Indikace vysychání toků pomocí vodních bezobratlých a mapy toků ohrožených rizikem vyschnutí Petr Pařil1,2, Světlana Zahrádková1,2, Michal Straka4, Pavla Řezníčková3, Lenka Tajmrová2,4, Vít Syrovátka1,2, Pavel Treml1, Marek Polášek1,2, Denisa Němejcová1, Libuše Opatřilová1 a Jiří Kokeš1
1 Výzkumný 2 Ústav 3
ústav vodohospodářský TGM, v.v.i., pobočky Brno a Praha
botaniky a zoologie, Př. f., Masarykova univerzita, Brno
Ústav rybářství a hydrobiologie, Agronomická fakulta MENDELU, Brno
4 WELL
donor:
consulting, s.r.o., Brno Technologická agentura ČR (TA02020395)
Vysychání toků z pohledu hydrobiologa • změna klimatu – větší rozkolísanost srážek (+ zima, – léto) – Tvody +3 °C do r. 2050 (Prudence) = vyšší frekvence a rozsah vysychání toků 1-4. řádu
• zásadní změna podmínek v toku – kyslík, proudění, teplota, chemizmus, samočištění = výrazná změna bioty
• úplné vysychání v ČR dosud nestudováno – stanovovány minimální průtoky
• oblasti vysychavých toků nezmapovány – mapy sucha dosud pro zemědělské účely, zásoby podzemní vody, riziko požáru atd.
Koncept projektu • otázky praxe: – je dané povodí ohroženo rizikem vysychání? – skutečně tok v minulých letech vyschnul?
• navrhované výstupy: – Retrospektivní metoda bioindikace vysychání toků – Mapy rizika ohrožení toku vyschnutím
• výhody přístupu: – metodika pro menší toky do 4. řádu (soustavně nesledovány) – zpětná indikace i kratší suché periody v nedávné minulosti (vzorkování při běžném průtoku) – mapy rizika vyschnutí zahrnují nejen srážkové poměry ale i další faktory (např. podloží) – validace map výskytem vyschnutí v minulosti
Studované vysychavé toky ČR získané tipy
kritéria: • toky 2-4. řádu • opakované vysychání • minim. vliv nádrží • minim.znečištění • minim. morf. degradace vybrané lokality
design vzorkování: • vysychavá / nevysychavá • vzorkování 2-3x ročně • sledování průtoků • měření doby vyschnutí
1. zaplavení
sucho
2. zaplavení
s
hloubka teplota
sucho
Východiska metodiky: • úplné vyschnutí (Q = 0) je „ekologický filtr“ = změna společenstva • nejvhodnější makrozoobentos (vodní bezobratlí) vhodná reakční rychlost (délka životního cyklu, rekolonizace) člověk společenstvo přímo neovlivňuje přítomen na všech typech toků česká vzorkovací metoda PERLA zavedená na podnicích Povodí (specialisté)
Indikace založená na změnách: • druhového složení – indikátorové druhy • zastoupení vlastnosti druhů –„species traits“ • hydrobiologických indexů (multimetrik)
nevysych.
vysychavé toky
suho
– – – –
Otázky které řešíme: • spolehlivost metody, dokáže kvantifikovat rozsah vyschnutí? • jak dlouho působí „časový otisk“ suché periody? (dostupnost refugií, rekolonizační rychlost)
čas
Indikace vysychání pomocí druhů změna společenstva toku: •
menší počet druhů a jedinců
•
druhy s vlastnostmi umožňující tolerovat vysychání
•
podstatné je poměrné zastoupení indikátorů,
Porovnání složení společenstev NEvysychavé / vysychavé toky (NMDS)
nejen jejich přítomnost •
druhy jako indikátory vysychání
negativní ind. - chybí ve vysychavých tocích • • •
hmyz vylétávající až na podzim druhy s víceletým vývojovým cyklem některé proudomilné a na O2 náročné druhy
pozitivní ind. - častěji ve vysychavých tocích • • •
hmyz vylétávající před letním vyschnutím druhy s krátkým vývojovým cyklem a rychlí kolonizátoři druhy typické pro pomalu tekoucí až stojaté vody
•
kódování indikátorů na 3 bodové škále – 0 – druh pouze permanentních toků – 1 – druh občasně ve vysychavých tocích – 2 – druh často ve vysychavých tocích
vysychavé permanentní
Jak fungují indikátory? 1. Vhodný typ vývoje (výlet dospělců před vyschnutím) jepice (Siphlonurus aestivalis) 2. sucho
1. sucho
velikostní skupina (mm)
