Úvod (Introduction)... 7

Transkript

1 OBSAH (CONTENTS) Úvod (Introduction)... 7 Barica J.: Kde sa podeli peniaze na výskum?...9 Květ J. a Jelínková E.: Význam mokřadů v biosférických rezervacích České republiky...10 Mikrobiologie (Microbiology) Jezbera J. a kol.: Role prvoků jako konzumentů bakteriální produkce na podélných profilech kaňonovitých údolních nádrží...13 Kabelková-Jančárková I.: Dynamika transformace dusíku v malém vodním toku...18 Koutný J. a kol.: Hyporheické baktérie - abundance a distribuce...22 Mašín M.: Změna genetického složení bakterioplanktonu v podélném profilu nádrže Římov...26 Nedoma J. a Vrba J.: Vláknité mikroorganismy v šumavských jezerech...30 Rulík M. a kol.: Metan - významná složka DOC v intersticiální vodě hyporheických sedimentů...34 Straškrabová V.: Mikrobiální smyčka a zooplankton v pelagiálu jezer a nádrží různé trofie...39 Šimek K. a kol.: Vliv protozoální predace na dynamiku a složení bakteriálních společenstev v nádrži Římov...43 Vrba J. a kol.: Jedinečný plankton acidifikovaných šumavských jezer jako důsledek působení hliníku a limitace fosforem...47 Algologie (Algology) Bílý M. a Pithart D.: Diurnální vertikální migrace fytoplanktonu v zatopeném lomu...53 Brabcová B.: Vliv faktorů spojených se špičkováním vodní elektrárny na distribuci perifytonu v příčném profilu přehrazené řeky...57 Desortová B.: Dynamika fytoplanktonu v podélném profilu toku...63 Geriš R. a Větříček S.: Rozvoj fytoplanktonu na vybraných nádržích Povodí Moravy v průběhu vegetační sezóny Hašler P. a kol.: Vliv intenzity osvětlení na druhové složení vodních květů sinic...69 Heteša J. a kol.: Vodní květy sinic. K problematice kvantitativního stanovení jejich abundance a biomasy...74 Heteša J. a kol.: Bentická flóra a fauna toků CHKO Labské Pískovce a jejich výpověď o deteriorizaci jakosti vody...75 Holková J. a kol.: Sezónna dynamika siníc a rias ramena Malého Dunaja v Bratislave-Vrakuni Kočárková A.: Diversita fytoplanktonu v tůních Suchdolského lesa (CHKO Poodří)...80 Komárková J.: Pikoplankton, jeho koloniální formace a koncentrace celkového chlorofylu v nádržích Slapy a Římov

2 Maršálek B.: Hledání Achillovy paty u cyanobakterií...88 Poulíčková A. a kol.: Ekologie řas svahových pramenišť...93 Sládečková A.: Řasové indikátory v krušnohorských vodárenských povodích...98 Uher B. a Kováčik L.: Fykoflóra siníc (cyanobaktérií) v roklinách Národného parku Slovenský raj Zooplankton (Zooplankton) Devetter M. a Seďa J.: Stanovištní preference zooplanktonu na podélném transektu údolní nádrží Hrbáček J.: Vztah změn podílu perlooček > 0.7 mm v jejich celkové biomase k změně koncentrace chlorofylu, biomasy a druhovému složení fytoplanktonu Illyová M.: Litorálny krustáceoplanktón v ramenách Dunaja a Moravy Kořínek V. a kol.: Kombinovaný vliv predace ryb a larev rodu Chaoborus na velikostní distribuci Daphnia galeata Sars ( Crustacea, Anomopoda) Kubláková M.: Zooplankton nádrže Baška u Frýdku-Místku Macháček J.: Prostorová heterogenita potravních zdrojů perloočky Daphnia galeata v korytovité údolní nádrži Petrusek A. a Černý M.: Genetická variabilita metapopulací rodu Moina (Crustacea: Anomopoda) Pichlová R.: Může dravá perloočka Leptodora kindtii významným způsobem ovlivnit společenstvo zooplanktonu? Sládeček V. a Sládečková A.: Planktonní vířníci rodu Collotheca Vařecha D.: Vířníci (Rotatoria) vybraných tůní biosférické rezervace Pálava Vranovský M.: O niektorých neozoách v Dunaji a Morave Žofková M. a kol.: Invaze dvou druhů severoamerických perlooček do českých a moravských nádrží: Daphnia ambigua Scourfield a D. parvula Fordyce (Crustacea: Anomopoda) Zoobentos (Zoobenthos) Adámek Z.: Účinnost flotace pro separaci rybničního makrozoobentosu Brabec K.: Indikační potenciál čeledi Chironomidae při hodnocení změn ekologické kvality toků Bulánková E.: Vybrané skupiny makrozoobentosu (Odonata, Cordulegasteridae, Diptera, Blephariceridae, Dixidae, Athericidae) jako bioindikátory kvality tečúcich vôd Derka T. a Szomolai V.: Společenstvá makrozoobentosu na submerzných koreňoch pobrežných stromov v ramennej sústave na slovenskom úseku Dunaja Helešic J.: Novinky a pokroky v poznání ekologie tekoucích vod Helešic J. a kol.: Vliv hydrologických podmínek toku na biotu dna a hyporhealu (Úvod do problematiky) Helešic J. a kol.: Příspěvek k poznání ekologie drobných toků znečištěných důlními vodami obsahující vysoké koncentrace železa a manganu Jezberová M.: Ekologie bentických společenstev Radíkovského potoka Linhart J. a kol.: Meiofauna osídlující vodní mech Fontinalis antipyretica: Předběžné výsledky

