Vývoj fytoplanktonu VD Nové Mlýny

Transkript

1 Vývoj fytoplanktonu VD Nové Mlýny Jiří Heteša & Petr Marvan Dolní Věstonice červen 2009

2 Historie vzniku nádrží Koncepce vodohospodářských úprav na jižní Moravě vznikala v 50. letech minulého století. Jeho realizaci podpořily tři hlavní ekonomické záměry: - zabezpečení vody pro velkoplošné závlahy -zabránění škodlivým záplavám v inundační oblasti dolní Dyje - nadlepšení nízkých průtoků na dolním toku Dyje Projekt vzbudil velký rozruch zejména mezi ekology, kteří poukazovali na trvalé zatopení unikátního krajinného komplexu lužního lesa a nesmírně cenných a nenahraditelných ekotopů. Poukazováno bylo i na rizika, které s sebou projekt přináší, zejména v kumulaci odpadních vod přinášených všemi přítoky, otevření krajiny větru, zarůstání nádrží a vzniku líhnišť komárů. Zpochybněny byly retenční možnosti soustavy a její schopnost ochránit krajinu před velkými povodňovými vlnami. Přes tyto námitky byl projekt prosazen politickou silou. Hlavní ekonomický záměr velkoplošné závlahy smetla ze scény po změně režimu neviditelná ruka trhu. Potvrdily se obavy ze znečištění nádrží, které s sebou přineslo masové úhyny ryb. Nepotvrdila se obava ze zarůstání. Záplavám nezabránila retenční schopnost nádrží, ale především regulace řek Dyje a Moravy a využití níže ležícího lužního lesa a luk jako suchého poldru. Mezi klady, které nádrže přinesly, můžeme počítat výrazné zlepšení čistoty vody na dolní Dyji a bohaté rekreační využívání nádrží pro vodní sporty. Tyto možnosti dosud kraji chyběly Velkým nedostatkem je každoroční vznik silného vodního květu sinic, který možnosti rekreace silně omezuje

3 Mapa VD Nové Mlýny

4 VD Nové Mlýny základní parametry Název nádrže Dolní Mušovská Věstonická Novomlýnská Přítoky Dyje Jihlava Svratka - Objem vody v mil. m3 Průměrná hloubka v m Zatopená plocha v km2 Průměrná doba zdržení ve dnech 6,9-11,5 19,6-33,3 25,2 94,4 1,6 2,2 2,0 3,2 1,65 4,9 4,31 5,23 9,80 10,41 15,27 19,27 5,5 9,1 5,4 9,2 7,0 26,2

5 Přehled vodohospodářských úprav, výstavby a provozu VD Nové Mlýny 1973 Dokončena úprava Dyje v úseku N.Mlýny- Břeclav 1983 nádrž: - dokončeno opevňování abrazí poškozených břehů nádrž: - zkušební napuštění nádrže na kótu 171,5 m -vkvětnu havárie hlavní a části bočních hrází (abrazí) po větrné smršti, poté téměř úplné vypuštění nádrže Dolní nádrž (1800 ha) - budování hrází a přelivného objektu 1975 začátek stavby a nádrže 1984 nádrž: - v lednu hromadný úhyn rybí obsádky 250 t v důsledku znečištění nádrž: - zahájení oprav poškozených hrází 1977 stavba lagun u nádrže 1987 nádrž: - Zlepšení kvality vody v důsledku zahájení zkušebního provozu ČOV v Pernhofenu 1978 nádrž (500 ha): - pokusné napuštění - úhyn rybí obsádky v důsledku znečištění 1979 nádrž: - trvalé napuštění - v prosinci snížení hladiny o 1 m 1980 nádrž: - dokončení stavby lagun 1981 nádrž: - úhyn 34,6 t ryb v důsledku znečištění nádrž (1000 ha): - dokončení stavby 1982 nádrž: - dodatečné opevnění abrazí poškozených břehů u Pasohlávek - úhyn 24,2 t ryb v důsledku znečištění Dolní nádrž: - zahájení stavby 1988 nádrž: - další zlepšení kvality vody v důsledku uvedení ČOV v Pernhofenu do trvalého provozu nádrž: - dokončení oprav hrází a napuštění na provozní hladinu Dolní nádrž: - dokončení stavby a napuštění nádrže 1989 nádrž: - další zlepšení kvality vody díky zahájení provozu 2. stupně v ČOV v Pernhofenu 1992 nádrž: - zahájen trvalý provoz 2. stupně čištění na ČOV v Pernhofenu 1995 nádrž: - snížení hladiny o 85 cm pro stavbu ostrovů Dolní nádrž: - snížení hladiny o 85 cm pro stavbu ostrovů 1996 nádrž: -začátek stavby ostrovů pro biokoridor

