ODBOR APLIKOVANÉ EKOLOGIE

V Ý Z K U M N Ý Ú S TAV V O D O H O S P O D Á Ř S K Ý T. G . M A S A R Y K A , VEŘEJNÁ VÝZKUMNÁ INSTITUCE

ODBOR APLIKOVANÉ EKOLOGIE Odbor aplikované ekologie se zabývá především sledováním a hodnocením vývoje přirozených i antropogenně ovlivněných vodních ekosystémů a jejich biologických složek. Činnost se zaměřuje na výzkum vybraných druhů, skupin a společenstev živočichů a rostlin, jejich požadavků na stav a míru znečištění vodního prostředí, toleranci k širokému spektru antropogenních vlivů a způsobů jejich ochrany v přirozených i antropogenně ovlivněných vodních ekosystémech. Odbor se zabývá také analýzami širokého spektra zdrojů znečištění a dalšími vlivy působícími na vodní ekosystémy a vyvíjí metodické postupy pro hodnocení stavu vodních útvarů, míry antropogenního ohrožení vodního prostředí a efektivity různých typů opatření. Zabývá se také vývojem monitorovacích postupů a vzorkovacích zařízení pro sledování vody, zdrojů znečištění a biologických složek vodních ekosystémů. Nedílnou součástí práce odboru je implementace výsledků výzkumu do praxe a legislativy (nové přístupy a metodiky), včetně konzultační a posudkové činnosti.

Organizačně je činnost odboru zajišťována v rámci jednotlivých oddělení:

Oddělení ekologie vodních organismů

Odlovy ryb s použitím elektrického agregátu na Berounce (foto: Miroslav Barankiewicz)

— identifikace a hodnocení antropogenních vlivů a studium jejich dopadů (fragmentace říční sítě, hydroenergetika, hydromorfologické změny, minimální zůstatkové průtoky, vlivy rybářství a akvakultury, klimatické změny, biologické invaze) na vodní ekosystémy, — problematika nepůvodních a invazních druhů ve vodních ekosystémech (detekce, transportní vektory, šíření, ekologické a ekonomické důsledky invazí, managementová a eradikační opatření), — environmentální rizika spojená s provozem vodních elektráren (modelový druh: úhoř říční, Anguilla anguilla), — návrhy, vývoj a hodnocení nápravných opatření zmírňujících vliv civilizačních faktorů (rybí přechody, revitalizace říčních mikro- a mezohabitatů atd.), — monitoring a studium rybích společenstev (stanovení početnosti a věkové struktury, reprodukční potenciál, potravní biologie, morfologie), — mapování výskytu evropsky významných druhů ryb a mihulí (Natura 2000) a jejich trvale udržitelný management, — studium migračního chování a stanovení migrační úspěšnosti/potenciálu ryb, — vývoj automatických monitorovacích systémů migrací ryb.

Oddělení ochrany vodních ekosystémů — — — — — — — —

sledování vlivu plošných a bodových zdrojů znečištění na jakost vod a na biologické složky vodních ekosystémů, bilance vstupu živin a dalších znečišťujících látek do vodního prostředí, hodnocení významnosti zdrojů znečištění v povodí, hodnocení eutrofizace vodního prostředí, eutrofizačního potenciálu zdrojů a způsob výběru efektivních opatření, studium funkce dřevní hmoty v říčních ekosystémech a její využitelnosti pro revitalizace a přírodě blízké úpravy vodních toků, odborná podpora implementace směrnic EU včetně reportingu (Rámcová vodní směrnice, nitrátová směrnice, směrnice soustavy Natura 2000 apod.), vývoj metodik a postupů zajišťujících odbornou podporu přípravy plánů oblastí povodí a hodnocení stavu vodních útvarů a chráněných území, návrhy systému a optimalizace monitoringu vod s ohledem na vstupy znečišťujících látek a hodnocení zdrojů znečištění, hodnocení vodní stopy a posuzování životního cyklu (LCA) s ohledem na vodní prostředí a vodní ekosystémy.

Oddělení speciální hydrobiologie a ekologie — aplikovaný výzkum v oboru conservation biology zaměřený na legislativně speciálně chráněné vodní organismy (mlži, ploštěnky, larvy hmyzu, vodní makrofyta apod.), — ekologie pramenů a oligotrofních povodí, detritové procesy a toky živin, — návrhy a vyhodnocování managementových opatření nebo plánů péče pro vodní zvláště chráněná území (ZCHÚ) včetně evropsky významných lokalit (EVL), — návrhy a vyhodnocování záchranných programů ohrožených druhů, — mapování výskytu vodních organismů, monitoring chemismu vody zaměřený na nároky konkrétních vodních druhů.

