METODIKA ODBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ MAKROZOOBENTOSU NEBRODITELNÝCH TOKŮ
METODIKA ODBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ MAKROZOOBENTOSU Z NEBRODITELNÝCH TEKOUCÍCH VOD
J. Kokeš, L. Tajmrová, H. Kvardová
říjen 2006
METODIKA ODBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ MAKROZOOBENTOSU NEBRODITELNÝCH TOKŮ 1. ÚVOD Metoda je doplněním metodiky pro odběr a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou Perla. Popisuje způsob odběru vzorků v nebroditelných tocích. Systematické vzorkování a hodnocení složení společenstev makrozoobentosu obývající přirozené substráty v proudnici nebroditelných toků se v současné době v České republice neprovádí. Navržená metodika je proto sestavena z několika alternativních odběrových metod, jejichž vypovídací schopnost, finanční a časovou náročnost je možné odhadnout pouze na základě informací z literatury, jednorázových zkušeností pracovníků či ze zkušeností s metodami na jiných typech biotopů (např. rybník). Vzorek makrozoobentosu se odebírá z proudnice toku. Vzorek se odebírá jako směsný z 10 míst zvolených náhodně nebo na příčném transektu. Odběr vzorků se obvykle provádí z lodi, popř. ze člunu. V této metodice jsou doporučeny tři metody odběru vzorků makrozoobentosu a to: a) metoda odběru pomocí Birge – Ekmanova drapáku, b) metoda odběru pomocí Ponarova, Van Veen drapáku, c) metoda odběru pneumatickým vzorkovačem (Air-lift sampler). Výběr konkrétního odběrového zařízení je určen substrátem. Vzorky z jemného sedimentu se odebírají bagrem, pro odběr vzorků z hrubších sedimentů je vhodný air-lift. Odběr z proudnice toku se doplňuje vzorkem odebraným ruční sítí z litorální zóny. Při odběru tohoto vzorku se používají pomůcky i postupy popsané v metodice odběru a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou Perla a v této metodice nejsou dále zmiňovány. Odběr ruční sítí by měl být v ideálním případě proveden u obou břehů, pokud to není možné, odebírá se vzorek u břehu s lepší dostupností a s více vytvořenou litorální zónou. Odběr vzorků se doporučuje provést za normálního, případně podnormálního, vodního stavu (Q270d a nižší), za vysokého vodního stavu je nutné odběr odložit. Za zvýšených průtoků je práce v toku nebezpečná jak z hlediska ztráty materiálu a zařízení, tak z hlediska ohrožení zdraví nebo života. Vysoké vodní stavy zároveň představují silnou disturbanci pro vodní bezobratlé živočichy a za takových podmínek není možné reprezentativní vzorek makrozoobentosu odebrat. 1.1 Definice Habitat Habitat je místo v toku s určitými podmínkami pro život bentických bezobratlých. Habitat je určen především substrátem, rychlostí proudu a hloubkou. Habitat je vlastním místem, odkud je vzorek makrozoobentosu odebírán. Při vyšším stavu vody mohou být krátkodobě zatopena některá místa, která jsou za normálního průtoku na souši. Tyto „habitaty“ je třeba při odběru vzorků vynechat. Broditelný tok Tok za normálního vodního stavu (průtoku) v dané sezóně a lokalitě dostupný pro hydrobiologa ve vysokých kalhotových holínkách odebírajícího vzorky ruční sítí. Odebírající hydrobiolog je schopen pohybovat se chůzí po dně řeky a dostat se tak k většině habitatů vyskytujících se v odběrovém úseku. Pokud se v toku vyskytují místa nedostupná pro příliš velkou hloubku nebo silný proud, která nezabírají víc jak 1/2 plochy dna v odběrovém úseku na lokalitě a u kterých lze předpokládat pouze malé odlišnosti v substrátu a hloubce a tím i ve složení společenstva makrozoobentosu, lze považovat tok za broditelný.