3 Linhart J. a kol.: Makronematofauna vodního mechu Fontinalis antipyretica a okolního štěrkovitého dna Marečková M.: Vztahy ovlivňující četnost bentosu v litorálu Matěna J.: Nové poznatky o rodu Chironomus v České republice Novikmec M. a kol.: Predbežné výsledky výskumu vzťahu bentických Arthropoda a bentického organického materiálu (BOM) vo vybraných tokoch Východných Karpát Pořízková Y.: Makrozoobentos Říčky v Moravském krasu Rodriguez A. a Derka T.: Vplyv prirodzených a antropických faktorov na společenstvá podeniek (Ephemeroptera) a pošvatiek (Plecoptera) potoka Gidra Sedlák E. a Opravilová V.: Vodní bezobratlí Jižní Moravy se zřetelem na biosférickou rezervaci UNESCO Pálava Stehno V.: Vliv úprav potoka Staviště na zoobentos Sukop I.: Hydrofauna dolního Podyjí na přelomu tisíciletí Špaček J.: Pošvatky (Plecoptera) Krkonoš Tuša I. a Šubrtová R.: K poznání zoobentosu Hučivé a Divoké Desné Velecká I.: Sezónní dynamika praménky rakouské (Bythinella austriaca) (Gastropoda: Hydrobiidae) v hyporhealu horského potoka Vojtíšková D. a kol.: Vývoj a testování evropského systému hodnocení ekologického stavu toků podle makrozoobentosu Vrabec V. a Fechtner J.: Jaký prací prostředek by zvolil druh Ancylus fluviatilis (Mollusca: Gastropoda: Ancylidae)? Vrabec V. a kol.: Bioindikační význam vodních měkkýšů (Mollusca) Zahrádková S. a kol.: Predikční systém Perla Aplikovaná hydrobiologie a hydrochemie (Applied hydrobiology and hydrochemistry) Amrožová J.: Toxicita a výskyt pikoplanktonní sinice Synechococcus capitatus na údolní nádrži Janov Elexová E.: Biologické a ekologické kritériá hodnotenia kvality vody v slovenskom úseku Dunaja Havel L.: Kontaminace mlžů Dreissena polymorpha exponovaných ve vybraných profilech Labe Himmel J.: Vývoj biologických faktorů kvality vody Dolní nádrže Dlouhé Stráně v prvních letech po napuštění Horecká M. a Nagyová V.: Kvalita vody prírodných kúpacích lokalít na Slovensku Hucko P. a kol.: Vplyv vodnej nádrže Zemplínská Šírava na formovanie kvality vody Kočí V.: Statistické hodnocení řasových biotestů Kočková E.: Dlouhodobý vývoj chemických poměrů v hraničních úsecích řeky Dyje Liška M.: Použití nových biomarkerů těžkých kovů, PCB, a OCP v řekách Čech a Moravy Liška M. a kol.: Výsledky biomanipulace nádrže Staviště Marcinský P. a kol.: Problémy súvisiace s kvalitou vod v chladiacich okruhoch jadrovej elektrárne Mochovce

4 Pípalová I.: Limnologické změny způsobené amurem bílým (Ctenopharyngodon idella) Porcalová P. a Simanov L.: Stav a perspektiva technické hydrobiologie na přelomu tisíciletí Punčochář P.: Implementace legislativy EU v oblasti Kvalita vody v ČR a limnologický výzkum Růžičková J. a kol.: Chemismus vody v lotických ekosystémech povodí Vydry a Křemelné (NP Šumava) Tóthová L. a kol.: Toxické účinky a degradácia ropných látok in situ Žáková Z.: Dlouhodobý vývoj biologických poměrů v hraničních úsecích řeky Dyje Autorský rejstřík (Author index)

5 7 ÚVOD Vážené účastnice, vážení účastníci 12. konference České limnologické společnosti! Rád bych Vás při otevření sborníku přivítal na 12. konferenci Společnosti, která je pořádána již tradičně souběžně s konferencí Slovenské limnologické spoločnosti a koná se v krásném prostředí předhůří Jeseníků. Ačkoliv se jedná o pravidelnou konferenci svolanou v tříletém intervalu, shodou okolností proběhne v posledním roce 20. století - anebo, chcete-li, na prahu vstupu do 21. století. Přelom století je vždy příležitostí k ohlédnutí za minulostí a zároveň k vytyčení vizí i plánů do budoucnosti. To platí jak pro činnost Limnologické společnosti, ale zejména pro rozvoj a očekávání vývoje limnologie a souvisejících oborů. A právě 12. konference se stává nejvhodnější příležitostí k takovému bilancování i formování výhledu. Domnívám se, že je nejenom co bilancovat, ale objevila se řada podnětů k formulování budoucích směrů rozvoje oborů spojených s vodou. Diskuse o vývoji badatelského a cíleného výzkumu i diskuse o pokroku v řešení praktických problémů vodstva jsou totiž naprosto nezbytné. Nové přístupy a poznatky jsou jedinou možností řešení narůstajícího konfliktu mezi vyšší potřebou vody pro rostoucí počet obyvatel na Zemi a omezeným množství sladkovodních zdrojů, které však je třeba zároveň zlepšit a následně chránit jako ekosystémy, které podmiňují existenci života. Je samozřejmé, že charakter problémů a tím i dílčí cíle se liší v závislosti na podmínkách kontinentů, regionů nebo lokální situaci. Není však pochyb, že v podmínkách Evropy a tedy i u nás existuje celá řada nelehkých problémů v oblasti množství a jakosti vod, přes to, že se situace výrazně zlepšila v uplynulých 10 letech. Nejpřesvědčivěji to prokazují nároky na opatření, která jsou nezbytná pro splnění podmínek legislativy Evropske unie. Tradičně však máme také potenciál přispět k hlubšímu, badatelskému rozvoji poznání dynamiky, vývoje i fungování vodních ekosystémů na evropské i světové úrovni. Také z této oblasti budou nezbytné aktuální výstupy pro zavadění nejnovější evropské legislativy. To vytváří rozsáhlý prostor pro diskuse o možnostech rychlého a efektivního řešení praktických situací, pro hledání nových řešení na bázi nejnovějších poznatků i sofistikovaných metod. To je žádoucí jak k identifikaci problémů, tak ke zkvalitnění rozhodovacích procesů o opatřeních potřebných v péči o vodní ekosystémy. Byl bych velmi spokojen, kdyby toto tradiční setkání posílilo vzájemnou komunikaci a spolupráci mezi členy, mezi obory a zejména mezi institucemi, přispělo k orientaci hlavních směrů limnologicky orientovaného výzkumu a vývoje a v neposlední řadě vytyčilo i cíle pro budoucí činnost Společnosti. Dovolte, abych na tomto místě i Vaším jménem poděkoval organizátorům konference - především týmu z Olomoucké university vedenému Dr. Martinem Rulíkem - za to, že nám takové setkání pečlivě připravili. Přeji Vám příjemný pobyt spojený s načerpáním nových poznatků, přínosné debaty v kuloárech, potěšení z posílení osobních kontaktů, radost ze setkání s přáteli - prostě užijte si konference k odbornému i osobnímu uspokojení. RNDr. Pavel Punčochář, CSc. úřadující předseda ČLS

6 KDE SA PODELI PENIAZE NA VYSKUM? Where has all the research money gone? Jan Barica The United Nations University, Hamilton, Ont., Canada L8S 4K1 Abstract: Over the past three decades, the number of serious environmental issues has grown exponentially, with most of them reaching a global scale (climate change, ozone depletion, biodiversity, water shortages, etc.) Despite this, the money allocations for environmental research has been shrinking since mid - 80s. This phenomenon is also global, affecting countries of the West and East together. The speaker will attempt to analyze some of the key factors causing this development, using examples of budgets and expenditures of some national and international funding agencies.

