Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. Dynamika vodních květů sinic Plumlovské vodní nádrže DIPLOMOVÁ PRÁCE

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zoologie, rybářství, hydrobiologie a včelařství Dynamika vodních květů sinic Plumlovské vodní nádrže DIPLOMOVÁ PRÁCE Vedoucí práce: Ing. Radovan Kopp, Ph.D. Vypracovala: Lucie Straková

2 Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Dynamika vodních květů sinic na Plumlovské vodní nádrži vypracovala samostatně a dle pokynů vedoucího diplomové práce. Použita byla jen literatura uvedená na konci práce. V Brně, dne 23.března 2006 podpis.. 2

3 Touto cestou bych chtěla poděkovat vedoucímu diplomové práce Ing. Radovanu Koppovi, Ph.D. za odborné vedení, cenné rady a připomínky při řešení diplomové práce. Dále děkuji rodičům za umožnění studia a podporu při něm. 3

4 Annotation: This student thesis is dealing with the problems of seasonal dynamics of phytoplankton community in the Plumlov reservoir in Moravia. Samples of water were sampled at three localities in one week intervals. The project was lead from May to October of year All samples were fixed by Lugol solution for the later quantitative and qualitative analysis of fytoplancton in the laboratory. Evaluating of basic physicochemical parameters was done to complete the problematic. The content of water dissolved oxygen, percentage of oxygen saturation, water temperature, ph and water conductivity were measured to characterize better the water conditions at every single locality. This season was dramatically cooler, that s why it is interesting to compare it with previous ones. There were mainly diatoms (Cyclotella, Asterionella, Navicula, Nitzschia, Fragilaria) and green algae (Pediastrum, Scenedesmus, Coleastrum, Oocystis) in the reservoir to the half vegetative season. Mass development cyanobacteria starts in August (sample ) and cyanobacteria stayed dominant to the end of September. In the samples prevail genus Microcystis (M. aeruginosa). 4

5 OBSAH: 1. Úvod.7 2. Literární přehled Charakteristika Plumlovské vodní nádrže Historie Poloha Vegetace Horniny a reliéf Podnebí Půdy Technické údaje Zařazení sinic a řas Biologie sinic Charakteristika nejdůležitějších rodů sinic vodních květů Podmínky vzniku vodního květu Dynamika vodních květů sinic Vliv sinic na fyzikálně chemické parametry vody Biologické látky produkované sinicemi Metody kvantitativního stanovení fytoplanktonu Možnosti omezení rozvoje vodního květu Cíl Metodika Charakteristika sledovaných lokalit Plumlovské vodní nádrže Odběr vzorků, determinace a sledování základních fyzikálně chemických parametrů Výsledky práce a diskuze Základní fyzikálně chemické parametry Koncentrace rozpuštěného kyslíku Teplota vody ph vody Měrná vodivost (konduktivita) vody Chemická analýza vody Obsah amonných iontů ( NH 4 ) ve vodě

6 5.2.2 Obsah dusitanů ( N NO 2 ) Obsah dusičnanů ( N NO 3 ) Celková koncentrace fosforu ( Pc ) Alkalita kyselinová neutralizační kapacita ( KNK ) Stanovení chemické ( CHSK 5 ) a biochemické spotřeby kyslíku ( BSK 5 ) Změny ve složení fytoplanktonu Koncentrace chlorofylu a Celková biomasa vodního květu Závěr Použitá literatura Přílohy..49 6

7 1. ÚVOD: Voda je nenahraditelnou složkou životního prostředí a součástí veškerého života na Zemi. Opakovanými nešetrnými zásahy člověka do přírody došlo k narušení ekologické stability vodního prostředí. Do vody se dostává velké množství látek, které společně s dalšími faktory vytváří ideální podmínky pro zvýšení nárůstu biomasy řas a sinic. Současně jsou potlačeny ostatní konkurenční druhy. Při nadměrné primární produkci dominantních druhů nestačí ostatní organismy vše zkonzumovat a dochází k rozkladu nezpracované biomasy a následně k celkovému zhoršení kvality vody. Vlivem tohoto rozkladu a následným uvolňováním cyanotoxinů jsou postiženy zejména vodárenské nádrže sloužící k různým účelům (např. jako zdroj pitné vody a rekreace) Toto téma se stává aktuální hlavně v letních měsících, kdy je primární produkce fytoplanktonu nejvíce patrná ve formě vodního květu. Problému nadměrného rozvoje vodních květů sinic je v dnešní době věnována stále větší pozornost, poněvadž může ovlivnit nejen produkci ryb, ale také zdraví dalších zvířat a obyvatel. Zlom v řešení této problematiky ve světě nastal pravděpodobně kolem roku 1966 kdy proběhla Konference o problémech eutrofizace v Paříži. 7

8 2. LITERÁRNÍ PŘEHLED: 2.1 Charakteristika Plumlovské vodní nádrže : Historie Stavba byla zahájena v r a trvala s přerušením během I. světové války až do roku 1933, kdy byla poprvé naplněna vodou Poloha Údolní nádrž se nachází v katastru obce Mostkovice. Tato obec je asi 6 km východně od města Prostějov ve středu Moravy. (V letech byly Mostkovice místní částí Prostějova. Od roku 1991 jsou opět samostatnou obcí). Nádrž byla postavena na řece Hloučela, ta pramení na Drahanské vrchovině, Prostějov míjí a městem protéká jen její rameno Mlýnská strouha. Východně od Prostějova se do ní vlévá říčka Romže. Nad přehradou leží ještě Podzámecký rybník. Nadmořská výška je 225 m. Nádrž leží v severní části Hornomoravského úvalu, na úpatí Drahanské vrchoviny, v rovině, která se nazývá Haná na 49 stupni severní zeměpisné šířky a 17 stupni východní zeměpisné délky Vegetace Vyskytuje se zde téměř výhradně 2. bukovo dubový vegetační stupeň. Krajinný ráz je setřen prakticky úplným odlesněním, dnešní biota je silně ochuzená. Netypickou část dnes tvoří dubohabřiny, acidofilní a teplomilné doubravy. V současnosti zcela dominuje orná půda, zachovány jsou jen fragmenty vlhkých luk a travnatých lad, z lesů jen drobné akátiny Horniny a reliéf Charakteristické jsou rozsáhlé, často mírně ukloněné plošiny kryté spraší, spočívající na vápnitém, mořském, zčásti i nevápnitém limnickém neogénu, který se však na povrchu 8

9 uplatňuje jen nepatrně. Okrajově vystupují břidlice a granodiorit. Aluvia toků vyplňují nivní hlíny. Reliéf je tvořen sprašovou pahorkatinou, celkově ukloněnou od západu k východu. Výšková členitost je maximálně 30 až 70m Podnebí Je přechodné, mezi východoevropským vnitrozemským a západoevropským přímořským. Dle Quitta leží celé území v oblasti teplé s mírnou zimou. Uplatňuje se zde mírný srážkový stín Drah.vrchoviny. Průměrná roční teplota je 8,5 C, srážky za rok 577mm Půdy Zcela dominují černozemě na spraších, podél řek černice. V okolí Mostkovic přechod do hnědozemí. (CULEK,1996) Technické údaje Jedná se o poměrně ojedinělou stavbu francouzského typu. Stavbě předcházela důkladná projekční činnost pro zabránění jakémukoliv neštěstí nebo katastrofě. Její hladina měří cca 60 hektarů a maximální hloubka se pohybuje mezi metry. Zadržuje až čtyři a půl miliónu metrů krychlových vody, která pak přepadem odtéká k Prostějovu. Výškový systém místní: Tok: Hloučela, km Příslušnost nádrže k VH soustavě: Moravní Provoz: Povodí Moravy, s.p. - závod Horní Morava Účel nádrže: snížení povodňových průtoků, akumulace vody pro trvalé zajištění minimálního průtoku, zajištění odběru povrchové vody z toku pod přehradou, případné provizorní zásobování Prostějova pitnou vodou, rekreace, rybí hospodářství, výroba el. energie 9