2
METODIKA ODBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ MAKROZOOBENTOSU NEBRODITELNÝCH TOKŮ Nebroditelný tok Tok za normálního vodního stavu (průtoku) v dané sezóně a lokalitě nedostupný pro hydrobiologa ve vysokých kalhotových holínkách odebírajícího vzorky ruční sítí. Tok může být nedostupný z důvodu příliš velké hloubky (více než 1m) nebo rychlosti proudu (více než 1m/s). Hydrobiolog zde může odebírat vzorek jen na omezené ploše dna, kde nelze předpokládat subtrát, hloubku a rychlost proudu reprezentativní pro celý charakteristický úsek toku. U upravených toků se často nelze vůbec dostat na dno a dostupná jsou pouze místa s nepřirozeným substrátem těsně u břehu (kamenný zához ap.). Některé lokality, nebroditelné za normálního stavu vody, se mohou stát broditelnými za stavu sníženého. Nepřístupný tok Tato kategorie je pomocná. Nepřístupným se může stát broditelný i nebroditelný tok za vysokého stavu vody (průtoku), kdy nelze použít metodiku pro broditelné ani nebroditelné toky. Z nepřístupného toku nelze vzorky makrozoobentosu odebrat a je třeba počkat na pokles stavu vody na normální úroveň.
2. ZÁKLADNÍ POMŮCKY 2.1 Obecné terénní pomůcky Viz Metodika odběru a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou PERLA. 2.2 Speciální terénní pomůcky pro odběr vzorků z proudnice •
• • • • • • • • •
Loď - na menších tocích stačí dostatečně velká a stabilní pramice s dostatečně silným motorem. Na velkých tocích s lodním provozem je potřeba větší loď se zkušeným kapitánem. Ideální pro snadnou a bezpečnou manipulaci je, je-li loď opatřena platformou a ramenem s vrátkem. drapáky typu Birge – Ekman, Van Veen, Ponar, pneumatický vzorkovač (Air lift sampler) se sítí o velikosti ok 100 µm a dostatečně dlouhou hadicí pro přívod vzduchu z kompresoru, generátor, kompresor, dostatečně dlouhé a pevné lano, navíjecí cívka, naviják s ocelovým lanem, přístroj na měření výšky vodního sloupce na principu sonaru a nebo tyč, ruční síťka o velikosti ok 500 µm a průměru rámu 25 – 30 cm (vhodná k manipulaci se vzorkem, zejména pro praní vzorku), plastové širokohrdlé vzorkovnice o objemu 0,5 – 2 litry nebo kbelíky s víkem (pro uchování a transport netříděného odebraného materiálu do laboratoře).
2.3 Laboratorní vybavení Viz Metodika odběru a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou PERLA.
3
METODIKA ODBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ MAKROZOOBENTOSU NEBRODITELNÝCH TOKŮ 3. VZORKOVÁNÍ 3.1 Vzorkovací období Viz Metodika odběru a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou PERLA. 3.2 Výběr odběrových profilů Viz Metodika odběru a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou PERLA. 3.3 Vlastní odběr vzorků makrozoobentosu Vzorek makrozoobentosu je odebírán jako směsný z několika míst zvolených náhodně nebo na příčném transektu. Odebírá se většinou 10 dílčích vzorků s přihlédnutím k velikosti vzorkovače. a) Odběr pomocí Birge – Ekmanova drapáku Birge – Ekmanův drapák je vhodný k odběru kvalitativních a kvantitativních vzorků z bahnitého dna a jemného štěrku (velikost zrna do 16 mm). Problematické je použití v písku, hrubém štěrku, kamenech a v případech, kdy je na dně hrubá dřevěná hmota. Verze „na tyči“ umožňuje odběr ve stojatých i tekoucích vodách do hloubky cca 3 m. Verze „s poslancem“ umožňuje odběr ve stojaté a mírně tekoucí vodě i ve velkých hloubkách. V tomto případě je funkce zařízení dobrá pouze pro hlinité a bahnité sedimenty. Drapák je otevřená krabice (obvykle 15 cm x 15 cm pro plochu odběru 225 cm2) se dvěma pružinami osazenými čelistmi. Drapák se připraví roztažením čelistí a připevněním uvolňovacího mechanismu. Spustí se zvolna ke dnu, aby nedošlo ke zvíření sedimentů dna a pevně se zarazí do vzorkovaného místa. Poté se uvolní čelisti, vzorkovač se okamžitě vytáhne a vzorek se převede do velké nádoby. b) Odběr pomocí Ponarova drapáku, drapák Van Veen: Pro použití těchto typů drapáků platí, že čím větší drapák je, tím se zvyšuje účinnost odběru. Drapáky je možné použít pro odběr ve stojatých a mírně tekoucích vodách. Vzorkovač pracuje dobře v případě hlinitých a bahnitých sedimentů, písku a jemného štěrku (velikost zrna do 16 mm). Problematické je použití v kamenech a v případech, kdy je na dně hrubá dřevěná hmota. Ponarův drapák má dvě velké čelisti, které se nůžkovitě zavírají systémem pákovitých ramen. Drapák se připraví roztažením čelistí a zajistí příčnou rozpěrou. Lanko musí být stále v napětí. V této poloze udržuje příčná rozpěra čelisti otevřené. Spustí se na dno a uvolní se tah lanka. Je vhodné pustit drapák volně asi 1 m nad dnem. Díky tomu se zaboří hlouběji do dna. Tím se uvolní příčná rozpěra a při následném tahu se čelisti zavírají. Při zavírání čelistí je třeba vytahovat lanko zvolna. Vzorkovač se vytáhne a vzorek se převede do velké nádoby.
