Sladkovodní bentické ekosystémy 2. Přednáška předmětu Bi9535 Bentické habitaty – habitaty den • Bentické řasy (i sinice) • cca 26 000 druhů • Časté drobné druhy • Dominantní skupiny: • Cyanophyta/Cyanobacteria • Chlorophyta • Bacillariophyta • Rhodophyta Formy řas v bentosu • Jednobuněčné přisedlé (Cymbella, Cocconeis, Synedra) i volné (Diatoma) • Vláknité přisedlé (Stigeoclonium) i volné (Phormidium) • Pseudoparenchymatické (Pleurocapsa, Heribaudinella, Hildenbrandia) • Přeslenitá – Batrachospermum • Pletivová - Chara Přisedlé rozsivky Přisedlé rozsivky Přisedlé rozsivky Přisedlé vláknitky Volné vláknité sinice Pseudoparenchymetické formy Přeslenitá stélka Pletivová stélka Vymezení bentosu • Bentos – organismy rostoucí u dna asociované se substrátem • Perifyton – všechny mikroskopické organismy na substrátě • Metafyton – organismy rostoucí u dna ve fotické zóně bez spojení se substrátem (spájivky Zygnema, Spirogyra, Mougeotia) • Půdní edafon – někteří fykologové ho považují jako součást perifytonu, souvislost se substrátem Metafytonové řasy - spájivky Metafytonové řasy - spájivky Metafytonové řasy - spájivky Typy habitatů den • Kámen – epilitické organizmy • Rostliny, řasy – epifytické organizmy • Písek – epipsamické organizmy • Anorganické nebo organické sedimenty – epipelické organizmy • Epipsamické a epipelické substráty – nestabilní, veliké pohyblivé rozsivky (Nitzschia), bičíkovci (Euglena) Epipelická pohyblivá rozsivka Pohybliví bičíkovci Význam bentických řas • Primární producenti • Chemicky modulují vodní ekosystém • Zvyšují distribuci NH[3 ] ^• Koloběh fosforu příjem HPO[4]^- • Stabilizace substrátu (Vaucheria, Chara) • Cladophora – vhodné prostředí, mikrohabitaty pro zoobentos Stabilizace substrátu Jak se od sebe odlišují Plankton a Bentos? • Bentos je druhově bohatší • Bentos roste rychleji • Kontroverzní taxony • Synedra • Rivularia vs. Gloeotrichia • Asterionella vs. Fragilaria • Přizpůsobení se konkrétní situaci v ekosystému Rozsivka Synedra Sinice Gloeotrichia Sinice Rivularia Populace a struktura společenstva • Biomasa • Taxonomické zastoupení • Chemicko-fyzikální parametry BIOMASA (µg cm^-2, mg cm^-2, cell cm^-2, µm^-3 cm^-2) • Chl a – nízké náklady, nevýhody: chromatická adaptace, nutriční limitace • C, N, P – nevýhoda: i neživé součásti • Sušina – nevýhoda: i neživé součásti • Počet buněk – nevýhoda: různé velikosti organizmů, konsenzus • Objem biomasy – časově náročné, vakuoly • Peak Biomass – dobrý indikátor potenciálu habitatu, nevýhoda: dlouhodobé pozorování Taxonomické zastoupení • Druhová bohatost • Početnost druhově specifických buněk • Objem druhově specifických buněk • Kvantifikace taxonomicky-specifických pigmentů • Autofototrofní indexy • Indexy diverzity • Indexy saprobity (Hindák 1978) • Semikvantitatívní metody (procentuální odhady) Chemicko-fyzikální parametry • Významní kovariace poměrů N:C a P:C • Kondice populace z poměru feofytin:chl a ^• Ozáření [I] µmol m^-2 s^-1 • Saturace – 100-400 µmol m^-2 s^-1 ^• Fotoinhibice – min-max 600-1200 µmol m^-2 s^-1 ^• Řasy pod ledem – 10 µmol m^-2 s^-1 • Teplota – optimum 10-24°C většina taxonů • Rozsivky, Xanthophyceae: 5-20°C • Zelené řasy: 15-30°C • Sinice: 20-35°C • Absence konzumentů: >40-55°C • Maximální teplota: 55-75°C • Druhová početnost narůstá ve směru: 0-25°C a klesá: >30°C ^ Funkce fytobentosu • Hrubá produkce biomasy • Čistá produkce biomasy • Fotosyntéza [• ]NO[3], NH[3], PO[4] • Teplota • Ozáření ^ – ATP, NADPH • Fixace uhlíku, tvorba aminokyselin, fotofosforylace • Hustota populace Měření fotosyntézy bentických řas • Příjem uhlíku ^14C • DO – rozpuštěný kyslík • pH [• ]Rozpuštěný CO[2] Rast populace a reprodukce • Podíl reprodukce • Podíl růstu • Podíl hrubého přírůstku • Podíl čistého přírůstku • Exponenciální růstová křivka • Respirace, příjem živin, aktivita enzymů Koncepční rámec pro ekologii fytobentosu • Různé ekologické teorie • Dominance výzkumu fytoplanktonu • Testování ekologických hypotéz na společenstvech fytobentosu (vyžaduje relativně krátký čas) • Modelový ekosystém • Populační biologie, koloběh látek, dynamika společenstev, kolonizace, sukcese… Prameniště • Konepce: disturbance, přístup ke zdrojům, kontrola spásáním • Geologie, klima • Topografie, sklon, vegetace, lidská činnost • Hydrologie • Kvalita vody • Řasy, bezobratlí • Ryby ^• Typické hodnoty pro prameniště: chl a < 80 g.m^-2, sušina <5 g.m^-2, konduktivita 106 µS cm^-1^ ^ ^ Společenstva pramenišť – časová distribuce • Stabilní spoločenstva rozsivkové: Achnanthidum, Cocconeis, Cymbella, Synedra, Navicula, Stigeoclonium • Stabilní sinicové: Phormidium, Homoeothrix, Vaucheria • Sezónní společenstva: Cladophora, Spirogyra, Chara, Draparnaldia, Batrachospermum, Gomphonema, Diatoma Společenstva pramenišť –prostorová distribuce • Mikrodistribuce: mikroprohlubně (Achnanthidium lanceolata), mikrovyvýšeniny (Fragilaria leptostauron) • Mesodistribuce: průtok, nízkoprůtokové - převážně vláknité řasy (Spirogyra, Oedogonium, Cladophora) • Makrodistribuce: regionální typy toků, geologie, environment Achnanthidium minutissimum Rozsivka Fragilaria Vláknitá řasa Oedogonium Sifonokladální řasa Cladophora Perifyton v stojatých vodách • Epilimnion – eulitorální zóna, vlnobití, rheofilové, epifyty, zelené vláknité řasy • Metalimnion • Hypolimnion – infralitorální zóna, nízká turbulence, nízké osvětlení, epipelické a epipsamické rozsivky a sinice Schematická struktura perifytonu Epilimnion • Dominantní taxony se sezónně mění (teplota, pokles hladiny, vlnobití) • Vysoká fluktuace teplot 0-20°C • Vláknité řasy: Cladophora, Ulothrix, Oedogonium, Bangia… • Rozsivky: Cocconeis pediculus, Diatoma vulgare, Gomphoneis olivacea, Cymbella prostrata, Rhoicosphenia curvata… • Sinice: Chamaesiphon incrustans, Fischerella muscicola, Lyngbya diguetii… Vláknitá řasa Ulothrix Ruducha Bangia Rozsivka Diatoma Rozsivka Rhoicosphaenia Sinice Chamaesiphon incrustans Sinice Fischerella muscicola Vláknitá sinice Lyngbya Hypolimnion • Stabilní prostředí, fluktuace teplot minimální: 1-8°C • Epipelické rozsivky: Amphora ovalis, Diploneis petersenii, Fragilaria construens, Navicula tenuicephala… • Sinice: Calothrix, Tolypothrix, Hapalosiphon pumilis, Nostoc… Rozsivka Amphora ovalis Rozsivka Diploneis Rozsivka Fragilaria construens Sinice Calothrix Sinice Tolypothrix Sinice Hapalosiphon Mokřady • Řasové společenstva mokřadů • Epipelon • Plokon – krusty řas • Epifyton • Epibryon – rašeliniště • Metafyton – tvořený vznášejícími se vláknitými řasami • Fytoplankton – jenom v mokřadech s návazností na velké jezera Primární produkce řas v mokřadech ^• Sladkovodní epipelon – 0,1-29 g m^-2 rok^-1 ^• Sladkovodní epifyton – 2-85 g m^-2 rok^-1 ^• Sladkovodní metafyton – 12-1119 g m^-2 rok^-1 ^• Epipelon v Tundře – 4-10 g m^-2 rok^-1 ^• Brakický (mořský) epipelon – 28-151 g m^-2 rok^-1 ^• Sladkovodní fytoplankton – 1-380 g m^-2 rok^-1 ^• Fytoplankton rašeliniště – 5-32 µg dm^-3 h^-1^ Dynamika ekosystému mokřadů • 3 základní stadia • Otevřené • Suché • Uzavřené/Klidové • Jezerní/Vodní Děkuji za pozornost