study deals with a biological evaluation of water quality of the Dřevnice River (Eastern Moravia) by a community of cyanobacteria and algae which are tied to the bottom substrate (e.g. mud, sand, stones). Phytobenthos, as this file of benthic autotrophic organisms is called, has a significant position among bioindicators of water quality for the ability to reflect environmental changes in a short time. The work consisted in monitoring changes in diversity of phytobenthos community and measurement of physicochemical parameters within one year. The aim was to find relations between the organisms and parameters and to determinate the current ecological status of the river.
Klíčová slova: Fytobentos, biomonitoring, sinice, řasy, rozsivky, abundance. Úvod a formulace cíle Voda je životodárným bohatstvím pro všechny organismy na naší planetě. Poskytuje přirozené podmínky pro řadu ekosystémů a regulaci klimatu [1]. Přesto, že si vědecká i veřejná společnost stále více uvědomuje potřebu ochrany všech typů vodních habitatů, vliv člověka na jejich degradaci se stále prohlubuje. Největší globální problém spočívá v rychlém a setrvávajícím růstu lidské populace a s tím související změny klimatu, rozšiřování měst, vodohospodářské změny v krajině a v neposlední řadě nadměrné využívání vodních zdrojů a zhoršování jejich kvality [2]. Chemické a fyzikální parametry se při monitorování znečištění vod standardně používají již řadu let. Po celé Evropě i mimo ni se postupně rozšířil i biomonitoring. Je založen na hodnocení vztahů mezi biologickými funkcemi a celkovým chemickým stavem, reakcí jednotlivých druhů na určité živiny a znečišťující látky apod. [3]. Jedním ze základních biologických společenstev využívaných k posouzení kvality vod v řekách je fytobentos [4]. Fytobentos je soubor autotrofních organismů (řas a sinic), vláknitých hub a bakterií, které žijí na dně a jsou nějakým způsobem asociovány s dnovým substrátem [5]. Díky svým nárokům na živiny a bazálnímu postavení v potravní pyramidě a tedy i primární produkci, jsou bentické sinice a řasy schopny poskytovat jedinečné informace o ekologickém stavu prostředí (zejména eutrofizaci) v porovnání s jinými indikátory z řad heterotrofů [6]. Nejvíce jsou z této skupiny využívány jednobuněčné eukaryotické řasy rozsivky (Bacillariophyceae)
629
BIOLÓGIA
jako dominující složka s výbornou schopností indikace acidifikace, organického znečištění, eutrofizace i klimatických změn [7]. Mezi další zástupce společenstva fytobentosu patří prokaryotické sinice (Cyanobacteria), zelené řasy (Chlorophyta) a v menší míře ruduchy (Rhodophyta) [8]. Aby bylo možné pečovat o vodní zdroje na národní i mezinárodní úrovni, vstoupila po mnohaletých přípravách v platnost Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/60/EC ustavující rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky. Jako objektivní kritérium pro stanovení míry zhoršení kvality vody oproti předpokládanému přirozenému je touto Směrnicí uznáván mimo jiné právě biomonitoring na základě fytobentosu [9]. Cílem práce je sledování změn v diverzně bentických sinic a řas na řece Dřevnici v prostoru a čase, zjistit, zda tyto změny souvisí s některými měřenými parametry prostředí a stanovit aktuální ekologický stav toku. Materiál a metody Řeka Dřevnice protéká Zlínským krajem, který se nachází ve východní až jihovýchodní části České republiky. Je to levostranný přítok řeky Moravy, pramenící na jihu Hostýnských vrchů. Její délka činí 42,3 km a plocha 434,6 km². Pro odběr vzorků bylo na řece zvoleno celkem pět odběrových stanovišť – pramen, před první zástavbou (horní tok), v první obci Držková, pod vodní nádrží Slušovice a v centru Zlína. Odběry a měření fyzikálně – chemických parametrů (konduktivita, teplota, salinita) probíhaly pravidelně každý měsíc od listopadu 2011 do října 2012. Na každé lokalitě byly měřeny a zaznamenány fyzikálně – chemické parametry. Nárosty sinic a řas byly seškrabovány do fotografické misky s říční vodou pomocí skalpelu ze 4-5 větších kamenů. Z misky se přelil homogenizovaný vzorek do dvou uzavíratelných PET vzorkovnic, které byly v chladící nádobě transportovány a do 48 hodin zpracovány v laboratoři. Nejprve bylo provedeno základní posouzení o stavu všech organismů v nativních preparátech pod světelným mikroskopem a byla pořízena fotodokumentace pomocí programu NIS-Elements AR 2.30 CZ. Poté byly vzorky konzervovány Lugolovým roztokem. Pro zjišťování abundancí byla použita počítací komůrka typu Cyrus I., přičemž byly determinovány sinice, zelené řasy a ruduchy na úroveň rodu. Druhy rozsivek byly určovány na základě zhotovených trvalých preparátů.
