Ekologický monitoring. povrchových vod. Biologický monitoring tekoucích vod. Ekologický monitoring. Biomonitoring. Biomonitoring

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Katedra zdravotního a ekologckého nženýrství Ekologcký montorng Požadavek Rámcové směrnce o vodní poltce ES 2000/60/ES Ekologcký montorng povrchových vod Ekologcký stav = vyjádřením kvalty struktury a funkce vodních ekosystémů spojených s povrchovým vodam Základní složky kvalty Bologcké Hydomorfologcké Chemcké (fyzkálněchemcké) Mgr. Gabrela Šťastná Ph.D. podpůrný charakter pro hodnocení bologcké složky ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Katedra zdravotního a ekologckého nženýrství Bomontorng Bologcký montorng tekoucích vod Bomontorng Dstrbuce organsmů v toku Hydrologe hloubka rychlost doba zdržení Cheme vody Bologcké společenstvo ph rozpuštěný kyslík žvny nerozpuštěné látky toxcké látky netoxcké látky Ekomorfologe dostupnost habtatů stablta dna a břehů charakter podkladu 1

2 Dstrbuce organsmů v toku Bomontorng Bondkátor je organsmus, podle jehož výskytu na určtém stanovšt se dokládá (ndkuje) specfcká vlastnost prostředí úzká ekologcká valence & známá přsedlí nebo málo pohyblví hojné druhy a nenáročný odběr vzorků propracovaná taxonome dlouhověkost Indkační skupny organsmů Indkační skupny organsmů Skupna organsmů Řasy Makrofyta Časové Prostorové Skupna organsmů Časové Prostorové dnytýdny m2 Řasy dnytýdny m2 Makrofyta několk 100 m2 Pobřežní vegetace desetletí km2 Pobřežní vegetace desetletí km2 měsíce rok měsíce rok Ryby km2 celé povodí Ryby km2 celé povodí Indkační skupny organsmů Indkační skupny organsmů Skupna organsmů Časové Řasy dnytýdny Makrofyta Prostorové Skupna organsmů Časové Prostorové m2 Řasy dnytýdny m2 Makrofyta Pobřežní vegetace desetletí km2 Pobřežní vegetace desetletí km2 měsíce rok měsíce rok Ryby km2 celé povodí Ryby km2 celé povodí 2

3 Indkační skupny organsmů Skupna organsmů Časové Prostorové Řasy dnytýdny m2 Makrofyta Pobřežní vegetace desetletí km2 měsíce rok Ryby km2 celé povodí vdět pouhým okem žjí v těsné blízkost dna omezená pohyblvost různé požadavky na prostředí různá ctlvost vůč vlvům ntegrují envronmentální vlvy závslost na charakteru podkladu sezónní výskyt Červ Pjavce Stylara lacustrs Helobdella sp. Glossphona complanata Tubfex tubfex Lumrculus varegatus Erpobdella octoculata Mlž Sphaerum corneum Planorbs corneus Plž Uno pctorum Margartana margartfera Ancylus fluvatls Radx ovata Dressena polymorpha Vvparus vvparus 3

4 Pavouc Korýš Agyroneta aquatca Asellus quatcus Gammarus lacustrs Dolomedes fmbratus Hydrachna sp. Onscus asellus Chrostíc Anabola sp. Chrostíc Hydroptla sp. Larvy vodního hmyzu Brouc Dytscus sp. Dvoukřídlí Hemerodroma sp. Larvální stáda vodního hmyzu Dvoukřídlí Ceratopogondae Brouc Elms aenea Chrostíc Lmnephlus sp. Vážky Lestes sp. Chrostíc Rhyacophla sp. Ploštce Nepa cnerea Brouc Orectochlus vllosus Dvoukřídlí Culcdae Dvoukřídlí Dcranota sp. Jepce Ephemera sp. Brouc Aclus sp. Dvoukřídlí Chronomdae Dvoukřídlí Smulum sp Střechatky Sals fulgnosa Chrostíc Brachycentrus sp. Pošvatky Perla margnata Dvoukřídlí Tpula sp. Hstore Vodní hmyz Ploštce Sgara sp. Brouc Dytscus crcumcnctus Brouc Elms aenea Ploštce Nepa cnerea Brouc Halplus sp. Ploštce Ilyocors cmcodes Ploštce Gerrs sp. 4