6 Pro účely prezentace nebylo možno zpracovat celý rozsáhlý materiál protokolů z analýz vzorků, které byly na horní nádrži odebírány na 11 lokalitách, na prostřední na 4 a na dolní také na 4. Proto byly použity vždy jen vzorky, odebírané u výpustního zařízení na hlavní hrázi jednotlivých nádrží. Složení fytoplanktonu na těchto lokalitách se co do abundance jednotlivých taxonomických skupin řas mohlo v některých případech dosti výrazně odlišovat od stavu na ostatních lokalitách, což se potvrdilo zejména na členité horní nádrži

7 Fytoplankton Nové Mlýny 1978 Zahájení ověřovacího provozu horní zdrže (konec srpna až začátek září) V té době přinášela Dyje množství kokálních zelených řas řádově tisíce buněk v 1 ml vody V nádrži se vytvořilo velmi silné vegetační zbarvení přes b/ml s převládajícími zelenými řasami (40%) a rozsivkami (37%) Následoval silný rozvoj filtrujícího zooplanktonu, který téměř zcela zlikvidoval fytoplankton Na zimu byla nádrž vypuštěna a nové napouštění započalo v květnu 1979 V průběhu let bylo v planktonu horní nádrže zjištěno téměř 400 druhů řas a sinic; přitom nejpočetněji zastoupenou skupinou byly zelené kokální řasy (asi 35 % druhů)

8 Fytoplankton horní n. N.Mlýny Fytoplankton horní n. N. Mlýny 1979 Při napouštění v květnu se kvantita FP držela na nízkých stavech do 5000 b/ml, ale začátkem června začala rychle narůstat až k b/ml při dominanci Aphanizomenon flos-aquae. b/m l měsíce CYAN CHLC+V CRYP+D BACP BACC OSTA V červenci byla kvantita FP nejvyšší při dominanci Aphanizomenon flos-aquae, kokální i bičíkatých zelených řas, z rozsivek pak Aulacoseira granulata v. angustissima. Objevují se též kryptomonády: Rhodomonas lacustris, Cryptomonas marssonii, C. erosa, C. rostratiformis, Chroomonas caudata. V srpnu nastupuje nová vlna Aulacoseira granulata v. angustissima, téměř mizí Aphanizomenon a celkově poklesá kvantita FP V září už jsou kvantity FP minimální

9 Vývoj fytoplanktonu horní nádrže probíhal od eutrofie k polytrofii až hypertrofii vdůsledku silného znečištění, přinášeného řekou Dyjí. Prakticky již brzy po napuštění nádrž neustále balancovala na pokraji zhroucení aerobního režimu. Na tuto skutečnost jsme ve svých zprávách neustále upozorňovali.

10 Fytoplankton horní n. N. Mlýny Fytoplankton horní n. N.Mlýny 1980 K silnějšímu rozvoji FP došlo v průběhu dubna po opětovném zvýšení hladiny. Dominoval Stephanodiscus hantzschii V květnu se přechodně objevil Aphanizomenon flos-aquae b/ml CYAN CHLC+V CRYP+D BACP BACC OSTA V červnu přicházejí se svým maximem kryptomonády současně s nástupem kokálních zelených řas V červenci přichází nová vlna Stephanodiscus hantzschii a dále narůstá kvantita kokálních zelených řas Intenzivní růst kvantity FP pokračuje ve všech skupinách i v srpnu (kromě kryptomonád) při zachování dominance červencových druhů V druhé polovině září množství FP rychle klesá měsíce

11 Po celé sledované období si podržel nejvýznamnější postavení mezi primárními producenty horní nádrže fytoplankton. Zvýšené organické zatěžování horní nádrže se projevilo trvalým vegetačním zbarvením vody, vyvolaným silným rozvojem rozsivek a kokálních zelených řas. nádrž v r fungovala jako kontinuální kultivační jednotka, v jejíž podélné ose dochází v důsledku nedokonalého promíchávání k postupnému narůstání produktu, tj. fytoplanktonu. Hlavním producentem kyslíku v horní nádrži byl v období fytoplankton. Fototrofní produkce kyslíku stačila krýt jeho potřebu na rozkladné procesy ve vegetačním období téměř na celé ploše horní nádrže.