630
BIOLÓGIA
Všechna data získaná determinací a kvantifikací z nativního, resp. fixovaného materiálu spolu s naměřenými hodnotami parametrů prostředí byla zpracována pomocí programu Canoco for Windows 4.5 a korelací v programu R [10, 11]. Informace o druhovém složení rozsivek a jejich četnostech zjištěných z trvalých preparátů budou vyhodnocena v programu Omnidia. Jedná se o francouzský komerčně dostupný software, vyvinutý speciálně pro počítání 17 rozsivkových indexů [12]. Výsledky a diskuse První odběrová lokalita - pramen vykazovala téměř nulové zastoupení organismů. Pro tuto skutečnost nebyla zařazena do statistického vyhodnocování. Na druhé lokalitě – horní tok dominovaly z hlediska abundance sinice, hlavně Phormidium sp. (Obr. 1a), Leptolyngbya cf. nostocorum a Pseudanabaena sp. Nejvíce jich bylo v lednu a poté v dubnu. Ve většině vzorků byla nalezena také ruducha rodu Audouinella (jediný zástupce ruduch ze všech lokalit). Zelené řasy zde nebyly nalezeny vůbec. Stanoviště Držková bylo početně i druhově nejvíce zastoupeno rozsivkami a to hlavně v měsících srpen – listopad. Jednalo se zejména o Achnanthidium minutissimum (64-151 jedinců na 400 valv v preparátu), Cocconeis pediculus (45-116 jedinců na 400 valv v preparátu) a Cocconeis placentula (17-79 jedinců na 400 valv v preparátu, Obr. 1d). Druhou nejpočetnější skupinou byly zelené řasy, především Cladophora glomerata (Obr. 1c), Oedogonium sp. nebo Desmodesmus sp. Vyskytovaly se hojně po většinu roku s výjimkou března. Největší peak dosahovaly v červnu a červenci. Sinice se objevily ve větší míře v srpnu, nejčastěji Heteroleibleinia sp., Leptolyngbya sp. a Leptolyngbya cf. nostocorum. Slušovice měly značnou převahu rozsivek, například Amphora pediculus (23-147 jedinců na 400 valv v preparátu, Obr. 1b), Cocconeis placentula (1-138 jedinců na 400 valv v preparátu), Rhoicosphenia abbreviata (2-68 jedinců na 400 valv v preparátu), a to zejména na jaře. Od června do září byly hojné i zelené řasy, z nichž opět dominovaly nárosty řasy Cladophora glomerata. Sinice byly zastoupeny rody jako Heteroleibleinia sp., Leptolyngbya sp., Leptolyngbya cf. nostocorum a Phormidium sp. V porovnání se všemi odběrovými místy se zde nečetněji vyskytovala ruducha Audouinella sp. V centru Zlína byla největší diverzita zelených řas ze všech lokalit – např. Cladophora glomerata, Closterium cf. litorale, Oedogonium sp., Cosmarium sp., Spirogyra sp., Pediastrum sp. Z hlediska abundancí dominovaly opět rozsivky. Zejména v dubnu a říjnu to byla opět Amphora pediculus, dále Fragilaria construens nebo Navicula gregaria. Sinice se objevily také hlavně v říjnu (např. Phormidium sp.).