10 v malé vodní elektrárně Uvedení do provozu: 1932 Nádrž Stálé nadržení: mil. m m n.m. Zásobní prostor: mil. m m n.m. Ochranný prostor ovladatelný: mil. m m n.m. Ochranný prostor neovladatelný: mil. m m n.m. (max. hladina) Celkový objem: mil. m 3 Zatopená plocha: 68 ha Hráz Typ: zemní sypaná, návodní jílové těsnění Kóta koruny: m n.m., šířka koruny: 6.0 m Délka hráze v koruně: m, výška nade dnem: 17.0 m Hydrologické údaje Číslo hydrologického pořadí: Plocha povodí: km 2 Prům. dlouhodobý roční průtok: 0.53 m 3 /s Q 100 ovlivněný: 39.9 m 3 /s Minimální odtok MQ: m 3 /s Neškodný odtok: 12.0 m 3 /s Přehrada dnes slouží k rekreačním účelům koupání, rybaření a vodním sportům a je rovněž vyhledávaným místem k odpočinku a rekreaci lidí ze širokého okolí. Od 50. let jsou na jejích březích stavěny chaty, rekreační střediska, později byl vybudován i areál autokempinku Žralok pod Plumlovským zámkem z let

11 2.2 Zařazení sinic a řas Sinice (Cyanophyta, Cyanobacteria) jsou nejstarší organismy s fotosyntézou rostlinného typu. Dříve byly zahrnovány mezi řasy, avšak pro podstatné rozdíly v anatomii buňky i v metabolismu jsou nyní považovány za samostatné rostlinné oddělení. Vývojově stojí přibližně napůl cesty mezi baktériemi a ostatními kmeny řas (KOPP, 2004). Pro jejich složité začlenění se o ně zajímá hned několik vědních oborů. Říše: Prokaryota Oddělení: Bacteria (Eubacteria) - bakterie Oddělení: Cyanobacteria (Cyanophyta) - sinice Třída: Cyanophyceae Říše: Eukaryota Oddělení: Rhodophyta - ruduchy Oddělení: Dinophyta (Dinoflagellata) - obrněnky Oddělení: Cryptophyta - skrytěnky, kryptomonády Oddělení: Chromophyta - hnědé řasy Třída: Chrysophyceae - zlativky Třída: Prymnesiophyceae (Haptophyceae) Třída: Bacillariophyceae - rozsivky Třída: Phaeophyceae (Fucophyceae) - vlastní hnědé řasy Třída: Xanthophyceae (Tribophyceae, Heterokontae) - různobrvky Třída: Raphidophyceae (Chloromonadophyceae) - chloromonády Třída: Eustigmatophyceae 11

12 Oddělení: Euglenophyta - eugleny, krásnoočka Oddělení: Chlorarachniophyta Oddělení: Chlorophyta - zelené řasy Třída: Prasinophyceae (Micromonadophyceae) Třída: Chlamydophyceae Třída: Chlorophyceae - zelenivky Třída: Pleurastrophyceae Třída: Ulvophyceae Třída: Zygnematophyceae (Conjugatophyceae) - spájivky Třída: Charophyceae - parožnatky 2.3 Biologie sinic Cyanobakterie se podle fosilních nálezů objevily asi před 3 až 2,5 miliardami let, před 2 miliardami let dokonce byly dominující skupinou organismů na Zemi. Pravděpodobně se významně podílely na vytváření kyslíkaté atmosféry na této planetě. Stavbou buňky jsou sinice gramnegativní bakterie, takže mají pevnou buněčnou stěnu tvořenou mureinem a kyselinou diaminopimelovou, která se nebarví barvivem dle Grama. Na povrchu často některé sinice slizovatí. Pod buněčnou blanou se nachází fotosyntetické membrány zvané thylakoidy, v nichž jsou uloženy pigmenty, tj.chlorofyl a, β-karoten a xantofyly (echinenon, myxoxanthofyl, zeaxanthin). Výslednou barvu buňky určuje poměr červeného (c-fykoeritrinu) a modrého (c-fykocyaninu) pigmentu. Barevný odstín je charakteristický pro jednotlivé druhy, ale mění se i podle složení světla a vlivem výživy. Tato vlastnost se nazývá chromatická adaptace. Asimilačním produktem je sinicový škrob (a 1,4 glukan). Sinice nemají morfologické jádro, jaderná hmota je v buňce soustředěna do nukleoplazmatické oblasti a je zde jen jedna kruhová molekula DNA. 12

13 Některé druhy sinic se přizpůsobily planktonnímu způsobu života vytvářením plynných váčků tzv. aerotopů, které jim umožňují vznášení u hladiny. Kromě vegetativních buněk se u sinic vyskytují také různé heterocyty, jež slouží k fixaci molekulárního dusíku a akinety k překonávání nepříznivých podmínek. Tvar i rozměry těchto útvarů jsou důležitým diagnostickým znakem. Sinice se živí většinou autotrofně, ale jsou schopné i heterotrofního způsobu výživy. Jejich fotosyntéza je převážně rostlinného typu, ale v anaerobních podmínkách mohou některé druhy jako zdroj elektronů využít místo vody H 2 S (potom se v jejich buňkách ukládá síra). Rozmnožování je u sinic nepohlavní a to prostým zaškrcením a dělením buněk, fragmentací stélky nebo tvorbou akinet (KOPP, 2004). Velikost buněk sinic je obvykle 1-10 mikrometrů. Cyanobakterie jsou organismy velmi přizpůsobivé a odolné, schopné přežít i v extrémních podmínkách po celém světě. Vyskytují se zejména ve vodním prostředí (ve sladké i slané vodě), na povrchu vlhké půdy a skal. V tekoucích vodách žijí přisedle a ve stojatých se vznášejí ve vodním sloupci. V současné době je v celosvětovém měřítku registrováno okolo 2000 druhů sinic. 2.4 Charakteristika nejdůležitějších rodů sinic vodních květů Rod Microcystis Planktonní, kokální sinice s aerotopy (plynovými měchýřky) vyskytující se během celého vegetačního období. Tento rod tvoří kolonie, jejichž klidová stádia přetrvávají v bentosu. Kolonie jsou zprvu kulovité nebo mírně zploštělé, později zcela nepravidelné, laločnaté, někdy děrované, s hustě a nepravidelně uloženými kulovitými buňkami v homogenním, amorfním slizu, který je bezbarvý a bez patrných struktur. Větší kolonie mohou dosahovat makroskopických rozměrů (1-2 cm). Rod Microcystis zahrnuje přibližně 20 popsaných druhů, z nichž 6 je běžných v České republice (KOMÁREK, 1996). 13