5 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Katedra zdravotního a ekologckého nženýrství Vzorkovací metody Ekologcká kvalta Bologcký montorng ODBĚR Semkvanttatvní odběr Kvanttatvní odběr Vlv kvalty vody Obnova drft Odběr vzorku stanovení úseku Odběr vzorku Pro stanovení celkové ekologcké kvalty toku je nutné odebírat vzorky z nejrůznějších botopů Charakterstcký úsek Odběrový úsek Odběrová místa Odběr vzorku semkvanttatvní Odběr vzorku kvanttatvní za normálního vodního stavu (Q270d) pro semkvanttatvní a kvanttatvní odběr se používají ruční sítě (ČSN EN 27828) vlastní odběr metoda kck samplng 5

6 Odběr vzorku vlv chemcké kvalty Odběr vzorku vlv chemcké kvalty unformní habtat pro kolonzac obchází problém s nevhodností substrátu uložení vzorkovačů a jejch postupné odebírání ovlvnění kolonzace: roční doba zrntostní frakce Odběr vzorku vlv chemcké kvalty Odběr vzorků obnova po narušení = kolonzace Cesty kolonzace: z horní část po proud = drft z blízkého okolí přlétnutím z vajíček Narušení kolonzace: ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Katedra zdravotního a ekologckého nženýrství Drft Poproudový transport allochtonního materálu a vylétávajících dospělců (= Surfacedrft) Poproudový transport bentckých organsmů (= True drft) roční období moblta druhů průtok morfologe nad a pod stupeň narušení Bologcký montorng ZPRACOVÁNÍ Constant drft Catastrophc drft Behavoral drft 6

7 Zpracování vzorku Zpracování vzorku na lokaltě organsmy částečně vybrány a fxovány 4% formaldehydem v laboratoř po 24 hodnách přefxování ethanolem měkkýš, korýš lépe hned 70% ethanol subsamplování: náhodné vybrání buněk mnmálně 300 jednců dopočet do 100 buněk PočetVybranýchOrgansmů TO 100 PočetVybranýchBuněk %OM náhodné vybrání buněk ¼ vzorku tj. 9 buněk # OrganmsMssed. 100 TotalOrgansmsFound ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Katedra zdravotního a ekologckého nženýrství Zpracování vzorku v laboratoř Determnační klíče Určení do co nejnžší taxonomcké úrovně Říše Anmala Kmen Arthropoda Třída Insecta Řád Coleoptera Čeleď Dytscdae Rod Dytscus sp. Druh Dytscus margnals Vyhodnocení Základní charakterstky a ndexy Bologcký montorng VYHODNOCENÍ Vyhodnocení základní charakterstky a ndexy Počet taxonů (druhů) Zdravé prostředí více druhů jeden druh domnantní a více doprovodných přítomnost vzácných druhů Narušené prostředí málo druhů tolerantní druhy Počet jednců abundance Narušením zvyšuje se početnost tolerantních Referenční společenstvo Ekologcké skupny W Zs Potravní preference Preference rychlostí Preference habtatu Zonace H Zk S F R P So Sledované společenstvo W Zs H Zk S F R P So 7