631
BIOLÓGIA
a
b
c
d
Obr. 1 Dominantní taxony: a) Phormidium sp. (přibližná šířka vlákna 5,2 µm), b) Amphora pediculus (11 x 6 µm), c) Cladophora glomerata (přibližná šířka vlákna 45 µm ), d) Cocconeis placentula (20,4 x 15,8 µm)
Pro korelační analýzu byl použit neparametrický Spearmanův korelační koeficient založený na pořadí hodnot sledovaných veličin. Z výsledků vyplývá, že sinice jsou významně ovlivněny konduktivitou a teplotou na lokalitě horní tok. Korelace je zde negativní, tedy čím vyšší konduktivita/teplota, tím nižší abundance. Naopak na lokalitě Držková sinicím prospívá spíše vyšší konduktivita a ve Slušovicích vyšší teplota. U zelených řas byla zjištěna průkazná pozitivní korelace ke konduktivitě na lokalitě Slušovice a k teplotě ve Zlíně. Jejich vztah k teplotě na lokalitě Držková je těsně neprůkazný. Podobně je na tom vztah rozsivek ke konduktivitě. V ostatních případech nemohla být nulová hypotéza zamítnuta, tedy neexistuje žádný signifikantní vztah.
632
BIOLÓGIA
Závěr Pravidelnými měsíčními odběry vzorků byla získána kvalitní data pro hodnocení diverzity společenstev fytobentosu a jejich změn v průběhu celého roku. Zjištěné abundance byly porovnávány s měřenými parametry prostředí za účelem nalezení vzájemných vztahů. Celkově bylo zaznamenáno 10 rodů sinic, 16 rodů řas, 1 rod ruduch a 67 druhů rozsivek. Závislost výskytu a početnosti jednotlivých skupin na měřených fyzikálně – chemických parametrech se potvrdila jen v několika málo případech. Poděkování Chtěla bych poděkovat Mgr. Barboře Chattové za cenné rady a ochotu kdykoli pomoct, Mgr. Rodanu Geriši za vysvětlení práce s programem Omnidia, Mgr. Kateřině Kintrové, Ph.D. za pomoc se statistickým zpracováním dat a v neposlední řadě své rodině a příteli za psychickou podporu a lásku. Seznam použité literatury [1]
Říha J. (1989) Voda a společnost. SNTL Nakladatelství technické literatury, Praha, p. 14
[2]
Adámek Z., Helešic J., Maršálek B., et al. (2010) Aplikovaná hydrobiologie. Jihočeská
univerzita
v Českých
Budějovicích,
Fakulta
rybářství
a ochrany vod, Vodňany, p. 21 [3]
Whitton B. A., Rott E., Friedrich G. (1991) Use of Algae for Monitoring Rivers. Universitat Innsbruck, Innsbruck, p. 196
[4]
Chave P. (2001) The EU Water Framework Directive, An Introduction. IWA Publishing, London, p. 14
[5]
Rott E., Pipp E., Pfister P. (2003) Algol. Stud. 110, p. 91
[6]
McCormick P. V., Cairns J. Jr. (1994) J. Appl. Phycol. 6, p. 509
[7]
Van Dam H., Mertens A., Sinkeldam J. (1994) Nether. J. Aquat. Ecol. 28, p. 117
[8]
Poulíčková A., Jurčák J. (2001) Malý obrazový atlas našich sinic a řas. Univerzita Palackého v Olomouci, Olomouc, p. 13
[9]
Ministerstvo životního prostředí (2004) Implementace Rámcové Rámcové směrnice EU pro vodní politiku v České republice. Ministerstvo životního prostředí odbor ochrany vod, Praha, p. 4.
633
BIOLÓGIA
[10] Ter Braack C. J. F., Šmilauer P. (2002) CANOCO reference manual and
CanoDraw
for Windows user's guide. Software for Canonical Community Ordination (version 4.5). Biometris, Wageningen & České Budějovice, p. 55. [11] R Development Core Team (2012) R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, p. 8 [12] Lecointe C., Coste M., Prygiel J., et al. (1999) Cryptogam. Algol. 20, 132
634