14 Rod Aphanizomenon Výhradně planktonní sinice, tvořící jednotlivá nebo do svazečků paralelně sdružená vlákna, která mohou dosahovat makroskopických rozměrů (2 cm). Trichomy jsou přímé, mírně prohnuté nebo volně zprohýbané, bez slizu nebo jen s nepatrným slizem. Vegetativní buňky jsou cylindrické nebo soudečkovité, u některých druhů na koncích vláken zřetelně prodloužené a zúžené. Jsou bledě nebo intenzivně modrozelené po celé vegetační období s aerotopy, které však mohou i úplně chybět. Splynutím několika vegetativních buněk vznikají akinety, což jsou široce oválné buňky se zaoblenými konci, sloužící k rozmnožování. U většiny populací, především v podmínkách nedostatku dusíku, se vyskytují tlustostěnné, cylindrické nebo soudečkovité buňky se zaoblenými konci s téměř bezbarvým obsahem, zvané heterocyty. U populací žijících v prostředí bohatém na dusík mohou heterocyty chybět. (KALINA, 1994; KOMÁREK, 1996). Rod Aphanizomenon obsahuje 14 dobře definovaných druhů z nichž bylo v České republice zjištěno 7 (KOMÁREK, 1996). Rod Anabaena Rod tvořící přímá nebo zkroucená vlákna s aerotopy a slizovými obaly. Vodní květy tvoří výhradně druhy z podrodu Dolichospermum. Vegetativní buňky jsou kulovité, soudečkovité až cylindrické, většinou světle nebo tmavě modrozelené. Heterocyty se vyvíjejí přeměnou z vegetativních buněk, zpravidla ve větším počtu, v přibližně stejné velikosti jako buňky vegetativní. Akinety se vyvíjejí po obou stranách heterocytů nebo odděleně od nich. Ve zralém stavu jsou více než dvakrát větší než vegetativní buňky. Rod Anabaena je velmi variabilní, v současnosti zahrnuje z podrodu Dolichospermum přibližně 80 druhů. Z našeho území je známo 16 planktonních druhů způsobujících vodní květ (KOMÁREK, 1996). 2.5 Podmínky vzniku vodního květu Pojem vodní květ vyjadřuje stav, kdy dochází k masovému rozvoji koloniálních druhů sinic, které se shlukují v letních měsících u hladiny. 14

15 Díky schopnosti heterotrofní výživy patří mezi příčiny masového rozvoje sinic v první řadě množství rozpuštěných organických látek ve vodě. Většina sinic může přežívat i růst v opravdu širokém rozmezí koncentrací hlavních biogenních živin, a navíc absolutní požadavky se mohou lišit od kmene ke kmeni. (HELEGRAFF, 1993) Jedná se hlavně o biogenní prvky dusík a fosfor. Fosfor i dusík jsou životně důležité komponenty buněčných struktur všech žijících organismů a nezbytné zvláště pro energetické procesy a syntézy proteinů.(maršálek, 2002) Jsou přirozenou součástí všech ekosystémů, ale dnes je jich v přírodě nadbytek. Do vodních nádrží se dostávají hlavně smyvem ze zemědělských půd a z nedostatečně upravených odpadních vod. Některé druhy sinic mohou do svého těla akumulovat více dusíku a využít ho v období jeho nedostatku. Rody Aphanizomenon a Anabaena dokáží zase vázat přímo atmosferický dusík, a proto nejsou závislé na jeho obsahu ve vodním prostředí. (MARŠÁLEK, KERŠNER, MARVAN, 1996) Dalším významným faktorem je také vzájemný poměr těchto dvou prvků. Bylo zjištěno, že vodní květ se lépe rozvíjí pokud je hmotnostní poměr celkového fosforu k dusíku nižší (asi 29 : 1). Sinice mají také velice specifický vztah k mikroelementům. Zatímco měď a mangan jsou pro ně silně toxické v mikromolekulárních koncentracích, železo a molybden se jeví jako stimulátory jejich růstu. Železo podporuje fotosyntézu při slabých intenzitách světla a stimuluje fixaci dusíku, molybden zvyšuje fixaci uhlíku (RESSOM a kol., 1994). Na rozvoj vodního květu má vliv také hodnota ph a s ní související množství uhličitanů. Zeleným řasám je nejlépe přístupný volný oxid uhličitý, který se ve vodě vyskytuje hlavně při ph 4 7. Sinicím více vyhovuje alkalické prostředí (optimální je ph 7,5 9,5), kdy zároveň klesá hladina oxidu uhličitého. 15

16 Další důležitou podmínkou pro nárůst biomasy fytoplanktonu je teplota. Sinice v zimních měsících hibernují v dnových sedimentech ve formě akinet a pro jejich aktivaci je nutná určitá teplota. V literatuře je obvykle udávána minimální teplota pro u nás nejčastěji se vyskytující rody sinic C. U rodu Anabaena flos - aquae dochází k masovému rozvoji při dosažení teploty vody C, u Microcystis aeruginosa a při C a u Aphanizomenon flos aquae při C (HETEŠA A LOSOS, 1984). Cyanobakterie jsou velmi přizpůsobivé a byly pozorovány i při mnohem nižších teplotách. Pozitivně na růst sinic působí také ustálení teplotní stratifikace (letní stagnace). Nejdůležitějším faktorem pro rozšíření sinic je světlo. Požadavky sinic a řas se v tomto ohledu téměř neliší, ale sinice mají hned několik výhod v konkurenčních vztazích. Díky složení vedlejších pigmentů fykocyaninu a fykoerytrinu jsou schopné asimilace při různých světelných intenzitách. Mohou také zvýšit intenzitu fotosyntézy a mají nižší energetické požadavky. Některé populace se během vegetace adaptují na jiné světelné podmínky kolísáním obsahu chlorofylu i vedlejších pigmentů. Některé rody (např. Microcystis) vynikají produkcí ochranných pigmentů na bázi karotenoidů, které ochraňují buňky u hladiny. Sinice se dokáží bránit i fyzikálně chemickými mechanizmy. Plynové vakuolky- aerotopy jim umožňují obousměrný vertikální pohyb ve vodním sloupci a vznášení u vodní hladiny. Tato schopnost je označována anglickým výrazem buoyancy. Buoyancy je pozitivní a negativní. Pohybují se tak vždy do míst s optimálními podmínkami. Konkurenční schopnost sinic se projevuje také v dalších oblastech. Své konkurenty potlačují i produkty metabolismu, jež mají inhibiční účinek na růst řas a zanedbatelná není ani jejich rezistence k těžkým kovům a organickým polutantům (MARŠÁLEK, KERŠNER, MARVAN, 1996). 16