Činnosti odboru a zaměření projektů VÝZKUM A OCHRANA VELKÝCH VODNÍCH KORÝŠŮ Raci jsou naši největší zástupci vodních bezobratlých se schopností aktivního pohybu i mimo vodní prostředí. Především v minulosti raci hráli klíčovou roli v energetickém toku a funkci sladkovodních ekosystémů. Jsou důležitým článkem společenstev, protože přímo i nepřímo ovlivňují populace organismů na různých potravních úrovních. Naše původní druhy raků svou přítomností indikují obvykle kvalitnější prostředí s přítomností stabilizovaných společenstev. Výzkum raků je především zaměřen na jejich výskyt v rámci území ČR s ohledem na chemismus a kvalitu vody. Druhým hlavním tématem výzkumu je analýza migrační schopnosti raků a výběr bližšího prostředí, tzv. mikrohabitatu, který raci osidlují. Pro studium prostorové distribuce jsou využívány moderní metody značení, jako jsou např. elastické značky a vysílačky. Kromě studia původních druhů je prováděn také výzkum osídlení vodních toků a nádrží invazními druhy raků, kteří jsou častými přenašeči račího moru a vytlačují původní druhy z jejich přirozených stanovišť.

Rak říční na jedné z přirozených lokalit v ašském výběžku (foto: Jitka Svobodová)

ANALÝZA MIGRAČNÍ ÚSPĚŠNOSTI ÚHOŘE ŘÍČNÍHO A RIZIK SPOJENÝCH S PROVOZEM MALÝCH VODNÍCH ELEKTRÁREN V souvislosti s dramatickým populačním poklesem výskytu úhoře říčního a s nařízením Rady ES 1100/2007 musel každý členský stát Evropského společenství zpracovat tzv. Plán managementu úhoře. Tento plán garantuje volnou migraci pro minimálně 40 % dospělé populace úhoře říčního vzhledem k podmínkám před negativním ovlivněním člověkem na daném území. Pro účely zpracování Plánu managementu byly v České republice použity modely odhadu migrační úspěšnosti úhoře na zákla-

dě statistik lovených ryb a expertních odhadů. V rámci řešených projektů je s pomocí metody biotelemetrie stanovována skutečná migrační úspěšnost tohoto druhu na našem území. Významnou překážkou pro migraci úhoře říčního i dalších druhů ryb představuje provoz malých vodních elektráren (MVE). Úhoř končí svůj životní cyklus katadromní reprodukční migrací (migrace ze sladkovodního do mořského prostředí) zpět do moře a v této životní fázi dochází k masovému mechanickému zraňování a mortalitě jedinců turbosoustrojím vodních elektráren. Prováděné výzkumy se zaměřují jak na zjišťování skutečného vlivu MVE na úspěšnost migrace jedinců, tak i na způsoby chování úhořů při kontaktu s překážkou s cílem navrhnout vhodná technická opatření k omezení úmrtnosti ryb.

Úlovky ryb – úhoře říčního a lína obecného – při výzkumu migrace na řece Berounce (foto: Miroslav Barankiewicz)

Dospělý jedinec úhoře říčního (foto: Tereza Barteková)

MAPOVÁNÍ VÝSKYTU EVROPSKY VÝZNAMNÝCH VODNÍCH DRUHŮ (NATURA 2000) Území soustavy Natura 2000 v České republice byla vymezena také pro ochranu řady významných a kriticky ohrožených vodních druhů živočichů a rostlin. Sledování výskytu jednotlivých druhů a podmínek, za kterých dochází k jejich úspěšnému přežívání na jednotlivých lokalitách, je důležité pro navrhování ochranných opatření a sestavování plánů péče. Odbor se podílí zejména na sledování a hodnocení výskytu vybraných druhů ryb a mihulí, velkých vodních mlžů včetně kriticky ohrožené perlorodky říční, některých vodních plžů, původních druhů raků, vybraných makrofyt a dalších organismů, jako jsou vodní bezobratlí. Výsledky výzkumů slouží pro potřeby záchranných programů a přípravu koncepce ochrany jednotlivých druhů a omezování negativních antropogenních vlivů na jednotlivých lokalitách.