12 Fytoplankton Nové Mlýny 1981 Fytoplankton a Prostřední VD N.Mlýny b/ml lokality a měsíce CYAN CHLtr+CON CHLC+V CRYP+D BACC OSTA Jarní FP je zastoupen hlavně rozsivkami (Stephanodiscus hantzschii) a zelenými kokálními řasami (Chlorella sp., Monoraphidium spp.div.) Po květnovém poklesu se abundance FP dostává v červnu na původní úroveň a dominují v něm sinice Chroococcus dispersus v. minor + Pseudanabaena limnetica, z rozsivek Stephanodiscus, ze zelených řas celá řada druhů, zejména Chlorella a Scenedesmus acuminatus. V dalších měsících pokračuje růst abundance FP ve všech dosavadních skupinách, při čemž dosavadní dominantní druhy přetrvávají Vodní květ se ukáže jen jednou druhem Aphanizomenon flos-aquae v nízké kvantitě. Ani Aulacoseira granulata nedosáhla v tomto roce vyšších hodnot Celkově však abundance FP převýšila hodnoty předešlých let.

13 Fytoplankton N.Mlýny 1982 Fytoplankton VD Nové Mlýny b/ml CYAN CHLtrich CHLC+V CRYP+D BAC OSTA lokality a měsíce Silné vegetační zbarvení vody přetrvává i v obou následujících letech; ve srovnání s r dochází však k určitým změnám v poměrném zastoupení jednotlivých komponent. Z nich nejsilnější tendenci k postupnému poklesu vykazují zelené řasy, naproti tomu vzrůstá zastoupení rozsivek a sinic. Při tom se na složení FP stále výrazněji podílejí vláknité a koloniové typy, z rozsivek zejm. Aulacoseira granulata, ze sinic Pseudanabaena limnetica, Planktothrix agardhii, Microcystis incerta a Aphanizomenon flos-aquae tedy druhy odolávající žíru filtrátorů. V létě se místy objevuje vodní květ, kromě r. Aphanizomenon též Microcystis aeruginosa a druhy rodu Anabaena. Vysokou kvantitu si drží i drobná sinice Choococcus dispersus v. minor.

14 Fytoplankton VD Nové Mlýny 1983 Fytoplankton VD Nové Mlýny b/ml CYAN CHLC+V CRYP+D BAC OSTA lokality a měsíce Charakteristika rozvoje fytoplanktonu je obdobná, jako v předchozím roce. Vysokou kvantitu sinic zabezpečují drobné buňky Chroococcus dispersus v. minor a Pseudanabaena limnetica, zástupci vodního květu se objevují jen v nevelkém množství. Ani rozsivka Aulacoseira granulata nedosáhla vyšší abundance, dominantní je především Stephanodiscus hantzschii, mezi zelenými řasami drobná Chlorella sp.

15 Fytoplankton VD Nové Mlýny 1984 Fytoplankton Nové Mlýny b/ml CYAN CHLC+V CRYP+D BAC OSTA lokality a měsíce Vývoj v r byl výrazně ovlivněn hromadným úhynem ryb v zimě 1983/84. Po jarní vlně rozvoje centrických rozsivek (již v březnu, nezachyceno v grafu) dochází v dubnu k trvalému podstatnému snížení množství fytoplanktonu, v němž na horní nádrži v dubnu vystupují ve větším množství kryptomonády, jimž vyhovuje vysoký obsah organických látek ve vodě. V létě se kvantita fytoplanktonu na horní nádrži zvedá v důsledku rozvoje vodního květu Aphanizomenon flos-aquae, který však na prostřední nádrži vodní květ nevytvořil. Zde stále mezi sinicemi převládají Chroococcus dispersus v. minor a Pseudanabaena limnetica, k nimž přistupuje silnější rozvoj kokálních zelených řas i rozsivek. Abundance fytoplanktonu se však stále drží pod hranicí b/ml na obou nádržích.