7 VÝZNAM MOKŘADŮ V BIOSFERICKÝCH REZERVACÍCH ČESKÉ REPUBLIKY The importance of wetlands in Biosphere Reserves of the Czech Republic Jan Květ, Eva Jelínková Český národní komitét pro program MAB, Národní 3, Praha 1 Abstract: Wetlands represent important ecosystems in all six Czech Biosphere Reserves (BR) declared by UNESCO within the MAB (= Man and Biosphere) programme. Of particular importance and high ecological value are those wetlands which are protected as wetlands of international importance under the Ramsar convention. Two of these "Ramsar sites" occur in the Třeboň Basin BR (Třeboň Bogs and Třeboň Fishponds, respectively), one occurs in the Šumava BR (Šumava Bogs) and one does in the Czech part of the Krkonoše/Karkonosze bilateral BR (Krkonoše Bogs). The Pálava BR borders on the "Lednice Fishponds" and comprises a small part of the "Wetlands of Lower Dyje River" Ramsasr sites. If the planned enlargement of this BR is accepted both Ramsar sites will be completely included in it. The remaining two BR s of the Czech Republic, Křivoklátsko and Bílé Karpaty (White Carpathians), comprise predominantly small wetlands of supra-regional or regional importance, such as springs often surrounded by patches of fen, rivers and streams with their alluvia, and wet grassland. Such wetlands naturally also occur in the afore-mentioned BR s with wetlands of international importance. A special feature of the Šumava BR is its set of glacial lakes. The presence of wetlands greatly increases the biodiversity and habitat diversity in the Czech BR s. Wetlands also play an important role in the water balance and biogeochemical cycling of the BR s. Their conservation and/or sustainable management should set an example to wetland management in other regions of the Czech Republic. V České republice mezinárodní organizace UNESCO vyhlásila v programu MAB (Man and Biosphere = Člověk a biosféra) dosud šest biosférických rezervací (BR). Jsou to BR: Křivoklátsko, Třeboňsko, česká část bilaterální BR Krkonoše/ Karkonosze, Šumava, Pálava a Bílé Karpaty. Z nich tři BR mají na svém území mokřady mezinárodního seznamu, chráněné Ramsarskou úmluvou: Třeboňsko (Třeboňské rybníky a Třeboňská rašeliniště), Šumava (Šumavská rašeliniště) a Krkonoše (Krkonošská rašeliniště). V těchto BR jsou i další mokřady nadnárodního anebo regionálního významu. Na Třeboňsku mezi ně patří zejména další rašeliniště a rybníky se svými pobřežními mokřady, nivní (aluviální) mokřady - lesy a louky podél vodních toků, a také zaplavené drobné i velké pískovny. Na Šumavě jsou to rovněž další rašeliniště, a dále ledovcová jezera se svými pobřežími (podle Ramsarské úmluvy rovněž považovaná za mokřady), údolní toky a nivy řek (zejm. Vltavy) a potoků, a také prameniště. V Krkonoších je rašelinišť méně, ale zvláště cenná jsou údolí a nivy horských řek a potoků. Ostatní naše BR mají na svém území mokřady nadregionálního nebo alespoň regionálního významu. Na Křivoklátsku jsou to údolí Berounky, Klíčavy a jiných potoků. V Bílých Karpatech se setkáváme s údolními nivami a slatinnými loukami, cenná jsou též některá prameniště. Současná BR Pálava obsahuje jen malou část "ramsarské" lokality "Mokřady dolního Podyjí". Ale po nyní připravovaném rozšíření své plochy, a současně i názvu, má tato BR zahrnout celé uvedené území s rozsáhlými lužními lesy a nivními loukami. Zahrnula by i další "ramsarskou" lokalitu, Lednické rybníky, přiléhající k současné hranici BR Pálava. Všechny BR, které leží podél státních hranic ČR, by dříve či později měly vstoupit do BR bilaterálních (tak, jak tomu již nyní je v Krkonoších), případně

8 trilaterálních. Tím vzroste význam mokřadů v těchto BR. Mokřady ve všech BR výrazně přispívají k jejich biodiverzitě v širokém slova smyslu. Pro krajinu BR a jejich okolí jsou mokřady účinnými stabilizátory vodní bilance a biogeochemických cyklů. Rovněž pro domácí průmysl a tradiční řemesla některé mokřady v BR poskytují suroviny. Tím se naplňuje požadavek Sevillské strategie pro BR: podporovat tradiční zaměstnání lidí a trvale udržitelné využívání přírodních zdrojů. Pochopení lidí pro význam všech funkcí mokřadů v BR postupně roste, i když v některých otázkách se dosud liší názory ochrany přírody (státní i nevládních organizací) od názorů manažerů mokřadních přírodních zdrojů. Týká se to např. přijatelné míry hypereutrofizacer rybníků, projektů různých vodních děl, přijatelných a trvale udržitelných počtů některých chráněných živočichů, obnovy a revitalizace mokřadů. V otázce těžby štěrkopísků na Třeboňsku však obě strany již dospěly k přijatelnému kompromisu. Celkové zhodnocení funkcí a významu mokřadů v BR u nás i jinde ve světě bude předmětem mezinárodního pracovního zasedání programu MAB v r Toto zasedání se má konat v ČR. Tento příspěvek jsme zpracovali s podporou grantu GA ČR 206/98/0727. Adresy autorů: Jan Květ - Botanický ústav AV ČR, Dukelská 135, Třeboň, a Jihočeská univerzita, Biologická fakulta, Branišovská 31, České Budějovice. kvet@butbn.cas.cz. Eva Jelínková - Kancelář AV ČR, sekretariát Českého národního komitétu MAB, Národní tř. 3, Praha 1. mab@kav.cas.cz.