VÝZKUM VLIVU ZEMĚDĚLSKÉHO HOSPODAŘENÍ NA STAV VODNÍCH EKOSYSTÉMŮ Zemědělské hospodaření v krajině představuje vedle komunálních zdrojů znečištění další významný zdroj, který výrazně znečišťuje povrchové i podzemní vody živinami (dusíkem a fosforem) a podstatnou měrou přispívá také ke znečištění vod širokým spektrem látek na ochranu rostlin. Zvýšené koncentrace dusičnanů znehodnocují vody využitelné pro pitné účely a zvýšený přísun fosforu a v menší míře i dusíku přispívá k nadměrné eutrofizaci povrchových vod. Výzkum se zaměřuje na získání detailních poznatků o chování dusíku a fosforu v čistě zemědělských povodích. V několika desítkách pilotních povodí rozmístěných na celém území České republiky je sledován transport živin v běžných podmínkách a také při extrémních situacích, jakými jsou např. přívalové srážky nebo dlouhotrvající období sucha. Získané výsledky jsou podkladem pro zpracování celkových látkových bilancí v povodích a slouží pro zjišťování skutečného vlivu zemědělského znečištění na zatížení povrchových a podzemních vod v různých klimatických a produkčních oblastech České republiky. Po zobecnění jsou využívány také pro potřeby implementace některých směrnic EU nebo v procesu plánování v oblasti vod.

Odběr vzorků vody v zemědělském povodí (foto: Pavel Rosendorf)

VÝZKUM FUNKCE A POHYBLIVOSTI DŘEVNÍ HMOTY V PŘIROZENÝCH VODNÍCH TOCÍCH Mrtvá dřevní hmota, tedy zlomené a vyvrácené stromy a jejich části, se v přirozeně se vyvíjejících vodních tocích objevuje poměrně často. Vědecké studie prokázaly, že přítomnost dřeva v korytě zvyšuje jeho morfologickou rozmanitost a poskytuje tak vhodná stanoviště pro řadu vodních bezobratlých i obratlovců. Vkládání dřevěných struktur nebo dokonce kotvení celých stromů v korytě bylo v zahraničí mnohokrát úspěšně využito ke zvýšení stavů a druhové pestrosti populací ryb. Bohužel, dřevní hmota může být při vyšších vodních stavech odplavena níže po proudu a při povodni může způsobit poškození mostů, jezů a ostatních objektů na toku. Zásadní otázkou tedy je, za jakých podmínek lze toto tzv. mrtvé dřevo ve vodních tocích ponechávat, aniž bychom tím zvyšovali riziko povodňových škod. Výzkum je zaměřen na studium pohybu dřevní hmoty v přirozených neupravených vodních tocích, především na Šumavě a v CHKO Litovelské Pomoraví. Jsou vyhodnocovány i mimořádné situace, kdy dochází k transportu dřevní hmoty během povodňových průtoků. Z dosavadních výsledků vyplývá, že v mnoha úsecích neupravených vodních toků lze dřevní hmotu ponechávat bez zásahu, neboť rozměry dřeva a charakter nivy neumožňují jeho odplavení na velkou vzdálenost. Poznatky z výzkumu stability kotvených kmenů na řece Moravě mohou sloužit jako příklad pro úseky řek, kde je žádoucí zachovat dřevní hmotu v korytě i v blízkosti vodních staveb a intravilánu obcí.

Kmeny ležící v korytě tvoří příčné stupně zadržující sediment – to je častá funkce odumřelého dřeva v malých horských a podhorských tocích (foto: Pavel Kožený)

Umělé výhony zpevněné dřevními strukturami vytvářejí v korytě řeky vhodné mikrohabitaty (foto: Pavel Kožený)

VÝZKUM BIOTY A EKOSYSTÉMOVÝCH FUNKCÍ PRAMENIŠŤ Odbor se dlouhodobě věnuje zoologickému a ekologickému výzkumu pramenišť. Naše práce se zaměřuje na oligotrofní prameny s ohledem na vybrané skupiny bezobratlých (např. ploštěnky, mlže, chrostíky) nebo se zaměřením na živinovou bilanci organického materiálu (FPOM) v ročním cyklu nebo změny jakosti odtékající vody. V oligotrofních povodích může mít produkce detritu v prameništích význam i s ohledem na zásobení níže položených částí říční sítě potravními partikulemi. To má praktický dopad například na u nás kriticky ohrožené populace perlorodky říční nebo odnos nutrientů do říční sítě.

DLOUHODOBÁ ÚČAST V ZÁCHRANNÉM PROGRAMU PERLORODKY ŘÍČNÍ Od roku 2000 se podílíme na projektech spojených s ochranou posledních populací perlorodky říční v ČR. Vedeme strategický dlouhodobý monitoring chemismu vody hlavních lokalit. Pracovníci odboru připravili několik plánů péče ZCHÚ, kde je perlorodka hlavním předmětem ochrany, podíleli se také na textu nové etapy Záchranného programu vedeného AOPK ČR a spolupracují při návrhu nových ZCHÚ. Dále se účastníme výzkumu potravních vazeb jednotlivých vývojových stadií perlorodky, mapování výskytu druhu a provádíme výzkumy k jeho ochraně před nepříznivými antropogenními vlivy. Příkladem úspěšných aktivit bylo navržení a ověření účinnosti unikátních nízkozatěžovaných biologických rybníků pod ČOV v obci Zbytiny chránících nejpočetnější

Mladí jedinci perlorodky říční z odchovny na Blanici (foto: Ondřej Simon)

lokalitu perlorodky v ČR před haváriemi a eutrofizací. Jiným příkladem konkrétního úspěchu je zavedení realistického systému regulace splouvání, ohrožujícího biotop perlorodky v NP Šumava na základě našeho dlouhodobého monitoringu vlivu disturbancí. Aktuálně se v rámci konsorcia podílíme na řešení projektu OPŽP zaměřeného na ochranu perlorodky ve Vltavském luhu.