16 Sinicový vodní květ Aphanizomenon flos-aquae se v období prosadil jen lokálně v dolní a střední části horní nádrže, skoro vůbec se ne vyskytoval ve střední nádrži a byl vždy doprovázen vegetačním zbarvením drobných nanoplanktonních řas. Prudký zlom ve vývoji fytoplanktonu představuje rok 1984 po úhynu rybí obsádky v lednu. V létě se ujal dominantního postavení vodní květ Aphanizomenon flos-aquae, který ve střední a dolní části horní nádrže vytvářel prakticky monokulturu, zatím co v horní části přetrvávalo společenstvo kokálních zelených řas, bičíkovců a rozsivek. Kvantita nanoplanktonních řas byla v tomto roce podstatně nižší, neboť se přemnožil filtrující zooplankton v důsledku úhynu obsádky planktofágních ryb

17 Hromadný úhyn rybí obsádky na horní zdrži, leden 1984 Prim produkce, obr 2

18 Hromadný úhyn rybí obsádky na horní zdrži, leden 1984 Prim. Produkce obr. 3

19 Hromadný úhyn rybí obsádky na horní nádrži v lednu 1984 byl opravdovou ekologickou katastrofou. Asanace nádrže probíhala celé jaro za vzrušených debat odborníků i laické veřejnosti. Šetření jednoznačně prokázalo, že byla způsobena vypouštěním odpadních vod z továrny na výrobu kyseliny citronové v rakouském Pernhofenu, odkud se přes potok Pulkava a řeku Dyji tyto vody hromadily v horní nádrži. V zimním období pak při zamrzlé nádrži a neustávajícím rozkladu velkého množství organických látek došlo pod ledem k vyčerpání kyslíku a udušení ryb. Na zesilování zátěže se podílely i sedimenty uložené původně ve výústní trati Dyje. Metan tvořící se v sedimentech odtrhával s povrchu dna škraloupy neprohnilého detritu, které plavaly jako pleuston na hladině a byly proudem zanášeny dále do nádrže. Správa nádrže se tomu pokoušela zabránit nornou stěnou.

20 Norná stěna na Dyji při ekologické havárii na Pulkavě

21 Obě nádrže (horní a střední) představují vlastně vyhnívací (oxidační) nádrže, v nichž probíhá samočisticí proces biochemické oxidace organických látek Přetížení horní nádrže odpadními vodami vedlo v lednu 1984 ke zhroucení ekosystému nádrže, vzniku úplné anaerobie a totálnímu úhynu rybí obsádky o hmotnosti cca 250 t Stejná anaerobie se objevila pod ledem horní zdrže i vzimě , což vedlo k opětovnému úhynu rybí obsádky, která se tu vytvořila během vegetačního období v r Protože to však byl jen zlomek biomasy předchozího roku, nevzbudil úhyn tak velkou pozornost. Řadu týdnů po úhynu rybí obsádky počátkem roku 1984 měla nádrž saprotrofní charakter. V menší míře platilo totéž i o prostřední nádrži, zatěžované nedostatečně vyčištěnými odpadními vodami brněnské aglomerace a cukrovary na řece Svratce

22 Fytoplankton Nové Mlýny 1985 Fytoplankton VD Nové Mlýny b/ml CYAN CHLC+V CRYP+D BAC OSTA lokality a měsíce Nízké stavy fytoplanktonu se udržují na obou nádržích i v dalších dvou letech (pod b/ml). Sinice jsou v tomto roce v silné depresi, náznak vodního květu na horní nádrži v červenci (Aphanizomenon flos-aquae), jinak jsou reprezentovány převážně Pseudanabaena limnetica a Phormidium sp. Mezi rozsivkami dominuje Stephanodiscus hantzschii. Poměrně značnou abundanci vykazují zelené kokální řasy s dominantní Chlorella sp., která však v důsledku malých rozměrů svých buněk nepředstavuje dominanci v biomase.