17 2.6 Dynamika fytoplanktonních společenstev Dynamika fytoplanktonu v nádrži je obvykle ovlivněna více faktory. Podle povahy vodního ekosystému, fyzikálně chemických parametrů a množství živin mohou dosáhnout dominantního postavení různé typy organismů. Na počátku vegetačního období je obvykle pozorována jarní dominance rozsivek s částečným zastoupením zelených řas. S nástupem nové biomasy primárních producentů se rychle snižuje obsah fosforu. Následně nastává fáze clear water, období kdy rozsivky a řasy téměř vymizí díky rozšíření zooplanktonu a sinice zatím ještě ve větším množství neosídlí horní vrstvy vodního sloupce. (MARŠÁLEK, MARVAN, GREGOR, ŠEJNOHOVÁ, HETEŠA, SADÍLKOVÁ, 2004). Délka trvání tohoto období je z velké části závislá na teplotě vody. K dalšímu rozvoji fytoplanktonu nejčastěji dochází v červnu nebo červenci. Za příznivých podmínek (viz.výše) se snižuje druhové zastoupení fytoplanktonu a převládají sinice. Ty mohou zůstat dominantní skupinou až do konce letního období, kdy dochází k jejich poklesu vlivem nízkých nočních teplot. V této fázi se v nádrži obvykle opět prosazují rozsivky a zelené řasy. 2.7 Vliv sinic na fyzikálně chemické parametry vody Negativním faktorem zvýšeného výskytu sinic je narušení kyslíkového režimu. Při hladině se fotosyntetickou činností vytvářejí podmínky přesycené kyslíkem a narůstá ph. Během dne sice autotrofní fytoplankton kyslík produkuje, v nočních hodinách však v důsledku jeho respirační aktivity dochází k úbytku rozpuštěného kyslíku. Ve vodě pak zejména v ranních hodinách vzniká anoxické prostředí nepřijatelné pro ostatní organizmy (KOČÍ, BUKHARD, MARŠÁLEK, 2000 převzato z Kromě neustálého úbytku obsahu kyslíku ve středních vrstvách vody dochází k akumulaci živných látek, výskytu sirovodíku, iontů čpavku, železa a manganu. To znamená degradaci kvality vody, hygienických a estetických podmínek a následného využití vody (BULÍČEK a kol., 1977). 17

18 2.8 Biologické látky produkované sinicemi Cyanobakterie produkují do svého okolí velké množství látek. Tyto biologicky aktivní látky mají výrazný vliv na ostatní organismy. Patří mezi ně oligosacharidy, aminokyseliny, organické kyseliny, peptidy, hormony, enzymy, antibiotika, polysacharidy a toxiny. Sinice mohou způsobovat také pachy a pachutě. Toxiny sinic (cyanotoxiny) jsou látky sekundárního metabolismu, tedy látky, které nejsou využívány organismem pro jeho primární metabolismus. Srovnáváme-li je s ostatními přírodními toxiny, jsou toxičtější než toxiny vyšších rostlin a hub a zároveň méně toxické než bakteriální toxiny (MARŠÁLEK A TURÁNEK, 1996 in Maršálek, 1996). Podrobný výzkum cyanotoxinů se rozvíjí teprve v posledních 8 10 letech, přestože otravy zvířat po požití vodního květu jsou známé už z 19. století. Sinice své metabolity do okolí aktivně nevylučují, k jejich uvolnění dochází hlavně při narušení buněčné struktury - buňky lyzují a jejich obsah se vylévá do vody. Zároveň dochází ke kyslíkovému deficitu. Tento stav může způsobit i nešetrný zásah člověka. Rozmanité množství cyanotoxinů se v dnešní době rozděluje dle jejich biologické aktivity na neurotoxiny, hepatotoxiny, cytotoxiny, embryotoxiny, dermatotoxiny, genotoxiny a mutageny, imunotoxiny, imunomodulatory. Biologická aktivita může být u některých toxinů smíšená. Je také možné použít rozdělení cyanotoxinů podle chemické struktury nebo typů molekul na cyklické a lineární peptidy, alkaloidy a lipopolysacharidy. Nejdůležitější toxiny sinic: Neurotoxiny a paralytické toxiny blokují přenos nervových vzruchů blokací Na kanálů. Způsobuje akutní otravy vodního ptactva. Producenty jsou například rody Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria. Hepatotoxiny způsobují poškození tkáně jater i jiných životně důležitých orgánů. Nejznámější z nich je Microcystin LR, jehož producentem je rod Microcystis. Právě pro koncentraci tohoto toxinu je stanoven v povrchových vodách přesný limit, tak aby nebylo ohroženo zdraví obyvatel. (Tyto limity vydává Světová zdravotnická ofganizace WHO). 18

19 Prymnetoxiny rozkládají krevní buňky (nebezpečné zejména pro ranná vývojová stádia obojživelníků) a pro svůj baktericidní a fungicidní účinek jsou zajímavé pro farmakologii. Embryotoxiny nepříznivě ovlivňují růst a vývoj nejen rybích embryí a plůdků, ale i lidského plodu. (Nadějná spolupráce v této oblasti se rozvíjí ve spolupráci s Veterinární a farmaceutickou univerzitou v Brně). Imunotoxiny, imunomodulátory a imunosupresory mohou u sensitivních jedinců vyvolat alergické reakce a oslabení imunitního systému, které se projeví zesláblostí až malátností. Nejohroženější jsou děti a nemocí oslabení jedinci. Dermatotoxiny vyvolávají podráždění kůže, vyrážky, záněty spojivek a po požití záněty v trávicím traktu. Producenty jsou opět běžně se vyskytující rody Anabaena a Aphanizomenon. Genotoxiny a mutageny jsou silně karcinogenní. Lipopolysacharidy nejspíše způsobují puchýře, otoky a podráždění žaludku. Sinice produkují také širokou skupinu látek s cytotoxickými a cytostatickými účinky (Bláha, Maršálek, 1999). Proto jsou často zařazovány mezi organismy biotechnologicky nadějné z pohledu farmaceutických výzkumů (MARŠÁLEK, BLÁHA, LUKEŠOVÁ, LEO, v tisku). U některých cytotoxinů byly objeveny i protinádorové účinky. Pachy a pachutě způsobené sinicemi představují problém především z hlediska hygienických požadavků při úpravách pitné vody. Kromě ekologie jsou často právě cyanotoxiny závažným důvodem k řešení problému nadměrného rozvoje vodních květů ve vodních nádržích. Sinice a řasy mohou mít i pozitivní význam. Nejznámější je jejich využití ve farmaceutickém průmyslu. Ze sladkovodních řas se vyrábí vitamíny a doplňky výživy. Rozsivky se využívají jako absorbční i filtrační materiál. V zemědělství se zase využívají chaluhy a hnědé řasy jako hnojivo a krmivo. Extrakcí ruduchových stélek se získává agar (gelová hmota ke kultivaci mikroorganismů). V Asii jsou zúrodňovány rýžové plantáže přidáním sinic, které fixují dusík. Díky obsahu minerálů a vitamínů jsou řasy stále častěji zařazovány i do jídelníčku lidí (MARŠÁLEK, KERŠNER, MARVAN, 1996). 19

20 2.9 Metody kvantitativního stanovení fytoplanktonu Množství vyprodukované biomasy rozhodujícím způsobem ovlivňuje kvalitu vody v toku či nádrži a je tak nepostradatelným faktorem určujícím možnosti jejího využití k různým vodohospodářským účelům (KERŠNER, 1996). Kvantifikace sinic je vždy spojena s několika problémy. Největším úskalím je interpretace vzorků. Složitost situace je dána především širokým spektrem metod, které každá laboratoř používá. Aby mohla být kvantifikace považována za objektivní, je nutné držet se standartních postupů a použité metody specifikovat. Pro hodnotné výsledky jsou důležité informace o počtu jedinců, počtu buněk v jedinci a o rozměrech buněk. Z toxikologického hlediska jsou nejhodnotnější data o objemové biomase fytoplanktonu (MARŠÁLEK, 1999). Mikroskopické počítání organismů U nás nejpoužívanější metoda kvantifikace jednobuněčných a jednoduchých koloniálních organismů založená na počítání mikroorganismů v počítacích komůrkách Burker nebo Cyrus. Tyto klasické metody se navzájem odlišují způsobem zahušťování. Obvykle užívaná centrifugace má stejně jako sedimentace nebo membránová filtrace určité nevýhody. Při vyšších otáčkách (přes 2000 za minutu) dochází k narušování buněčných struktur jemných bičíkovců, při nízkých zase není zaručeno, že se ve špičce centrifugační zkumavky kvantitativně zkoncentrují drobnobuněčbé organismy (do 2µm, pikoplankton). Pro organismy s hmotností pod 1g/cm 3 je tento způsob zahuštění zcela nepoužitelný. To platí i pro sedimentační metody, spojené s propočítáváním organismů na dně sedimentační komůrky. Fixace vzorků je také často spojena s rozbitím kolonií na jednotlivé buňky, takže nelze vyjádřit velikost buněčných seskupení. S řadou problémů je spojeno i používání různých způsobů filtrace, ale řeší alespoň částečně problematiku zahušťování nefixovaných vzorků obsahujících planktonní sinice (KERŠNER, 1996). 20