Kolonie perlorodky říční ve štěrkopískové lavici (foto: Ondřej Simon)

IMPLEMENTACE SMĚRNIC EU A PODPORA REPORTINGU Součástí činnosti odboru je podpora implementace směrnic Evropské unie, které se zabývají ochranou vod a vodních ekosystémů, a příprava podkladů pro pravidelné reportingové zprávy, které zasílá Česká republika Evropské komisi. Byly tak např. zpracovány podklady k implementaci Nitrátové směrnice (směrnice Rady 91/676/EHS) pro vymezení a následné revize zranitelných oblastí. Nejdůležitější směrnicí posledních let je z pohledu ochrany vod Rámcová směrnice pro vodní politiku EU (směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/60/ES). K její implementaci byl připraven návrh vymezení vodních útvarů povrchových vod, navržen systém hodnocení ekologického stavu vodních útvarů a byla též zajišťována účast expertů v evropské interkalibraci hodnotících systémů biologických složek ekologického stavu. V rámci výzkumného projektu MŽP byl ve spolupráci s Agenturou ochrany přírody a krajiny ČR zpracován Registr chráněných území, který je důležitou součástí Rámcové směrnice.

Vodní květ sinic na vodní nádrži Orlík – důsledek eutrofizace vod fosforem (foto: Pavel Rosendorf)

FOOTPRINT A STUDIE LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA) SE ZAMĚŘENÍM NA VODU Posuzování dopadů výrobků, služeb, procesů či organizace na životní prostředí se zvláštním zřetelem na sladkovodní zdroje představuje moderní komplexní směr ekologických studií. Tyto studie pomáhají zejména při stanovení velikosti a významu potenciálních dopadů na životní prostředí ve vazbě na vodu nebo při identifikaci možností snížení dopadů na vodní prostředí spojených s produktem v jednotlivých fázích jeho životního cyklu. Studie najdou využití také při rizikovém plánování ve vztahu k vodám na strategické úrovni, při optimalizaci řízení vodních zdrojů a zvyšování efektivity jejich využití na úrovni produktu či organizace. Neobejde se bez nich strategické plánování, stanovení priorit, návrh produktů či procesů a rozhodování o využití zdrojů vody stejně jako podávání zpráv o výsledcích stanovení environmentální, vodní či ekologické stopy. Metodologický základ pro tyto studie prochází bouřlivým vývojem a tyto studie mohou být realizovány na principech posuzování životního cyklu (LCA), ale i dalších metodických postupech – např. principu virtuální vody.

CO MŮŽE ODBOR NABÍDNOUT — posouzení aktuálního stavu vodního prostředí nebo společenstev vodních organismů včetně jejich záchranných programů, — navrhování koncepčních přístupů pro kontrolu, zlepšování stavu a zprůchodnění říční sítě ČR pro ryby a další vodní organismy, — komplexní studie zdrojů znečištění ve vybraných povodích a hodnocení jejich vlivu na vodní prostředí a biologické složky ekosystémů, — návrhy systému monitoringu vodního prostředí včetně hodnocení biologických a fyzikálně chemických složek stavu vodních útvarů, vodních toků a nádrží, — součinnost při přípravě plánů péče, naturových a biologických hodnocení týkajících se vodních ekosystémů, — navržení a realizaci sledování jakosti vody v chráněných územích nebo pod zdroji znečištění s ohledem na výskyt zvláště chráněných vodních organismů jako jsou raci, perlorodka říční a další mlži apod.

KONTAKTY — Vedoucí odboru aplikované ekologie Mgr. Pavel Rosendorf, tel.: 220 197 413, e-mail: [email protected] — Oddělení ekologie vodních organismů Ing. Jiří Musil, Ph.D., tel.: 220 197 542, e-mail: [email protected] — Oddělení ochrany vodních ekosystémů Mgr. Pavel Kožený, tel.: 220 197 265, e-mail: [email protected] — Oddělení speciální hydrobiologie a ekologie Mgr. Ondřej Simon, tel.: 220 197 365, e-mail: [email protected]