23 Fytoplankton Nové Mlýny 1986 Fytoplankton VD Nové Mlýny b/ml CYAN CHLC+V CRYP+D BAC OSTA lokality a měsíce Fytoplankton horní nádrže setrvává v hluboké depresi po celý rok. Stále tu přetrvává vliv úhynu rybí obsádky, v důsledku čehož přemnožení filtrátoři úspěšně likvidují všechny drobné zástupce fytoplanktonu. Zato na polovypuštěné prostřední nádrži byl rozvoj fytoplanktonu silný, zejména v květnu, kdy dominovaly zelené kokální řasy s vůdčími rody Desmodesmus, Scenedesmus, Westella, Monoraphidium, Coelastrum a Actinastrum. Silněji byl zastoupen i rod Chlamydomonas zejména v červnu. V sinicích dominuje zřetelně Pseudanabaena limnetica, v rozsivkách Stephanodiscus hantzschii a Aulacoseira granulata.

24 Fytoplankton Nové Mlýny b/ml CYANO CHLOROkok CHLOROmon CRYPTO BACILL OSTATNÍ 22.IV 30.VI 31.VII 27.VIII 21.X lokality V tomto roce byla uvedena do provozu ČOV v Pernhofenu, což se velmi zřetelně projevilo poklesem přiváděného znečištění. V horní nádrži dochází k postupnému růstu účasti rozsivek při pokračujícím poklesu abundance zelených řas. Dominantou letního fytoplanktonu se stává Skeletonema potamos, druh u nás dosud jen ojediněle pozorovaný. Ustoupil Aphanizomenon a byl opětně nahrazen Pseudanabaena limnetica. Ve střední nádrži je na jaře i v létě dominantní Stephanodiscus hantzschii, k němuž v létě přistupuje i zde Skeletonema potamos, mezi sinicemi Pseudanabaena limnetica a Planktothrix agardhii, mezi zelenými řasami neregistrujeme významně dominantní druh.

25 Fytoplankton Nové Mlýny CYANO CHLOROkok CHLOROmon CRYPTO b/ml BACILL OSTATNÍ 27.IV 24.V 5.VII 12.IX lokality V tomto roce nebyla střední nádrž na plné provozní hladině, neboť se stále ještě opravovaly poškozené hráze. Na jaře dominovaly v obou nádržích centrické rozsivky druhem Stephanodiscus hantzschii. V květnu nastoupila na horní n. Pseudanabaena limnetica a kokální zelené řasy, na střední prakticky jen kokální zelené řasy. Červenec je ve znamení velmi nízké abundance fytoplanktonu bez výrazných dominancí, zato v září je ve znamení mimořádné abundance Pseudanabaena limnetica na obou nádržích, k níž na horní n. přistupují ještě Planktothrix agardhii, Aphanizomenon issatschenkoi a Anabaena solitaria, z kokálních zelených řas Chlorella a Tetrastrum, objevují se též kryptomonády. Na střední nádrží přistupuje v sinicích též Phormidium sp.

26 Fytoplankton Nové Mlýny 1989 b/ml CYANO CHLOROkok CHLOROmon CRYPTO BACILLARIO OSTATNÍ Dolní Dolní Dolní Dolní Dolní Dolní 19.IV 29.V 27.VI 17.VII 17.VIII 2.XI lokality Tento rok jsme již mohli sledovat všechny tři nádrže. Na horní nádrži byl FP téměř po celý rok pod tlakem filtrujících perlooček držen v nízké abundanci. Nejvyšší kvantity dosahoval FP na dolní nádrži v létě při kulminaci vodního květu s Aphanizomenon flos-aquae a Microcystis aeruginosa. nádrž představovala přechod mezi oběma krajními. Píky filtrátorů zooplanktonu korespondovaly s deprsemi FP, zejména v květnu na horní a dolní nádrži. Jarní měsíce byly opět ve znamení dominance rozsivek, jmenovitě Stephanodiscus hantzschii, v prostřední se vyskytla ve větším množství sinice Dactylococcopsis smithii, dále Phormidium tenue a Pseudanabaena limnetica. Po červnovém poklesu sinic se do popředí dostaly kokální zelené řasy, v červenci a srpnu dominovaly jednoznačně sinice vodního květu. V říjnu již byl FP velmi slabý.