9 MIKROBIOLOGIE (MICROBIOLOGY)

10 ROLE PRVOKŮ JAKO KONZUMENTŮ BAKTERIÁLNÍ PRODUKCE NA PODÉLNÝCH PROFILECH KAŇONOVITÝCH ÚDOLNÍCH NÁDRŽÍ The role of protists as consumers of bacterial production on longitudinal transects of canyon shaped reservoirs Jan Jezbera, Jiří Nedoma a Karel Šimek Hydrobiologický Ústav AV ČR, Na Sádkách 7, České Budějovice Abstract: An intensive study was conducted to investigate the role of protists as grazers of bacterioplankton in the Římov Reservoir (Southern Bohemia, dimictic, mesoeutrophic). Six sampling dates from April to October 1999 covered all important periods of the season. Simultaneous measurements of ciliate and heterotrophic nanoflagellate (HNF) abundance, bacterivory (uptake of fluorescently labeled bacteria, FLB) and quantification of bacterial production ( 3 H-deoxythymidine incorporation) were carried out on samples taken from 6 sampling points (river, four times from the inflow part downstream and dam) from two depths (the epilimnion 0.5 m, and from the layer with the same temperature as river). Densities of HNF and ciliates ranged from and cells per ml -1, respectively. Cell specific grazing rates (number of bacteria per individual) also varied significantly during the season: from 0 to 25 and from 10 to 1700 bacteria cell -1 h -1 for HNF and ciliates, respectively. The data shows a decreasing importance of HNF and ciliates as primary grazers of bacteria along the longitudinal transect from dam towards inflow part of the reservoir. On average, 75% of bacterial production was grazed at station Dam, decreasing to approximately 15% at station 1 and River. HNF were found to be more efficient bacterivores than ciliates. Amongst ciliates, the most important bacterivores were Oligotrichs and Peritrichs. Úvod Prvoci, zejména heterotrofní bičíkovci (2-20 µm, HNF) (např. ŠIMEK & STRAŠKRABOVÁ 1992) a nálevníci (např. STABELL 1996) jsou v dnešní době považováni za nejdůležitější konzumenty bakterií ve vodních ekosystémech. V dřívější době byl však příjem bakterií jako zdroj uhlíku pro prvoky uvažován pouze v případě vysokých počtů bakterií. Role prvoků coby konzumentů bakterií je z velké části závislá na rozvoji velkého filtrujícího zooplanktonu, který je schopen prvoky odfiltrovat (období čisté vody) a propojit tak mikrobiální potravní sítě s klasickým potravním řetězcem. V opačném případě je přechod uhlíku do vyšších potravních hladin znesnadněn. Pokud není bakteriální produkce korelována se žraním prvoků, uplatňují se mechanismy jako sedimentace, smrt buněk, lyze viry a případně produkce antibiotik některými mikroby. Materiál a metodika Odběry byly prováděny na standardním odběrovém místě v dolní části vodárenské nádrže Římov (cca 250 metrů od hráze) a na dalších 4 místech v podélném profilu nádrže a z řeky. Vzorky byly odebírány pomocí Friedingerova odběráku z epilimnia z hloubky 0,5 metru (značení A) a z hloubky odpovídající teplotně řece (značení B) - značení Dam, 4A, 4B, 3A, 3B, 2A, 2B, 1A, 1B, River. Rychlost příjmu bakterií prvoky v nádrži byla odhadnuta z rychlosti příjmu fluorescenčně značených bakterií (FLB). Bakteriální buňky určené k testování rychlosti jejich příjmu prvoky byly zkoncentrovány centrifugací a barveny fluorochromem DTAF, podrobně viz SHERR & SHERR (1993). Ty byly poté

11 přidávány ke vzorkům s prvoky tak, aby jejich koncentrace tvořila 10 až 15% koncentrace přírodních bakterií (tzv. TRACER). V krátkých časových intervalech (po 5, 15, 30 min.) byly odebírány z pokusného vzorku v inkubační lahvi (v době pokusu uchovávána v termolednici v in situ teplotě) malé podvzorky, které byly okamžitě na lodi fixovány bazickým 0,5% Lugolovým roztokem, následoval formaldehyd (2% finální koncentrace) a po cca 3 minutách byl vzorek odbarven přidáním několika kapek 3% roztoku thiosíranu sodného. V laboratoři byly tyto vzorky obarveny fluorochromem DAPI a přefiltrovány přes polykarbonátový filtr (Poretics). Pro lokalizaci a vyhledávání buněk prvoků jsme použili sady filtrů pro DAPI (Olympus BX 70 Provis), potom byla sestava přepnuta na kombinaci excitující DTAF, při níž začaly fluoreskovat FLB v potravních vakuolách prvoků. Zpravidla bylo při každém odběru prohlédnuto cca 50 nálevníků a cca 80 bičíkovců. Měření bakteriální produkce bylo založeno na inkorporaci radioaktivně ( 3 H) značeného deoxythymidinu do DNA bakterií. Detailně viz STRAŠKRABOVÁ a kol. (1996). Výsledky V průběhu roku docházelo jak k významnému kolísání počtů bičíkovců a nálevníků (graf. příloha 1), tak i predačního tlaku HNF a nálevníků (graf. příloha 2). Jako příklad uvádím tři situace, reprezentované odběry 5.5., a První ukazuje vysokou kontrolu bakteriální produkce u hráze a na prvních dvou stanicích, v některých případech dokonce převyšující bakteriální produkci. Druhý reprezentuje období čisté vody, kdy došlo k odstranění predátorů bakterií vyšším zooplanktonem a tudíž byla role prvoků zanedbatelná. Třetí popisuje stav na konci léta, kdy docházelo na všech stanicích (kromě 1) k cca 30 50% konzumaci bakteriální produkce HNF a nálevníky. V průměru docházelo k největší kontrole bakteriální produkce u hráze (cca 75%), kdežto směrem k přítoku a v řece se intenzita vyžírání prvoky značně snižovala (v průměru cca 15% na stanici 1, kde byly také téměř trvale vyhodnocovány nejvyšší bakteriální produkce). Patrná je také stěžejní role HNF, kteří (kromě květnového a srpnového odběru) byli důležitější v eliminaci bakteriální produkce než nálevníci. Také je patrný nižší příjem bakterií ve vrstvě B, daný jak nižšími počty predátorů (patrné na grafu na stanici 1, kde v epilimniu docházelo k cca dvakrát vyšší kontrole bakteriální produkce než ve vrstvě teplotně odpovídající řece), tak patrně i nižší teplotou. Celkové počty HNF se pohybovaly mezi 200 až 2300 a nálevníků mezi 2 až 100 buňek na ml. Průměrné žrací rychlosti se také v průběhu roku značně lišily: 0 až 25 bakt. HNF -1 h -1 a 10 až 1700 bakt. nálevník -1 h -1. Mezi nálevníky byli hlavními konzumenty bakterií zástupci skupiny Oligotrichida a Peritrichida, jmenovitě Halteria grandinella (dosahující predačních rychlostí cca 1500 bakterií na jedince a hodinu, díky celkovým počtům nejdůležitější nálevník zodpovědný za cca 80% z celkové bakterivorie nálevníků), Strobilidium sp. (700 bakt. buňka -1 h -1 a Vorticella sp. (2500 bakt. buňka -1 h -1, díky nízkým počtům však málo důležitý). Diskuse a závěry Účelem mé práce bylo zjistit poměr mezi bakteriální produkcí a mortalitou bakterií způsobenou vyžíráním pelagickými společenstvy HNF a nálevníků na podélných profilech nádrže Římov. Výsledky sledování jasně potvrdily klesající důležitost HNF a nálevníků coby konzumentů bakteriální produkce v gradientu od hráze směrem k přítokové části nádrže.