21 Koncentrace chlorofylu a Stanovení chlorofylu a se jeví jako perspektivní a v celosvětovém měřítku dnes představuje nejpoužívanější způsob kvantifikace fytoplanktonu. Jde o metodu, která není náročná na vybavení laboratoře a ani po stránce zvládnutí nepatří k nejsložitějším (KERŠNER, 1996). Nevýhodou této metody je globálnost. Neposkytuje tedy informace o velikostní distribuci organismů a druhovém složení vzorku. Nadto je chlorofyl a velmi nepřesným měřítkem biomasy, neboť jeho obsah v biomase může kolísat podle fyziologického stavu populace minimálně v rozmezí jednoho řádu (KERŠNER, 1996). Značné urychlení kvantifikačních metod představuje používání elektronických přístrojů. Fluorescenční sonda Tato velmi citlivá metoda pro včasnou detekci sinic vodního květu je založena na fluorescenci chlorofylu (MARŠÁLEK, 1999). Ponorná sonda umožňuje stanovení koncentrace chlorofylu-a a zjištění zastoupení jednotlivých skupin organismů fytoplanktonu přímo na lokalitě. Jednotlivé skupiny fytoplanktonu mají různá spektra pro excitaci příslušných pigmentů a následnou fluorescenci chlorofylu-a., čehož je schopna využít fluorescenční sonda. Jedná se o přístroj, který je schopen na základě excitačních spekter organismů přítomných ve fytoplanktonu od sebe rozlišit sinice (Cyanobacteria), zelené řasy (Chlorophyta), hnědé řasy (Heterokotophyta, Dinophyta, Haptophyta) a skrytěnky (Cryptophyta) a v podobě množství chlorofylu-a na litr určit jejich biomasu. Sonda obsahuje pět diod emitujících světlo o vlnových délkách 450, 525, 570, 590 a 610 nm, které se sekvenčně rozsvěcují a excitují tak pigmenty fytoplanktonních organismů přítomných ve vodě. Zároveň je snímán signál v podobě fluorescence chlorofylu-a o vlnové délce 685 nm. Výsledné údaje jsou porovnány s tzv. normovanými spektry jednotlivých skupin, které byly do sondy uloženy při kalibraci. Přístroj je propojen s počítačem, z něhož je také pomocí softwaru řízen. Sem jsou každé 2 sekundy vysílány údaje o aktuální hloubce, teplotě vody a samozřejmě především o složení fytoplanktonu. 21

22 Během několika desítek sekund tak lze získat hloubkový profil celého vodního sloupce od hladiny až ke dnu. Výsledky jsou zobrazeny v přehledné tabulce a po ukončení měření okamžitě automaticky převedeny do grafu znázorňujícího závislost množství jednotlivých skupin fytoplanktonu na hloubce. Během několika minut lze obdržet data, na jejichž získání bychom museli odebrat velké množství vzorků, transportovat je do laboratoře a zde teprve zdlouhavě určovat množství chlorofylu-a a zastoupení jednotlivých organismů (GREGOR A MARŠÁLEK, 2003) Možnosti omezení rozvoje vodního květu Eutrofizace vodních nádrží vždy vzniká postupně. Největší vliv má jednoznačně přítok a v něm obsažené živiny a biogenní prvky. S přitékající vodou se do nádrže často dostávají nedostatečně upravené průmyslové i komunální odpadní vody z povodí (hlavní zdroj fosforu), smyvy ze zemědělských půd společně s hnojivy (zdroj dusíkatých sloučenin) apod. Živiny se v nádrži dostávají do neustálého koloběhu. Jsou uložené v sedimentech dna, odkud si je sinice a řasy berou a po jejich odumření se vrací zpět. Literatura zde mluví o vnitřním zatížení nádrže. Tento stav trvá i několik let poté, co je zamezeno dalšímu přísunu živin. Prvním krokem ke zlepšení stavu nádrže je tedy zastavení dalšího přísunu živin. Dále je nutné řešit odstranění nahromaděných sedimentů. Tomu předchází podrobný výzkum jejich složení a projednávání možností budoucích uložišť nebo jejich využití (např. v zemědělství). Metody odstranění sedimentu: Jako nejjednodušší se nabízí těžba sedimentů vyhrnováním a odvozem nákladním automobilem ze dna vypuštěné nádrže. To je ale možné jen u malých nádrží z bezproblémovým příjezdem. U větších vodních ploch se používá tzv. sací bagr (sestrojen v ČR) firmy Envi s.r.o., který má schopnost nasávat sediment aniž by ho vířil a způsoboval zákal. Byl úspěšně použit na rybnících v Telči či v Jindřichově Hradci. 22

23 Existují také metody, kdy sediment není odstraněn, ale jen na místě ošetřen. Možné je překrývání dna mechanicky pískem i aktivní bariérou (CaCO 3 ). Zafixování P pomocí trojmocného Fe přímo v sedimentu nebo podpoření denitrifikace či oxidace organických látek. Další postupy jsou založené na zásazích ve vodním sloupci: Nejčastějším způsobem omezení růstu vodního květu v nádržích je pravděpodobně aplikace algicidních nebo algistatických látek, pokud se jedná jen o cyanobakterie jsou to látky cyanocidní a cyanostatické. Platí zásada, že nejefektivnější doba zásahu proti masovému rozvoji vodních květů sinic je na počátku jejich rozvoje, tedy konec stadia clear water. Na počátku svého rozvoje jsou nejzranitelnější, přijímají nejvíce látek ze svého okolí a po přezimování jsou zesláblé (MARŠÁLEK, 1999). Cyanocidy: Jsou to chemické látky, které mají schopnost sinice usmrtit. Nastává zde tedy riziko vylití buněčného obsahu i s toxiny do okolí. Rozklad takového množství biomasy navíc způsobuje kyslíkové deficity. Cílem tedy je buňku nezabít, ale omezit její fotosyntetickou asimilaci tak, aby kolonie klesly ke dnu mimo dosah fotosynteticky aktivní radiace a u dna se co nejpomaleji rozkládaly (MARŠÁLEK, 2002). S tím souvisí přesné dávkování těchto látek. Některé rody sinic vykazují při opakovaném zásahu rezistenci k cyanocidním látkám. Mezi cyanocidní látky patří např. Reglone A, chlorid železitý a síran železitý. Cyanostatika: Převážně jde o látky přírodního charakteru, jež dokáží omezit růst sinic, aniž by je usmrtili. Důležitá je včasná aplikace před začátkem vegetačního období. Cyanostatický účinek byl objeven např. u slámy, listí a dalších materiálů s vysokým obsahem ligninu. Výhodnější je aplikace extraktů z těchto materiálů. Tyto látky nemají žádný negativní dopad na ekologii. 23