4
METODIKA ODBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ MAKROZOOBENTOSU NEBRODITELNÝCH TOKŮ c) Odběr pomocí pneumatického vzorkovače („Air lift sampler“) Technický popis pneumatického vzorkovače „Air-lift sampler“:
vzduch (10 bar) držák s okem
síťový nástavec a sběrné sítě
horní koleno svorka vzduchová hadice
voda
výstupní trubice
voda sběrný válec
výstupní trubice
sběrný válec
Pneumatický vzorkovač („Air lift sampler“) je vhodný k odběru kvalitativních a kvantitativních vzorků z písčitého sedimentu až kamenitých substrátů dna. Kvantitativní vzorky lze odebírat ze sedimentu obsahujícího částice velikosti písku (tzn. větších než 100 µm, což je hodnota velikosti ok sběrné sítě) po kameny s maximálním průměrem 10 cm (což je velikost sací trubice přístroje). Vzorkovač nelze použít na jemném bahnitém sedimentu, protože v těchto podmínkách dochází k rychlejšímu průniku sběrného válce do sedimentu, k tendenci ucpání a přeplnění sítí za krátký časový okamžik a následně k jejich náhlému prasknutí vzrůstajícím tlakem uvnitř. Dle Pehofera (1998) lze tento vzorkovač využít i při rychlostech proudu větších než 2 m.s-1 a v hloubkách vodního sloupce od 1,5 do 8 m. Samotný přístroj je nutné umístit na stabilní plovoucí plošinu (nejlépe na loď) kvůli snadnější manipulaci s přístrojem, který váží asi 60 kg. K jeho ovládání je potřeba 3 až 5 osob (záleží na aktuálních podmínkách na řece). Odběr vzorků lze provést bez ukotvení lodi, jelikož je nutné, aby vzorkovač zůstal na stejné pozici v proudu jen po krátkou dobu potřebnou k získání vzorku (10 až 20 sekund). Vzorek se odebírá na ploše dna o velikosti 434 cm2, kterou ohraničuje sběrný válec. Uvnitř válce je umístěna koncová část výstupní trubice s vnitřním průměrem 10 cm opatřená ventily pro přívod vzduchu, který umožňuje nasávání sedimentu. Vrchní část výstupní trubice je tvořena zaobleným horním kolenem, které zajišťuje hladký přechod odebraného vzorku do odběrových sítí. Komplex sítí se skládá z vnitřní sítě s velikostí ok 1 cm (pro zadržení velkých kamenů) a vnější sítě s velikostí ok 100 µm (pro sběr menších frakcí sedimentu a organismů). Součástí přístroje je 4,3 kW generátor a elektrický kompresor se vzduchovou nádrží o objemu 100 l, ze které je stlačený vzduch hadicí vháněn do ventilů na spodním konci výstupní trubice. Při procesu sání se pracuje s tlakem o velikosti 10 barů.