27 Fytoplankton Nové Mlýny 1990 b/ml CYANO CHLOROkok CHLOROmon CRYPTO BACILLARIO OSTATNÍ Dolní Dolní Dolní Dolní Dolní Dolní 28.IV 23.V 20.VI 16.VII 13.VIII 17.IX lokality Po jarním rozsivkovém píku na všech nádržích (Stephanodiscus hantzschii) došlo v dubnu k výraznému poklesu abundance FP. Červnové oživení bylo důsledkem rozvoje kokálních zelených řas. V červenci se již prosadily sinice VK (Aphanizomenon flos-aquae, Microcystis aeruginosa, Anabaena flos-aquae), které přetrvaly až do září. Nízká abundance FP v červnu na dolní nádrži byla výsledkem silného tlaku filtrujících perlooček. V červenci se opět objevilo větší množství kryptomonád (Cryptomonas spp. div., Rhodomonas pusilla).na dolní nádrži v srpnu a září vodní květ sinic zcela potlačil ostatní zástupce FP. Rozsivky se v letních měsících objevovaly ve větším množství jen na střední nádrži Stephanodiscus hantzschii a Skeletonema potamos.

28 Fytoplankton Nové Mlýny 1991 b/ml CYANOPHYTA CHLOROkok CHLOROmon CHRYSO CRYPTO BACILLARIO OSTATNÍ Dolní Dolní Dolní Dolní 10.IV 20.V 24.VI 29.VII lokality V tomto roce již nebyl dokončen celý cyklus odběrů. Vodní květy sinic nastoupily velmi pozdě, až v červenci (Aphanizomenon flos-aquae, Microcystis aeruginosa). V jarních měsících kromě rozsivek (Stephanodiscus sp.) to byly hlavně kokální zelené řasy (zejména Chlorella sp.) a trochu i zlativky (Chrysococcus spp.div.). Skeletonema potamos se objevila až v červenci na prostřední nádrži, stejně jako Aulacoseira granulata. V červnu výrazněji přibylo zelených bičíkovců na prostřední a dolní nádrži Chlamydomonas spp.div, Pteromonas angularis, ale v červenci již prakticky zmizeli.

29 nádrž NM, výpusť, Aphanizomenon b/ml roky

30 nádrž NM, výpusť, Microcystis b/ml roky

31

32 Předcházející graf dobře dokumentuje rozdílnost ve složení fytoplanktonu v podélné ose protáhlé horní nádrže a zlepšující se kyslíkové poměry od vstupu Dyje do nádrže až k hlavní hrázi

33 Fytoplankton horní nádrže

34 Fytoplankton střední nádrže

35 Obě předchozí mikrofotografie z téměř stejného data dokumentují rozdílnost druhového složení fytoplanktonu obou nádrží: na horní nádrži kokální zelené řasy, centrické rozsivky a kryptomonády na střední nádrži penátní rozsivky, převážně Nitzschia fruticosa.

36

37 Z porovnání množství a druhového složení fytoplanktonu na jednotlivých místech odběru vyplývají značné rozdíly nejen v podélné ose horní nádrže, ale i v příčném směru, přestože nádrž má silně protáhlý tvar s poměrně málo členitou břehovou linií. Lze předpokládat, že přítoková voda vytváří v nádrži zkratový proud, držící se zhruba starého koryta řeky Dyje a oddělující tak od sebe jednotlivé zátoky s omezenou výměnou vody a odlišně se vyvíjející planktonní biocenózou

38

39 Nádrže výrazně ovlivnily hydrochemické i hydrobiologické poměry na řece Dyji pod nádržemi již v prvých letech po napuštění. Zřetelné rozdíly jsme zaznamenali i mezi poměry na staré řece, meandrující v zástinu lužního lesa, a nové řece, jejíž napřímený tok procházel otevřenou krajinou.

40 Primární produkce fytoplanktonu na horní a střední nádrži v r. 1981

41 Hrubá primární produkce planktonu obou nádrží byla vysoká, ale od hladiny ke dnu prudce klesala, protože vegetační zákal byl velmi hustý a jím vyvolané samostínění bylo silné. Kompenzační bod ležel zpravidla mezi horizonty 0,5 1,0 m a odtud směrem ke dnu již dýchání převládalo nad fotosyntézou

42

43

44

45

46

47