24 Biologická kontrola: Biologická kontrola je další ze způsobů omezení vodního květu sinic. Jejím principem je nastolení rovnováhy mezi organismy ve vodním prostředí působením dalších živých organismů. Využívají se zde viry, bakterie, řasy, prvoci, houby a některé druhy býložravých ryb (tolstolobik bílý - Hipophthalmichtys molithrix, tolstolobec pestrý - Aristichtys nobilis). Doplňkové metody: Výše uvedené způsoby omezení nárůstu biomasy sinic je možné doplnit o další opatření. Zajímavým řešením je např. výsadba makrofyt v místě přítoku a vytvoření umělých mokřadů. Plovoucí biomasa se odstraňuje mechanicky (sítě, textilie) či koagulací a flokulací. Účinné je pravděpodobně také použití ultrazvuku, zředění vody, promíchávání ve vodním sloupci apod. 24

25 3. CÍL Cílem diplomové práce bylo sledovat dynamiku vodních květů sinic na Plumlovské vodní nádrži v průběhu vegetačního období (květen říjen 2004). Plumlovská vodní nádrž je vlivem několika faktorů již několik let postihována eutrofizací. Sledované vegetační období ale patřilo k nejchladnějším a proto bude zajímavé porovnat výsledky s předcházejícími léty. 25

26 4. METODIKA V rámci diplomové práce byly po celé vegetační období pravidelně odebírány vzorky vody na 3 lokalitách (lokalita č.1 U vrbiček, č.2 U výpusti a č.3 Na špici), pro zachycení co nejširšího spektra fytoplanktonu. Lokality byly vybrány na základě minimalizace meteorologických vlivů. Sledování bylo zahájeno 12.května 2004 a ukončeno 20.listopadu Četnost odběrů se pohybovala v intervalu 7 dnů v závislosti na stupni rozvoje sinic. Pro srovnání byly na všech lokalitách odebrány vzorky také v následujícím vegetačním období roku 2005 (v době největšího předpokládaného rozvoje vodního květu sinic ). 4.1 Charakteristika sledovaných lokalit Plumlovské vodní nádrže Lokalita č. 1 U Vrbiček Nejjižnější lokalita. Nachází se nejblíže přítoku řeky Hloučely. Vzorky zde byly odebírány z mola ve vzdálenosti asi 5m od břehu. Toto místo slouží k rekreaci. Lokalita č. 2 U výpusti Nejhlubší lokalita ve východní části nádrže. Množství fytoplanktonu je zde ovlivněno odpouštěním vody z přehrady. Pro nesnadnou dostupnost ze břehu byla odebírána voda z lodě. Lokalita č. 3 Na Špici Lokalita leží na severovýchodě u tělesa hráze a vlivem povětrnostních podmínek zde dochází k pravidelné kumulaci biomasy vodního květu. Vzorky byly odebírány rovněž z lodě. 26

27 Mapa odběrových lokalit na Plumlovské přehradě: 4.2 Odběr vzorků, determinace a sledování základních fyzikálně chemických parametrů Odběry jsem prováděla vždy v ranních hodinách. Byl odebírán 30 cm velký sloupec vody pomocí trubkového odběráku o průměru 4,5 cm. Převoz vzorků fixovaných Lugolovým roztokem se uskutečňoval v polyetylenových lahvích o objemu 100 ml. Následná kvantifikace a mikroskopická determinace probíhaly v laboratoři Oddělení rybářství a hydrobiologie Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně. Kvantifikace byla prováděna počítáním buněk v Bürkerových krevních komůrkách a přepočtem se získával počet jedinců v 1 ml dle metodiky Dr. Marvana používané pracovištěm Botanického ústavu AV ČR v Brně (MARVAN, 1957). 27

28 Používané pomůcky: Ultrafiltrační zařízení, membránové filtry o průměru 12mm a velikosti pórů 1µm a světelný mikroskop. K determinaci jednotlivých druhů fytoplanktonu byly používány tyto klíče: MARŠÁLEK (1996), KOMÁREK (1999), ANAGNOSTIDIS a KOMÁREK (1988), KRAMER a BERTALOT (1988), DESORTOVÁ a ŠUBEROVÁ (2002), SLÁDEČEK a SLÁDEČKOVÁ (1996), KOMÁREK a FOTT (1983), HOUK (2003), STARMACH (1972). Na výše uvedených odběrových lokalitách byly rovněž průběžně sledovány základní fyzikálně chemické parametry (teplota vody, stanovení ph, koncentrace rozpuštěného kyslíku, vodivost). K měření koncentrace rozpuštěného kyslíku, procentuálnímu nasycení vody kyslíkem a teplotě vody byl využit přístroj firmy WTW OXI 340i. Hodnota vodivosti a ph byly stanovovány pomocí přístroje firmy HANNA HI Stanovení koncentrace chlorofylu - a bylo prováděno dle ČSN ISO Vzorky vody byly přefiltrovány a pigmenty řas z filtrů poté extrahovány horkým etanolem (70 C). Koncentrace chlorofylu a v extraktu byla stanovena spektrofotometricky při vlnových délkách 665 nm a 750 nm bez HCl a po přidání HCl, pro eliminaci chyby způsobené pevnými částicemi ve vzorku. Dále byly odebírány vzorky pro chemickou analýzu vody v nádrži. Chemické rozbory jsem prováděla na odborném pracovišti v Lednici na Moravě dle metodiky (HORÁKOVÁ, LISCHKE, GRÜNWALD, 1986). Jednou měsíčně byly stanovovány koncentrace amonných iontů, dusitanů, dusičnanů, celkový obsah fosforu, alkalita, oxidovatelnost, chemická spotřeba kyslíku a biochemická spotřeba kyslíku. 28

29 5. VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUZE V této práci jsou popsány výsledky získané na Plumlovské vodní nádrži v roce Vzorky vody byly odebírány během celého vegetačního období v pravidelném intervalu na třech stanovených lokalitách a později vyhodnocovány v laboratoři MZLU v Brně. 5.1 Základní fyzikálně chemické parametry Koncentrace rozpuštěného kyslíku Množství rozpuštěného kyslíku ve vodě závisí na atmosférickém tlaku a především na teplotě vody. S rostoucí teplotou klesá množství rozpuštěného kyslíku (HETEŠA a KOČKOVÁ, 1997). Rozpuštěný kyslík se do vody dostává difůzí ze vzduchu a fotosyntetickou asimilací fytoplanktonu. Ve stojatých vodách je obsah kyslíku závislý zejména na intenzitě fotosyntézy rostlin a dýchání organismů. Obsah kyslíku v nádrži během dne kolísá, a to tím výrazněji, čím je biotop na organismy bohatší (HETEŠA a KOČKOVÁ, 1997). Tyto hodnoty nemusí být maximální, protože měření bylo prováděno v ranních hodinách. Koncentrace kyslíku na jednotlivých lokalitách byla během celého sledovaného období velmi podobná, a to v rozmezí 9,2 až 9,9 mg l 1. Při procentuelním vyjádření tyto výsledky odpovídají 105 až 114% nasycení vody kyslíkem, což poukazuje na nepříliš vysokou produkci fytoplanktonu. 29