12 Stanovení rychlosti příjmu bakterií pomocí FLB má řadu výhod i nevýhod. Výhodou jsou krátkodobé experimenty, dochází pouze k minimální manipulaci se vzorkem. Dále je možno studovat např. přepínání z jednoho typu kořisti na druhou atd. Jako nevýhody těchto metod lze v první řadě uvést selektivní konzumaci kořisti prvoky, při které jsou přidané FLB přijímány vyšší či nižší rychlostí než přírodní kořist, dále může přidání FLB (velké procento traceru) změnit přirozenou početnost kořisti. Otázkou tedy zůstává jaký byl osud zbytku (tj. cca 40%) bakteriální produkce. Podle (ŠIMEK & STRAŠKRABOVÁ 1992) je několik možných alternativ: lyze bakteriálních buněk viry, sedimentace do nižších vrstev a třetí, pravděpodobně hlavní důvod, jímž je vyžírání jinými organismy než jsou HNF a nálevníci. Dále byla také potvrzena dominantní role oligotrichních a peritrichních nálevníků a zároveň zanedbatelná role skupiny Prostomatida. Poděkování Práce na tomto pokusu byly podpořeny grantem GAČR 206/99/0028. Literatura Sherr, E. B., Sherr, B.F., 1993: Protistan grazing rates via uptake of fluorescently labeled prey. In: Kemp PF, Sherr BF, Sherr EB, Cole JJ (eds) Handbook of methods in Aquatic Microbial Ecology. Lewis Publ., Boca Raton, p Stabbel, T., 1996: Ciliate bacterivory in epilimnetic waters. Aquat. microb. ecol. 10: Straškrabová a kol. 1996: Mikrobiální ekologie vody, MŽP ČR, BF JCU, České Budějovice. Šimek, K., Straškrabová, V., 1992: Bacterioplankton production and protozoan bacterivory in a mesotrophic reservoir. Journal of Plankton Research, vol. 14, no. 6,

13 10 3 HNF ml HNF ml -1 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 3 Abundance HNF A Abundance HNF B Ciliates ml -1 Ciliates ml May 5 Abundance CIL A Abundance CIL B September 14 May HNF ml Ciliates ml Dam River 0 Dam River Graf. příloha 1: Počty heterotrofních bičíkovců a nálevníků v 0.5 m (plné body) a ve vrstvě teplotně odpovídající řece (prázdné body). Data Římov, podélné odběry, 1999.

14 10 6 bacteria ml -1.d bacteria ml -1.d ,00 3,60 3,20 2,80 2,40 2,00 1,60 0,20 0,10 0, bacteria ml -1.d HNF grazing Ciliate grazing Bact.production A Bact. production B * - B level * * * * * * * * * September 14 * * * May 5 May 25 Dam River Graf. příloha 2: Bakteriální produkce v 0.5 m (plné body) a v hloubce odpovídající teplotně řece (prázdné body) versus bakteriální produkce spotřebovaná HNF (černá část sloupce) a nálevníky (šedá část sloupce) v 0.5 m (bez hvězdičky) a v hloubce ekvivalentní teplotě řeky (s hvězdičkou). Data Římov, podélné odběry, 1999.

15 DYNAMIKA TRANSFORMACE DUSÍKU V MALÉM VODNÍM TOKU Dynamics of the nitrogen transformation in a shallow stream Ivana Kabelková Jančárková Laboratoř ekologických rizik městského odvodnění, Fakulta stavební, ČVUT v Praze, Thákurova 7, Praha 6 Abstract: Mathematical models for algal and bacterial nitrogen uptake and for nitrification in the streambed biofilm were developed, calibrated and verified based on on-line monitoring of a reach of a Swiss prealpine river, the Töss, field and laboratory experiments. The models enable to follow both the short and long-term dynamics of the individual nitrogen transformation processes and their development towards a steady-state. Effects of various interventions in the river ecosystem on the nitrogen transformation were simulated. ÚVOD Biologické samočištění malých mělkých řek a potoků se odehrává převážně v biofilmu, kterým je pokryto dno toku [5, 4]. Struktura a metabolická aktivita biofilmu je výsledkem komplexních interakcí mezi hydrologickými, fyzikálně-chemickými a biotickými faktory [1, 2]. Nárůst biofilmu je podmiňován především dostatkem živin a světla. Tyto tzv. základní zdroje růstu doplňuje teplota, která ovlivňuje metabolickou aktivitu a rychlost růstu mikroorganizmů, rychlost a turbulence vody, které usnadňují transport živin k biofilmu, a typ a velikost substrátu poskytujícího povrch pro růst bakterií. Hlavní příčinou zmenšování množství biofilmu je jeho eroze suspendovaným sedimentem během zvýšených průtoků za deště a v menší míře též odumírání mikroorganizmů a konzumace biofilmu bezobratlovci (tzv. grazing). Díky značnému počtu regulujících faktorů vykazuje vývoj říčních biofilmů - a tudíž i samočistící potenciál toku značnou časovou a prostorovou variabilitu. Cílem práce bylo popsat matematickými modely jak krátkodobou, tak dlouhodobou dynamiku samočistících procesů na příkladu transformace dusíku. Studie se soustředila na příjem dusíku během asimilace a na nitrifikaci. Podrobnosti je možno nalézt v [3]. Materiál a metodika Výzkum jsem prováděla na řece Töss ve Švýcarsku na 1200 m dlouhém úseku pod ČOV Saland (5 000 EO) v období 08/95-07/97. Töss lze charakterizovat jako poměrně málo znečištěnou předalpskou řeku se silně proměnlivým průtokovým režimem (0,1 až 60 m 3 s -1 ), dobrými kyslíkovými poměry a štěrkovým vápencovým dnem. Kombinovala jsem různé metody, které poskytovaly rozdílný stupeň podrobnosti o časových a prostorových jevech v řece: on-line monitorování sloučenin dusíku a nejdůležitějších fyzikálně-chemických parametrů, detailní zkoumání transportních a transformačních procesů v úseku řeky včetně dna pomocí stopovačů NaBr a NH 4 Cl, měření potenciální nitrifikační aktivity a celkové biomasy biofilmu na vzorcích