8 Vyhodnocení Základní charakterstky a ndexy Index dversty Předpoklad: Organcké zatížení Saprobní ndex ASPT ndex RETI ndex Nenarušená společenstva více druhů (ne vždy např. olgotrofní prameny) Stres Morfologcká degradace Organcké znečštění pokles dversty & mzí ctlvé druhy & pokles vyrovnanost X roste abundance tolerantních Kyselé a toxcké vlvy pokles dversty & abundance X vzrůst vyrovnanost Preference vůč habtatům Preference vůč rychlostem proudění Obecná degradace Index dversty Potravní preference Vhodné pro: toxcké a fyzkální narušení; změny na jedné lokaltě v čase Index dversty Botcké ndexy Botcké ndexy hodnotí lokaltu na základě kombnace ndkační hodnoty druhů nebo skupn druhů a rozmantost společenstva Zahrnuje: počet druhů druhovou pestrost vyrovnanost skupny bezobratlých jsou různě ctlvé na znečštění a s jeho zvyšováním postupně ubývá méně tolerantních skupn se vzrůstajícím stupněm znečštění klesá bohatost (počet systematckých skupn) společenstva. ShannonWenerův ndex s H hodnocení znečštění (především organckého) pro hodnocení ekologcké kvalty toku Průměrové a tabulkové n n ln n n 1 (Odum, 1977) Saprobní ndex Saprobní ndex s S s h h 1 s 1 kde: s je ndvduální saprobní ndex h je stupeň hojnost tého druhu (Marvan, 1969; ct. Sládeček a kol., 1981) 8

9 ASPT ndex ASPT ndex Taxon Každé čeled se přřadí ndkační hodnota Ctlvější = vyšší ASPT = součet / počtem skórujících čeledí EPHEMEROPTERA Caendae PLECOPTERA Nemourdae TRICHOPTERA Rhyacophldae, Polycentropdae, Lmnephldae Ztrácí se ndvdualta jednotlvých druhů / čeledí GASTROPODA Nertdae, Vvpardae, Ancyldae TRICHOPTERA Hydroptldae BIVALVIA Unondae CRUSTACEA Corophdae, Gammardae ODONATA Platycnemddae, Coenagrondae ASPT ndex 6 RETI ndex Skóre EPHEMEROPTERA Sphlonurdae, Heptagendae, Leptophlebdae, Ephemerelldae, Potamanthdae, Ephemerdae PLECOPTERA Taenopterygdae, Leuctrdae, Capndae, Perloddae, Perldae, Chloroperldae HETEROPTERA Aphelocherdae TRICHOPTERA Phryganedae, Molandae, Beradae, Odontocerdae, Leptocerdae, Goerdae, Lepdostomatdae, Brachycentrdae, Sercostomatdae CRUSTACEA Astacdae ODONATA Lestdae, Agrdae, Gomphdae, Codulegasterdae TRICHOPTERA Psychomydae, Phlopotamdae Taxon HETEROPTERA Mesoveldae, Hydrometrdae, Gerrdae, Nepdae, Naucordae, Notonectdae, Pledae, Corxdae COLEOPTERA Halpldae, Hygrobdae, Dytscdae, Gyrndae, Hydrophldae, Clambdae, Heloddae, Elmnthdae, Dryopdae, Chrysomeldae, Curculondae TRICHOPTERA Hydropsychdae DIPTERA Tpuldae, Smuldae PLATHELMINTHES Planardae, Dendrocoeldae EPHEMEROPTERA Baetdae Saldae HIRUDINEA Psccoldae GASTROPODA Valvatdae, Hydrobdae, Lymnaedae, Physdae, Planorbdae, Sphaerdae HIRUDINEA Glosphondae, Hruddae, Erpobdelldae CRUSTACEA Aselldae DIPTERA Chronomdae Olgochaeta Skóre Vychází z potravní orentace nalezených organsmů 5 RETI gs xy sh m gc af pf ot n n gs gs nxy nsh n xy n sh nm n gc naf n pf not seškrabávač (grazers and scrapers), požírač dřeva (xylophagous taxa), rozmělňovač (shredders), napchovač (mners), sběrač (gatrs/collectors), aktvní flrtátoř (actve flter), pasvní fltrátoř (passve flter), ostatní (other feedng types) 1 Víceparametrcké ndexy Indexy podobnost BIBI Rozdíly mez společenstvy srovnává základní atrbuty společenstva hodnotí zdraví a kvaltu společenstva Hodnocení celkový počet taxonů počet taxonů Ephemeroptera počet taxonů Plecoptera počet taxonů Trchoptera procentuelní zastoupení nejpočetnějšího taxonu Stav 2325 Výborný (Excellent) 1922 Dobrý (Good) 1418 Střední (Far) 913 Špatný (Poor) 58 Velm špatný (Very poor) Jaccardův ndex: o j d P J Sörensenův ndex: So 2o100 j d Sokalův ndex: s Pv p 1 p k 2 j bere v úvahu početnost (abundanc) (Kokeš, Vojtíšková, 1999) 9

