Sladkovodní bentické ekosystémy Ústav botaniky a zoologie Přírodovědecká fakulta Masarykova Univerzita v Brně 2. Přednáška předmětu Bi9535 Bohuslav Uher 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 Cymbella Přisedlé rozsivky Cocconeis Přisedlé rozsivky Synedra Přisedlé vláknitky Volné vláknité sinice Phormidium Pseudoparenchymetické formy Pleurocapsa 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 Zygnema 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 Nitzschia Pohybliví bičíkovci Euglena Význam bentických řas •Primární producenti •Chemicky modulují vodní ekosystém •Zvyšují distribuci NH3 •Koloběh fosforu příjem HPO4- •Stabilizace substrátu (Vaucheria, Chara) •Cladophora – vhodné prostředí, mikrohabitaty pro zoobentos • Stabilizace substrátu Vaucheria 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 V bentosu Radiální forma v planktonu Sinice Gloeotrichia 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 •NO3, NH3, PO4 •Teplota •Ozáření – ATP, NADPH •Fixace uhlíku, tvorba aminokyselin, fotofosforylace •Hustota populace • Měření fotosyntézy bentických řas •Příjem uhlíku 14C •DO – rozpuštěný kyslík •pH •Rozpuštěný CO2 • 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 • 1.Otevřené 2.Suché 3.Uzavřené/Klidové 4.Jezerní/Vodní • Děkuji za pozornost