16 odebraných na různých místech řeky včetně sedimentu. Pro syntézu výsledků v matematickém modelu jsem použila simula ční program Aquasim [6]. Výsledky Prostorové rozložení potenciálu transformovat dusík Prostorová a časová variabilita potenciálu transformovat dusík byla v Töss značná a odrážela zejména interakci zdrojů (světlo a amoniakální dusík) a povodní. Biomasa biofilmu na místech vystavených plnému světlu byla 5 až 20 krát vyšší než na zastíněných místech. Místa s vysokou biomasou byla podstatně citlivější na vliv povodní. Potenciální nitrifikační aktivita měla úzký vztah k růstu i erozi řas. Potenciální nitrifikační aktivita v hyporheické zóně byla mnohem nižší než na světlu exponovaném povrchu dna a závisela na lokální výměně vody v korytě a intersticiální vody v sedimentu, zásobující nitrifikanty amoniakálním dusíkem a kyslíkem. Rychlá výměna vody probíhala do hloubky cm hyporheické zóny, která se tudíž podílí na samočištění řeky. Relativní příspěvek hyporheické zóny k celkové transformaci látek však výrazně klesal s postupující kolmatací dna během delších bezdeštných období. Modelování asimilace dusíku řasami a heterotrofními bakteriemi Matematický model asimilace dusíku během růstu řas a bakterií byl vyvinut, zkalibrován a verifikován na základě on-line naměřených koncentrací kyslíku a amoniakálního dusíku (obr. 1). Model popisuje denní cyklus příjmu dusíku v důsledku asimilace CO 2 a zohledňuje jak fotosyntetickou asimilaci stimulovanou světlem, tak biosyntézu a růst na zásobních produktech za tmy. Dalším uvažovaným procesem je příjem dusíku nespecifikovanými organizmy pravděpodobně především heterotrofními bakteriemi v hyporheické zóně během oxidace rozpuštěného a Gas exchange O2 Scouring ALG Total respiration Maintenance CO2 Photosynthesis CH2O Biosynthesis Proteins Respiration Respiration/Growth NH4 NO3? HET Obr. 1: Koncepční model asimilace dusíku a spotřeby či produkce kyslíku řasami (ALG) a dalšími organizmy, zejména heterotrofními bakteriemi (HET).

17 partikulárního organického materiálu. Modelování nitrifikace Testovala jsem tři modely nitrifikace lišící se v konceptualizaci rozložení nitrifikačních bakterií a transportu látek v biofilmu (obr. 2). Kromě růstu nitrifikantů popisovaly modely i jejich odumírání a erozi za zvýšených průtoků. Model c, podle jehož představy nitrifikační bakterie pokrývají vlákna řas obklopená stagnujícím vodním filmem, se ukázal nejvhodnějším pro popis dvoustupňové nitrifikace zahrnující chování dusitanů. a) Tenký biofilm b) Silný biofilm c) Bakterie na vláknech řas Obr. 2: Koncepční modely nitrifikujícího biofilmu. Variabilita a stabilizace jednotlivých procesů transformujících dusík Pomocí vyvinutých modelů jsem zkoumala pro on-line data časovou proměnlivost jednotlivých procesů transformujících dusík a jejich vývoj směrem k ustálenému stavu. Fotosyntetický příjem dusíku se za optimálních podmínek stabilizoval asi na 6 N mg m -2 h -1. Nezávisel na teplotě a neovlivnila ho ani většina povodní. Příjem dusíku připisovaný dalším organizmům byl poměrně konstantní na úrovni N mg m -2 h -1 (15 C). Jsou-li v říční vodě delší dobu přítomny dostatečně vysoké koncentrace amoniakálního dusíku umožňující ustavení význačnější populace nitrifikačních bakterií, je nitrifikace limitována látkovým transportem. Oxidaci amoniakálního dusíku lze pak popsat jako reakci 1. řádu ohledně koncentrací dusíku v říční vodě s teplotní závislostí molekulární difúze. Maximální rychlost nitrifikace byla pro špičkové Rate [g NH4-N m -2 streambed h -1 ] Photosynthesis Biosynthesis Total respiration Ammonia oxidation C1 Obr. 3: Rychlosti procesů transformujících dusík.

18 koncentrace amoniakálního dusíku 3 N g m -3 asi 35 N mg m -2 h -1. Nitrifikace je výrazně nejúčinnějším procesem transformace dusíku (obr. 3). Opatření ovlivňující samočištění Simulovala jsem několik možných zásahů do říčního ekosystému ovlivňujících průběh samočištění. Pozitivní vliv na špičková zatížení znečisťujícími látkami mají: opatření zlepšující interakci s hyporheickou zónou a zvyšující dobu zdržení a disperzi v toku (revitalizace toku), kontinuální vypouštění nízkého znečištění do úseku potenciálně ohroženého náhlými špičkovými zatíženími (pro vývoj význačnější populace nitrifikantů je zapotřebí minimální koncentrace 0,3 N g m -3 ; diskutabilní opatření), rychlé promíchání zaústěného znečištění v příčném průřezu, jen mírné zastínění řeky umožňující dostatečný růst řas a je kolonizujících bakterií. Diskuze a Závěr Vyvinuté modely mohou být použity jako předpovědní nástroj pro simulaci transformace dusíku v malých dobře provzdušněných vodních tocích. Díky velkému časovému rozlišení popisovaných procesů mohou být aplikovány pro modelování vysoce dynamických situací, které se často vyskytují např. v městském odvodnění. Mohou být však upotřebeny i pro simulaci dlouhodobého vývoje potenciálu transformovat dusík. Je ale třeba mít na paměti, že čím delší je simulované období a čím více významných povodní obsahuje, tím nižší je předpovědní schopnost modelů bez další kalibrace a verifikace. Literatura [1] Allan, J.D. (1995). Stream Ecology: Structure and functioning of running waters. Chapman and Hall, London. [2] Biggs, B.J.F. (1996). Patterns in Benthic Algae of Streams. In: Algal Ecology. Ed. R. J. Stevenson, Academic Press, San Diego. [3] Jancarkova, I. (1999). Dynamics of the nitrogen transformation in a shallow stream. Diss. ETH No [4] Lock, M.A. (1993). Microbial communities in rivers. In: Aquatic Microbiology. Ed. T. E. Ford, Blackwell Scientific Publications, Boston. [5] Matulewich, V.A., and Finstein, M.S. (1978). Distribution of Autotrophic Nitrifying Bacteria in a Polluted River (the Passaic), Applied and Environmental Microbiology, 35(1), [6] Reichert, P. (1994): Concepts underlying a Computer Program for the Identification and Simulation of Aquatic Systems. Schriftenreihe der EAWAG, Nr.7.