Sruktura populace S. aestivalis v bentometrech 18-21 16-18 14-16 12-14 10-12 8-10 6-8 4-6 2-4 25.3 5.4
25.4
10.5 19.5
1.6
17.6
2.8 4.8
12.7
24.8
5.9
27.9 11.10 21.10
11.11
datum
kontinuální tok
2. Adaptace pro přežití sucha v substrátu chrostík (Sericostoma personatum) 2. sucho
1. sucho
instar
Sruktura populace P. conspersa v korerech
VIII. VIII. VII. VI. VII. V. VI. IV. V.III. II. I. I. 25.3 5.4
25.4
10.5 19.5 1.6
17.6
12.7 datum
2.8 4.8
24.8 5.9
27.9 11.10 21.10
11.11
Indikace vysychání dle zastoupení vybraných vlastností
0.4 0.2 0.0
NEvysychavé vysychavé NE vys vysychani
Zastoupení proudomilných Proudomilní bezobratlí EPT taxonů (jaro)
• první analýzy EPT (jepice, pošvatky, chrostíci):
80 60
06
40
04
20
02
0
0
FER
TNI
INT REF NEvysychavé vysychavé
% v uvtsnečelops ev lídoP
Podíl ve společenstvu v %
08
% podíl ve společenstvu
100
ílta rbozeb ínlimoduo rP
001
– vysychavé toky mají nižší zastoupení EPT oproti Nevysychavým (překvapivé?) – vysychavé toky mají nižší podíl proudomilných taxonů
log(n)
0.6
0.8
1.0
Zastoupení EPT taxonů (podzim) ept
log(n)
• seznam vlastností druhů, pomocí kterých lze indikovat vyschnutí (tvorba databáze) • vybrané vlastnosti doplňovány z literatury (např. morfologie těla, životní cyklus, šíření, ekolog. nároky) • srovnávání vzorků z vysychavých / nevysychavých toků z dřívějšího monitoringu (dtb SALAMANDER) i vybraných lokalit
Mapy rizika vysychání toků •
výstupy projektu - 2 mapové vrstvy (r. 2015) – –
•
výběr vhodných vrstev pro mapy – – – – – –
•
1 : 500 000 plošné vymezení oblastí s rizikem vysychání 1 : 200 000 liniové vymezením úseků toků s rizikem vyschnutí
průměrné teploty vzduchu nebo jejich sumy (za různá časová období a měsíce roku) průměrné úhrny srážek (za různé části roku) podíly měsíců zasažených suchem (např. dle Palmerova Z-indexu) vymezení oblastí podle Langova dešťového faktoru hydrogeologické rajony (základní) geomorfologické členění ČR (úroveň podsoustav) atd.
klasifikace parametrů –
dle vazby k vysychání toků (0 – nízké riziko, 1 = střední riziko, 2 = vysoké riziko)
Příklad: –
průměrné červencové teploty vzduchu: • 0 do 14°C • 1 15 - 17 °C • 2 18 °C a více
Příklady pilotních mapových analýz (do map promítnuty lokality s doloženým vyschnutím z dtb SALAMANDER) Podíl měsíců zasažených epizodami sucha (Palmerův Z-index, duben-září)
Průměrná teplota vzduchu v červenci + Langův dešťový faktor
Jako neohrožené suchem byly hodnoceny oblasti s celkovým skóre 0 (tmavě zelená)
Konstrukce mapy s využitím klimatologických dat - příklad pro extrémně suchý rok 2003 • do testování zahrnuty mapy odvozené de novo z gridových vrstev (údaje pro jednotlivé měsíce): • teplota vzduchu, • srážky, • rozdíl mezi srážkami a evapotranspirací (REP)
a údaje o vyschnutí toků v jednotlivých měsících
• analýza posuzuje, které ukazatele nejlépe odráží případy vysychání toků v krátkodobém aspektu
• hodnoty REP nejvhodnější – dále posuzovány sumy hodnot REP za daný měsíc a 3 měsíce předcházející měsíci hodnocenému (viz mapa)
Výsledná mapa – porovnání s reálným vysycháním • suma rozdílů měsíčních průměrných hodnot rozdílu REP za červenec až říjen 2003 • lokality s doloženým vyschnutím v říjnu 2003 (z dtb SALAMANDER) • hranice geomorfologických podprovincií
pro vyschnutí v říjnu rozhodující hodnota REP < 0 za VII-X. měsíc
Využití výstupů v praxi území vyššího rizika vysychaní toků dle map s pomocí metodiky vyhodnotit reálnost výskytu vysychání - index BIOSUCHO při potvrzení vysychání navrhnout opatření Podklad pro: • • • •
tvorba plánů povodí (plnění požadavků RSV) hodnocení rizik v územně-plánovací praxi hodnocení záměrů v kontextu lokálních povodí (EIA) více informací o projektu i výstupech www.sucho.eu
Za pozornost děkuje projektový tým !