30 Graf 1: Koncentrace kyslíku rozpuštěného ve vodě (vyjádřeno v mg l 1 ) v Plumlovské přehradě ve sledovaném vegetačním období roku ,2 10 9,8 9,6 9,4 9,2 9 8,8 8,6 8, lok.č.1 lok.č.2 lok.č Teplota vody Teplota vody je jedním z nejvýznamnějších fyzikálních faktorů ovlivňujících život ve vodním prostředí. Vliv na teplotu vody má zejména sluneční záření (infračervené záření vodou proniká jen několik centimetrů a proto je v nádrži teplejší voda u hladiny) dále střídání dne a noci a s tím související konvenční proudění, přítoky a vítr. Zanedbatelný není ani antropogenní vliv- tzv. tepelné znečištění. Teplota vody přímo ovlivňuje: množství plynů rozpuštěných ve vodě čím je voda teplejší, tím méně se v ní plynů rozpustí. rychlost chemických reakcí, hlavně oxidaci a rozkladné procesy při samočištění sezónní střídání organismů v ekosystému intenzitu fotosyntézy, a tím i významně intenzitu primární produkce organických látek (HETEŠA a KOČKOVÁ, 1997) 30

31 Graf 2: Teplota vody v Plumlovské přehradě ve sledovaném vegetačním období roku lok.č.1 lok.č.2 lok.č Rozdíly teplot vody na jednotlivých lokalitách se pohybovaly v rozmezí maximálně 1,5 ºC. V porovnání s minulými lety patřilo vegetační období roku 2004 k nejchladnějším a rozvoj vodního květu sinic byl proto výrazně slabší než v jiných letech (GERIŠ, VRABCOVÁ, 2004) Teplotní podmínky nebyly až do konce července optimální a neodpovídaly uváděným teplotám vody pro rozvoj vodních květů sinic, který nastává při C (MARŠÁLEK a KERŠNER, 1996). 31

32 5.1.3 ph vody Povrchové vody s výjimkou rašelinišť mívají ph v rozmezí 6,5 až 8,3. Posun nad ph 8 bývá způsoben fotosyntetickou asimilací zelených rostlin, jež může vést k úplnému odčerpání volného CO 2 z vody. Při pokračující intenzivní asimilaci dochází k čerpání hydrogenuhličitanových iontů a zvyšování ph v extrémních případech na 10 až 11 (HARTMAN, PŘIKRYL, ŠTĚDRONSKÝ, 1998). Pro masový rozvoj vodního květu je nejvhodnější zásadité ph. Sinice nabývají dominantního postavení nad zelenými řasami při hodnotách ph 7,5 9, a při nízkých koncentracích CO 2, které navíc svou fotosyntetickou aktivitou samy zvyšují (MARŠÁLEK, 2004). Pravděpodobně se ph a produkce kyslíku zvyšují následkem zvýšené teploty, která podporuje fotosyntetickou asimilaci (MARŠÁLEK, 2002). Při měření z roku 2004 se pravidlo závislosti ph na teplotě potvrzuje. Graf 3: ph vody v Plumlovské přehradě ve sledovaném vegetačním období ,4 9,2 9 8,8 8,6 8,4 8,2 lok.č.1 lok.č.2 lok.č.3 8 7,

33 5.1.4 Měrná vodivost (konduktivita) vody Měrná vodivost udává koncentraci aniontů a kationtů rozpuštěných ve vodě. Na základě výsledků lze odhadovat stupeň mineralizace vody. Hodnoty jsou závislé na teplotě. Konduktivita má pouze informativní charakter o nárůstu nebo poklesu těchto látek. Bez dalších analýz nelze zjistit o jaké disociované ionty se jedná (KOPP, 1999). Povrchové vody mívají obvykle konduktivitu cca 5 50 µs m 1. U některých průmyslových odpadních vod mohou být zjištěny hodnoty vyšší než 10 3 µs m 1 (PITTER, 1981). Naměřené hodnoty se na jednotlivých lokalitách Plumlovské přehrady lišily jen nepatrně. Průměrná konduktivita vody v nádrži byla 271 µs cm 1. Na lokalitě č.1 se vodivost pohybovala v rozmezí 239 až 287 µs cm 1 Na lokalitě č.2 kolísala vodivost mezi µs cm 1 Na lokalitě č.3 byly hodnoty vodivosti od µS cm 1 Pro srovnání hodnoty konduktivity se ve vegetačním období téhož roku na Brněnské přehradě pohybovaly v rozmezí µs cm 1 (MARŠÁLEK,2004). 33

34 Graf 4: Průměrné hodnoty fyzikálně chemických parametrů ze všech lokalit naměřených v Plumlovské přehradě ve sledovaném vegetačním období teplota ph kyslík mg/l

35 5.2 Chemická analýza vody Obsah amonných iontů (NH 4 ) ve vodě Amoniakální dusík se vyskytuje téměř ve všech typech vod. Je to primární produkt rozkladu organických dusíkatých látek živočišného i rostlinného původu a důležitý ukazatel pro zařazení vody do tříd čistoty. Ke stanovení se používá absorpční spektrofotometrická metoda s Nesslerovým činidlem. Maximální přípustná koncentrace pro ryby kaprovité je 0,05 mg/l a pro lososovité 0,0125 mg/l Obsah dusitanů (N NO 2 ) Dusitany vznikají biochemickou oxidací amoniakálního dusíku či redukcí dusičnanů, velké koncentrace jsou v odpadních vodách ze strojírenství. Stanovení se provádí sulfanilovou kyselinou a kopulačním činidlem se spektrofotometrickou koncovkou. Nebezpečná dávka pro dospělého člověka je 500 mg/l ( pro kojence 1 10 mg/l ) Obsah dusičnanů (N NO 3 ) Dusičnany jsou konečným stupněm rozkladu N látek v aerobním prostředí. Do vody se dostávají hlavně hnojením zemědělské půdy a z čistíren odpadních vod. Nejčastěji se používá spektrofotometrické stanovení se salicylanem sodným. Přípustné maximální zatížení v povrchových vodách je 11 mg/l. 35

36 5.2.4 Celková koncentrace fosforu (Pc) Fosfor je limitující prvek nezbytný pro syntézu bílkovin, ale jeho přirozený koloběh narušil člověk nadměrným používáním fosfátů a fosforečných hnojiv. Následkem je eutrofizace vod. Koncentrace P se stanovuje spektrofotometricky. Přípustné maximální zatížení v povrchových vodách je 0,4 mg/l. Koncentrace fosforu ve sledovaném roce 2004 dosahovala maximálně 0.2 mg/l. Naproti tomu v roce 2002 při orientačním vyšetření na VN Plumlov byly naměřeny mnohem vyšší hodnoty, Pc dosahoval hodnot 4,1 mg/l (MARŠÁLEK, MARVAN, MARŠÁLKOVÁ, 2002) Alkalita kyselinová neutralizační kapacita (KNK) Alkalita vody může být způsobena koncentrací hydroxidů nebo intenzivní fotosyntézou fytoplanktonu. V přírodních vodách ukazuje množství vápníku a hořčíku. Stanovuje se titrací HCL a indikátorem. Při hodnotách 1 2 mmol/l je nebezpečí kolísání ph. Na Plumlovské vodní nádrži se hodnoty pohybovaly v rozmezí 1,16 až 2,31mmol/l Stanovení chemické (CHSK 5 ) a biochemické spotřeby kyslíku (BSK 5 ) Obsah organických látek se určuje podle množství oxidačního činidla k jejich oxidací. Oxidace se provádí manganistanem draselným CHSK Mn (Kubelova metoda) nebo dichromanem draselným CHSK Cr. U biologicky vyčištěných odpadních vod by měl být poměr BSK 5 : CHSK Cr. 0,1 0,2. v tab.3. Výsledky chemických analýz vody prováděných v roce 2004 jsou uvedeny v příloze 36