19 HYPORHEICKÉ BAKTÉRIE - ABUNDANCE A DISTRIBUCE Hyporheic bacteria - abundance and distribution Jan Koutný, Martin Rulík, Šárka Trulleyová Katedra ekologie PřF UP, Hydrobiologické oddělení, Šlechtitelů 11, Olomouc, Abstract: Bacterial abundances of surface water, interstitial water and hyporheic sediment were studied in a small lowland stream. Bacterial abundances ranged between 0, , bacteria/ml surface water, 0, , b/ml interstitial water and 0, , b/g dry sediment containing particles smaller than 1 mm. Further, two layers of the sediment biofilm were analysed separately: POM (particulated organic matter) which was loosely associated to sediment surfaces (LAPOM) and POM associated strongly (SAPOM). The first results seem to show a relationship of bacteria abundances with the amount of LAPOM in sediments. Úvod Hlavní roli v biochemických procesech hyporheické zóny (cykly živin, proces samočištění) hrají mikrobiální společenstva biofilmů (Leichtfried 1991, Claret 1998, Claret et al. 1998). Nejvýznamnější složkou biofilmu schopnou utilizovat rozpuštěné organické látky (dissolved organic matter - DOM) jsou heterotrofní baktérie (Maltby 1992, Claret 1998, Brunke et Fischer 1999), přičemž baktérie jako součást biofilmu jsou v transformaci DOM důležitější než baktérie suspendované v intersticiální vodě (Maltby 1992, Hendricks 1996, Claret 1998, Crump et al. 1998). Hyporheické bakteriální populace jsou závislé na zdrojích organických látek. Vykazují proto, v závislosti na podmínkách okolního prostředí, změny v prostorové distribuci (Hendricks 1993, 1996, Claret 1998). Fisher et al. (1996) oddělil a analyzoval dvě vrstvy biofilmu POM (particulated organic matter) volně vázanou na sedimentární povrch (loosely associated POM - LAPOM) a POM vázanou na povrch částic těsně (strongly associated POM - SAPOM). Bylo zjištěno, že abundance, biomasa i aktivita baktérií je silně vázána na množství frakce LAPOM v sedimentu (Pusch et Schwoerbel 1994, Fisher et al. 1996, Pusch 1996). V této práci jsou prezentovány předběžné výsledky našeho studia hyporheických baktérií. Cílem studia bylo především (i) zhodnotit abundanci bakterií v povrchové a intersticiální vodě malého nížinného toku a (ii) zhodnotit abundanci bakterií v sedimentech dna. Materiál a metody Studium bylo prováděno na malém nížinném toku Sitka u Olomouce. Odb ěry vzorků povrchové a intersticiální vody byly prováděny po dobu 17 měsíců od února 1998 do června Povrchová voda byla odebrána z proudivého úseku toku asi 20cm pod hladinou do sterilní skleněné láhve se zabroušenou zátkou. Vzorky intersticiální vody byly odebrány pomocí vakuové ruční pumpy z piezometrů instalovaných v sedimentu, v hloubce cm. Piezometry byly umístěny na dvou odlišných místech: na počátku náplavu (odběrové místo A), kde povrchová voda infiltruje do hyporheálu (tzv. downwelling zone) a na konci náplavu (odběrové místo B), kde se voda po průchodu dunou vrací do toku ( tzv. upwelling zone). Odebrané vzorky pro stanovení přímých počtů bakterií byly na místě fixovány formalínem (40%

20 roztok formaldehydu) tak, aby výsledný roztok byl 2%. Po převezení byly vzorky ihned vyhodnoceny. Vzorky sedimentu byly pokusně odebrány v únoru a březnu Vzorky povrchového sedimentu byly odebrány pomocí plastového odb ěrného válce, který byl na stanovištích A a B vtlačen do dnových sedimentů (do hloubky asi 10 cm) a po ucpání spodního konce zátkou byl válec s vrstvou sedimentu vytažen. Přímo v terénu pak byla z odebraného sedimentu přesetím oddělena frakce s částicemi <1 mm, se kterou bylo dále pracováno. Vzorky byly po převezení ihned zpracovány. Pro odběr vzorků sedimentu z různých hloubek dna byla užita tzv. freeze-core metoda. Přímo v terénu byly jednotlivé vrstvy (0-10 cm, cm, cm, cm, příp cm) odděleny a v plastových nádobách se šroubovacím víkem přepraveny do laboratoře. Zde byly vzorky homogenizovány přesetím přes síto (o velikosti ok 1 mm) a partikulovaná organická hmota (POM) byla dále flotací rozdělena na frakce LAPOM a SAPOM. Separace baktérií ze sedimentu pro stanovení přímých počtů byla provedena pomocí ultrazvukové sondy Sonifier 250 (20 khz, 50% DC, 15min). Z vzniklé suspenze byl odebrán 1 ml, který byl v případě potřeby dále příslušně zředěn. Přímé počty baktérií byly stanoveny po obarvení DAPI a filtraci přes černý membránový filtr (Millipore, typ 0.4 µm HTBP) v epifluorescenčním mikroskopu Olympus BX 60, vybavenému mikrometrickou mřížkou U-OCM SQ 10/10 Olympus. Sušina sedimentu byla stanovena při 105 o C, obsah organických látek v jednotlivých frakcích sedimentu byl stanoven jako ztráta žíháním (600 o C/5hodin). Výsledky a diskuse Abundance baktérií suspendovaných v intersticiální vodě je signifikantně (ANOVA) vyšší než abundance baktérií v povrchové vodě. Abundance baktérií v odebíraných vzorcích povrchové vody kolísá v rozmezí 0, , baktérií na 1 ml vzorku. Průměrná hodnota je 1, Abundance baktérií v intersticiální vodě kolísá v rozmezí 0, , Průměrná hodnota je 8, Průměrná hodnota abundance baktérií v intersticiální vodě na místě A je 7, , na místě B 10, , tento rozdíl však nebyl statisticky významný (ANOVA, P > 0.05). Sezónní dynamika abundancí baktérií v obou typech vod nevykazuje žádný zřetelný trend (obr. č.1). 30 Abundance baktérií x Povrch.voda Downwelling Upwelling F M A M J J A S O N D J F M A M J Obr.1. Sezónní průběh abundance baktérií v povrchové a intersticiální vodě toku Sitka