10 Moderní přístupy hodnocení Metody hodnocení vycházející z požadavků Směrnce 2000/60/ES Dosažení dobrého ekologckého stavu Srovnáním s referenčním lokaltam nezatížené, č mnmálně zatížené AQEM Přrozený stav Neovlvněný Postupný vývoj, antropogenní známky PERLA místně specfcký přístup AQEM stresor specfcký přístup A Není totožný Comprehensve Method to Assess European Streams Usng Benthc Macronvertebrates, Developed for the Purpose of the Water Framework Drectve Pozorování Stávající stav Referenční stav Výsledek antropogenních aktvt Přírodě blízký stav, mnmální antropogenní zatížení Porovnání s REFERENČNÍM STAVEM Reference: PERLA proměnných prostředí AQEM typ toku Cílový stav Dosažtelný komproms mez požadavky na užívání a ochranou vodního toku Predkční systém PERLA program HOBENT Metody hodnocení vycházející z požadavků Směrnce 2000/60/ES B ndex Parametry prostředí: Vzdálenost od pramen Nadmořská výška Spád Šířka toku Hloubka toky Rychlost proudění Podklad Vyjadřuje podobnost sledovaného společenstva od referenčního Hodnoty blízké 1 přírodní, nenarušený Se vzdáleností od 1 roste narušení 10

11 AQEM Různé typy toků různá společenstva 28 typů toků zařazení do ekologckého stupně (pomocí klíčových ndexů) Cíle AQEM: klasfkace a zařazení toků do 5 ekologckých tříd kvalty nformovat o příčnách možné degradace Stávající stav Index 1 (např. počet EPT taxonů) Index 2 (např. dversta podle Smpsona) Index 3 (např. % pastevců) Index 4 (např. saprobní ndex) Index 5 (např. % org. preferující prostředí ltorálu) Seznam taxonů Třída ekologckého stavu Referenčn í stav Index 1 Index 2 Index 3 Index 4 Index 5 Defnce ekologckého stavu dle směrnce 2000/60/ES Referenční podmínky Seznam taxonů Referenční podmínky Třída kvalty pro modul organckého zatížení Třída ekologckého stavu Třída kvalty pro modul morfologcké degradace Velm dobrý Žádné č velm malé odchylky od RP Dobrý Malé odchylky od RP Střední Střední odchylky od RP Poškozený Defnce ekologcké kapacty EQR = Znčený Referenční bologcká hodnota Defnce ekologcké kapacty v souladu se směrncí 2000/60/ES Kapacta = schopnost snášet narušení Velm dobrý Referenční Užtný potencál Dobrý Cílový Odolnostní potencál Střední Vratné narušení resstence reslence Vyčerpání kapacty = nevratné narušení Poškozený Znčený Zjštěná bologcká hodnota } Nevratné narušení 11