5
METODIKA ODBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ MAKROZOOBENTOSU NEBRODITELNÝCH TOKŮ „Air-lift sampler“ je na plavidle upevněn lanem na vrátek, umístí se do horizontální pozice a poté je vložen sběrným cylindrem do vody proti jejímu proudu (cylindr je fixován vodicím lanem). Po styku se dnem řeky je již ve vertikální pozici. Pokud je hloubka a proud vody v řece vysoký, napomáhá manipulaci s přístrojem ještě další vodicí lano, které je umístěno ve střední části výstupní trubice. Do říčního dna je válec zatlačen rotujícími pohyby a vháněním vzduchu do spodního konce výstupní trubice. Odebraný vzorek je transportován do sběrných sítí, jeho pohybu napomáhají krátké trhavé vertikální pohyby sací trubice (zabraňují také ucpání jejího ústí). Vzduch se z nádrže vypouští, dokud není získáno dostačující množství sedimentu nebo pokud není dosáhnuto požadované hloubky penetrace, za běžných podmínek asi 10 až 20 sekund (průměrná hloubka penetrace do sedimentu je asi 10 až 25 cm). Po odběru vzorku je vzorkovač zvednut do volné vody a vypláchnut (díky vhánění vzduchu do cylindru, tímto se také zabrání ztrátě materiálu, který by zůstal ještě v sací trubici). Materiál zachycený v síti se přemístí do velké nádoby. 3.4 Zpracování vzorku v terénu Dílčí vzorky se smíchají a se směsným vzorkem je dále nakládáno postupem popsaným v Metodice odběru a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou PERLA. Vzhledem k obsahu velkého množství minerálního substrátu ve vzorku se doporučuje provést dekantaci vzorku postupně, oddělený substrát před vyhozením pečlivě kontrolovat na míse a všechny zbylé organismy vybrat. Dokonalé proprání a umytí všech odběrových pomůcek po každém odběru je nezbytné. 3.5 Konzervace vzorků Viz Metodika odběru a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou PERLA. 3.6 Značení vzorků Viz Metodika odběru a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou PERLA.
4. ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ V LABORATOŘI Viz Metodika odběru a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou PERLA.
5. DETERMINACE Viz Metodika odběru a zpracování vzorků makrozoobentosu tekoucích vod metodou PERLA.
6. ODBĚROVÝ PROTOKOL Viz přílohy.
6
METODIKA ODBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ MAKROZOOBENTOSU NEBRODITELNÝCH TOKŮ 7. BEZPEČNOST Práce ve vodě nebo v její blízkosti může být nebezpečná. Je odpovědností uživatele stanovit náležitá bezpečnostní a i zdravotní opatření a zajistit shodu se všemi podmínkami národních i případných interních předpisů.
8. POUŽITÁ LITERATURA ČSN 75 7051 (EN 25667-2), 1995: Jakost vod - Odběr vzorků - Část 2: Pokyny pro způsoby odběru vzorků ČSN 75 7051 (EN 25667-6), 1994: Jakost vod - Odběr vzorků - Část 6: Pokyny pro odběr vzorků z řek a potoků ČSN 75 7051 (EN ISO 5667-3), 1996: Jakost vod - Odběr vzorků - Část 3: Pokyny pro konzervaci vzorků a manipulaci s nimi ČSN 75 7703 (EN 27828), 1996: Jakost vod - Metody odběru biologických vzorků - Pokyny pro odběr vzorků makrozoobentosu ruční síťkou. ČSN 75 7705 (EN ISO 9391), 1996: Jakost vod – Odběr vzorků makrozoobentosu v hlubokých vodách - Pokyny pro použití kolonizačních, kvalitativních a kvantitativních vzorkovačů ČSN 757720 (EN ISO 8689 – 1), 2000: Jakost vod - Biologická klasifikace vodních toků - Část 1: Pokyny pro interpretaci údajů o biologickém stavu toků na základě sledování makrozoobentosu ČSN 757720 (EN ISO 8689 – 2), 2000: Jakost vod - Biologická klasifikace vodních toků - Část 2: Pokyny pro prezentaci údajů o biologickém stavu toků na základě sledování makrozoobentosu Pehofer H.E., 1998: A new quantitative air-lift sampler for collecting invertebrates designed for operation in deep, fast-flowing gravelbed rivers. Large Rivers Vol. 11, No. 2, Arch. Hydrobiol. Suppl. 115/2, p. 213-232.
7
METODIKA ODBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ MAKROZOOBENTOSU NEBRODITELNÝCH TOKŮ Determinační protokol pro analýzu makrozoobentosu tekoucích vod
KÓD VZORKU:
DATUM ODBĚRU :
TOK:
ODEBRAL:
DATUM DETERMINACE:
PROFIL:
Část zpracovaného vzorku:
PODPIS:
Počet jedinců
Celkem (přepočteno na celý vzorek)
Jméno taxonu
Stadium
DETERMINOVAL:
8