37 5.3 Změny ve složení fytoplanktonu Složení fytoplanktonu v průběhu vegetačního období roku 2004 bylo výrazně ovlivněno pozvolným nástupem jara (v posledních letech je obvyklé spíše rychle nastupující suché a teplé jaro) a chladnějším počasím v letních měsících. V jarním období (vzorky odebírány od ) se v Plumlovské přehradě vyskytovaly zejména zelené řasy a v menším množství rozsivky. Nejčastějšími druhy zelených řas byly: Pediastrum, Scenedesmus, Coleastrum, Oocystis, Tetraedrum, Kirchneliera zástupci třídy Zelenivky (Chlorophyceae) a Cosmarium, Closterium, Staurastrum patřící do třídy Spájivky (Zygnematophyceae). Pozorováno bylo také několik zástupců krásnooček (Euglenophyta). Z rozsivek (Bacillariophyceae) byly nejčastěji determinovány druhy Cyclotella, Aulacoseira, Asterionella, Navicula a Nitzschia. Cyanobakterie (Cyanophyta) se v prvních vzorcích vyskytovali jen výjimečně ( na lokalitách č.1 a č.3) a zastoupeny byly druhem Microcystis aeruginosa. Později se vyskytují také druhy Microcystis ichthyoblabe, Anabaena flos aqua nebo Aphanizomenon. Složení fytoplanktonu zůstalo bez větších změn až do počátku července, kdy dochází k mírnému rozvoji sinice Microcystis aeruginosa (63tis.buněk/ml na lokalitě č.2). Zjištěné taxony se prakticky shodují s výsledky orientačního sledování fytoplanktonu v roce 2004 (GERIŠ, VRABCOVÁ, 2004). Množství fytoplanktonu ve vodním sloupci je také téměř konstantní a to až do V těchto vzorcích byl poprvé zaznamenán výrazný nárůst rozsivek, hlavně rodu Navicula a Nitzschia i zelených řas (zejména rodů Pediastrum a Cosmarium ). Vetší kolonie sinice Microcystis aeruginosa se objevují až , kdy byl poprvé překročen hygienický limit, který je pro rekreační vody stanoven světovou zdravotnickou organizací (WHO) na buněk.ml -1. Na lokalitě č.1 U vrbiček bylo napočítáno nejvíce: buněk.ml -1, což je pořád velmi malé množství buněk v porovnání s ostatními roky. 37

38 Ve vegetačním období let 2003 i 2005 bylo množství vodního květu sinic v měsících srpnu a září mnohonásobně vyšší (GERIŠ, VRABCOVÁ, 2005). K výraznějšímu rozvoji vodního květu a zároveň mírnému ústupu zelených řas i rozsivek dochází v průběhu srpna. Příčinou bylo nejspíše velmi teplé počasí, bez větších teplotních změn. Teplota vody dosahovala maxima 23 ºC (viz.tab. Teplota vody). Maximální množství sinic bylo zaznamenáno až v měsíci září. Nejvíce biomasy vodního květu je pozorováno na lokalitě č.3 Na špici ( buněk.ml -1 ), to je pravděpodobně způsobeno převládajícím směrem větru. Voda v nádrži nebyla tedy v tomto roce vhodná ke koupání jen 2 měsíce (srpen září). Po celé vegetační období zůstal mezi sinicemi dominantním druhem Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon jsem nacházela v malých koloniích (2500 buněk.ml -1 ) a druh Anabaena se vyskytoval jen výjimečně. Pro srovnání bylo odebráno a determinováno několik vzorků také v srpnu následujícího roku, i zde jednoznačně převládala M. aeruginosa. Jasná dominance této sinice je zřejmá i v letech minulých (MARŠÁLEK,2002) a (GERIŠ, VRABCOVÁ, 2004). Sinice zůstaly až na výjimky způsobené teplotními výkyvy nejpočetnější složkou fytoplanktonu do konce října, kdy se opět začali ve větším množství objevovat zástupci rozsivek a zelených řas. Srovnání dynamiky vodního květu sinic v roce 2004 na nádržích podobného typu : Velmi podobná situace nastala v tomto roce na Moravě u většiny vodních nádrží stejného typu. Pozdější nástup vodního květu sinic byl zaznamenán například na obvykle hodně postižené Brněnské přehradě. Sinice zde také byly dominantní skupinou kratší dobu než v jiných letech. 38

39 Neobyčejně nízká biomasa řas a sinic se po celou sezónu vyskytovala též na vodní nádrži Boskovice. Jen na přelomu srpna a října byl popsán slabší vodní květ. Horní nádrž vodního díla Nové Mlýny se podobně jako Plumlovská nádrž vyznačovala dominancí Microcystis aeruginosa v druhé polovině vegetačního období. Na jaře se zde vyskytoval rozsivkový vegetační zákal. I na patrně eutrofizací nejpostiženější nádrži na Moravě Střední n. v.d. Nové Mlýny byl intenzivní pouze vegetační rozsivkový zákal v jarním období a vodní květ v tomto roce zůstal výrazně mírnější. Na Dolní nádrži v.d. Nové Mlýny nebyl intenzivní nárůst vodního květu pozorován vůbec. (GERIŠ, VRABCOVÁ, 2004) 5.4 Koncentrace chlorofylu a Množství chlorofylu během vegetačního období 2004 se pohybovalo v rozmezí µg.l -1. Přičemž při překročení koncentrace nad 50 µg.l -1 je voda hygienicky závadná a pokud dosáhne hodnot nad 100 µg.l -1 jedná se o hypertrofii, což je nadměrná úživnost vody. Z měření na této nádrži v jiných letech (GERIŠ, VRABCOVÁ, 2004) vyplývá, že koncentrace chlorofylu a nikdy nepřesáhla hranici 100 µg.l -1. Porovnání s ostatními roky viz. Tab.1 Koncentrace chlorofylu a. Pro srovnání ve stejném vegetačním období na Brněnské přehradě a vodním díle Nové mlýny byla koncentrace chlorofylu téměř dvojnásobná. Za příznivých podmínek mohou ale hodnoty koncentrace chlorofylu a na nejvíce postižených nádržích dosáhnout až nad 4000 µg.l -1 (ZIKOVÁ, 2003). 39

40 Graf 5: Porovnání koncentrace chlorofylu a na všech lokalitách v Plumlovské přehradě ve sledovaném vegetačním období ,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 Lokalita č. 1 Lokalita č. 2 Lokalita č. 3 30,00 20,00 10,00 0,

41 5.5 Celková biomasa vodního květu : Celková biomasa fytoplanktonu ve vodní nádrži Plumlov se pohybovala v rozmezí až buněk.ml -1. Graf 6: Celkové množství buněk fytoplanktonu (vyjádřeno v 10 3 buněk.ml -1 ) porovnání všech 3 lokalit v Plumlovské přehradě ve sledovaném vegetačním období lok. Č.1 lok. Č.2 lok. Č.3 41