12 Defnce ekologcké kapacty v souladu se směrncí 2000/60/ES Rapd boassessment Beckův ndex Velm dobrý Kapacta na dlouhodobá akutní narušení Spodní hrance ekologcké kapacty Kapacta na akutní narušení Dobrý hrance střednípoškozený stav Střední Presence/ absence Nulová kapacta, nutné zlepšení PoškozenýEkologcká kapacta } Ekologcký defct, nutné zlepšení = rozdíl mez touto hrancí a aktuálním stavem Znčený Rapd boassessment Rapd boassessment ISOPODA Aseldae 8 AMPHIPODA Gammardae 4, Taltrdae 8 EPHEMEROPTERA Baetdae 4, Baetscdae 3, Caendae 7, Ephemerreldae 1, Ephemerdae 4, Heptagendae 4, Leptophlebdae 2, Metretopoddae 2, Olgoneurdae 2, Polymtarcydae 2, Potamanthdae 4, Sphlonurdae 7, Trcorythdae 4 ODONATA Aeshndae 3, Calopterygdae 5, Coenagrondae 9, Cordulegastrdae 3, Corduldae 5, Gomphdae 1, Lestdae 9, Lbelluldae 9 Macromdae 3 PLECOPTERA Capndae 1, Chloroperldae 1, Leuctrdae 0, Nemourdae 2, Perldae 1, Perloddae 2, Pteronarcydae 0, Taenopterygdae 2 MEGALOPTERA Corydaldae 0, Saldae 4 TRICHOPTERA Brachycentrdae 1, Glossosomatdae 0, Helcopsychdae 3, Hydropsychdae 4, Hydroptldae 4, Lepdostomatdae 1, Leptocerdae 4, Lmnephldae 4, Molanndae 6, Odontocerdae 0, Phlopotamdae 3, Phryganedae 4, Polycentropdae 6, Psychomydae 2, rhyacophldae 0, Sercostomatdae 3 LEPIDOPTERA Pyraldae 5 DIPTERA Athercdae 2, Blepharcdae 0, Ceratopogondae 6, Chronomn 8, ost. Chronomdae 6, Dolchopoddae 4, Empddae 6, Ephydrdae 6, Psychoddae 10, Smuldae 6, Muscdae 6, Syrphdae 10, Tabandae 6, Tpuldae 3 COLEOPTERA Dryopdae 5, Elmdae 4, Psephendae 4 Tab. Hodnocení kvalty vody pomocí botckého ndexu (Hlsenhof 1987) Botcký ndex Kvalta vody Vynkající Velm dobrá Dobrá Far Farly poor Špatná Velm špatná Montorng v městském odvodnění Stupeň organckého znečštění Bez zjevného organckého znečštění Možné lehké organcké znečštění Some org. pollu. Organcké znečštění Farly sgnfcant org. pollut. Výrazné organcké znečštění Velm výrazné organcké znečštění Těžké organcké znečštění Montorng v městském odvodnění Tab. 1: Vztah pozorovaných efektů pod OK a příčn narušení společenstva makrozoobentosu (BWK Materalen, 2003) Vlv zaústění prvků městského odvodnění Nad a v různé vzdálenost pod zaústěním Vyhodnocení jako narušení: 20% druhů 30% jednců 1 a více eudomnantních č 3 a více domnantních druhů se nepřekrývá Hledání příčny: Efekt = velm významný vlv = významný vlv Eroze Kolmatace dna Černé zbarvení spodků kamenů Přírůstek celkového počtu jednců Úbytek celkového počtu jednců Úbytek počtu druhů Přírůstek nespecfckých (tolerantních) druhů Přírůstek podílu sběračů a fltrátorů Úbytek podílu drtčů Úbytek podílu spásačů Úbytek lmno až rheophlních druhů Přírůstek rheophlních a rheobontních druhů Přírůstek preference habtatu pelál a partkulárního organckého materálu Přírůstek preference habtatů lthal a akal chemcké zatížení = žádný nebo bezvýznamný vlv? = vlv nejstý Příčna zatížení nerozp. hydraulcké látkam zatížení Rychlost znovuosídlení 12

13 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Katedra zdravotního a ekologckého nženýrství Montorng v městském odvodnění Efekt = velm významný vlv = významný vlv chemcké zatížení Přírůstek Dugesa gonocephala Úbytek Ancylus fluvatls Přírůstek Olgochaeta Úbytek Olgochaeta Úbytek Gammarus sp. Úbytek Baets rhodan Úbytek Rhthrogena semcolerata Úbytek Leuctra sp. Úbytek Nemourdae Úbytek Elms sp. Úbytek Rhyacophla fascata Úbytek Sercostoma personatum Úbytek Slo pallpes Úbytek Smuldae Úbytek Chronomdae Přírůstek Chronomdae????? = žádný nebo bezvýznamný vlv? = vlv nejstý Příčna zatížení nerozp. hydraulcké látkam zatížení?? Rychlost znovuosídlení nízká nízká střední střední nízká? nízká nízká nízká Děkuj za pozornost gabrela.stastna@fsv.cvut.cz 13