21 Abundance baktérií ve vzorcích sedimentu kolísá v rozmezí od 0, do 2, baktérií na 1g sušiny. Průměrná hodnota je 1, b./1g sušiny. Ve frakci LAPOM se hodnoty pohybují od 1, do 43, , průměrná hodnota je 9, b./1g sušiny. Ve frakci SAPOM se hodnoty pohybují od 0, do 0, , průměrná hodnota je 0, b./1g sušiny. Flotací odstraněná frakce odebraných vzorků sedimentu přitom obsahuje přibližně 10krát více organických látek (LAPOM) než zbylý sediment s pevně navázanou organickou hmotou (SAPOM) (viz tab.1) V odběrovém místě A s hloubkou vzrůstá abundance baktérií (v obou frakcích LAPOM i SAPOM) s maximem v hloubce 40 cm (viz tab. č.1). Protože počty suspendovaných baktérií v intersticiální vodě nijak nekorelují s počty suspendovaných baktérií ve vodě povrchové, je zřejmé, že hlavním zdrojem baktérií v intersticiální vodě jsou biofilmové nárosty na anorganických a organických částicích sedimentu. Tuto myšlenku podporují celkově vyšší abundance baktérií v intersticiální vodě i v sedimentu v místě vynořování podpovrchové vody (upwelling). Dosud však nejsme schopni jednoznačně prokázat, co je primární příčinou zjištěné prostorové distribuce baktérií. Prostorová distribuce baktérií je obecně ovlivněna kvalitou a kvantitou organických látek, granulometrickými podmínkami lokality a velikostí podílu organické hmoty v sedimentu (Leichtfried 1991, Hendricks 1993, 1996). Tyto charakteristiky jsou výsledkem zejména hydraulických podmínek v toku, spojených se sedimentační dynamikou anorganického i organického materiálu. Rozdíly v abundancích baktérií na obou námi sledovaných místech by tedy mohlo vysvětlit zjištěné vyšší procento zrn menších než 1 mm a větší podíl volně vázaných organických látek (LAPOM) na odběrovém místě B. Tab.č.1. Abundance baktérií v sedimentu. Tabulka ukazuje abundanci baktérií (počet buněk na 1 g sušiny) ve vzorcích sedimentu (ES), re frakci LAPOM (L) a ve frakci SAPOM (S). Měření byla provedena v různých hloubkách (h) sedimentu v zóně downwellingu (A) a v zóně upwellingu (B). Pro každý vzorek zvlášť byl stanoven podíl organických látek (%). A B Hloubka n (*10 10 ) % org. l. n (*10 10 ) % org. l. (cm) ES 10 2,25 0,81 1,94 0, ,55 0,77 2,44 0, ,43 1, ,6 1,3 1,73 1,22 L 10 22,98 4,7 10,29 10, ,53 4,82 8, ,35 4,04 4,94 5, ,76 4,69 4,12 7, ,22 3,27 S 10 0,61 0,99 0,6 1,4 20 0,63 0,69 0,27 0, ,73 1,35 0,31 0, ,88 0,4 0,62 1, ,59 0,13 Použitá literatura Brunke, M. Fischer, H. (1999): Hyporheic bacteria relationship to environmental

22 gradients and invertebrates in a prealpine stream. Arch. Hydrobiol. 146, 2: Claret, C. (1998): A method based on artificial substrates to monitor hyporheic biofilm development. Internat. Rev. Hydrobiol. 83, 2: Claret, C. (1998): Hyporheic biofilm development on artificial substrata, as a tool for assessing trophic status of aquatic systems: first results. Annls Limnol. 34, 2: Claret, C., Marmonier, P., Bravard, J. P. (1998): Seasonal dynamics of nutrient and biofilm in interstitial habitats of two contrasting riffles in a regulated large river. Aquat. Sci. 60: Crump, B. C., Baross, J. A., Simenstad, Ch. A. (1998): Dominance of particleattached bacteria in the Columbia River estuary, USA. Aquat. Microb. Ecol. 14: 7-18 Fisher, H., Pusch, M., Schwoerbel, J. (1996): Spatial distribution and respiration of bacteria in stream-bed sediments. Arch. Hydrobiol. 137, 3: Hendricks, S. P. (1993): Microbial ecology of the hyporheic zone: a perspective integrating hydrology and biology. J. N. Am. Benthol. Soc. 12, 1: Hendricks, S. P. (1996): Bacterial biomass, activity, and production within the hyporheic zone of a north-temperate stream. Arch Hydrobiol. 136, 4: Leichtfried, M. ( 1991):POM in bed sediments of a gravel stream (Ritrodat-Lunz study area, Austria). Verh. Internat. Verein. Limnol. 24: Maltby, L.. (1992): Heterotrophic microbes In: Calow, P. Petts, G. E. The river handbook I. Blackwell Scientific Publication, Oxford. 526 pp. Pusch, M. (1996): The metabolism of organic matter in the hyporheic zone of a mountain stream, and its spatial distribution. Hydrobiologia. 323: Pusch, M., Schwoerbel, J. (1994): Community respiration in hyporheic sediments of a mountain stream (Steina, Black Forest). Arch. Hydrobiol. 130, 1: 35-52

23 ZMĚNA GENETICKÉHO SLOŽENÍ BAKTERIOPLANKTONU V PODÉLNÉM PROFILU NÁDRŽE ŘÍMOV Changes in bacterioplankton community composition along the longitudinal axes of the Římov Reservoir Michal Mašín, Karel Šimek Hydrobiologický ústav AVČR, Na sádkách 7, České Budějovice Abstract: We studied changes in bacterial community composition (BCC) of bacterioplankton in the Římov Reservoir during the spring-summer period 1999 by using rrna-targeted oligonucletide probes (labelled by a fluorochrome Cy3) for Eubacteria (EUB) and the following 3 eubacterial subgroups: Beta- (BET), Gama (GAM) - Proteobacteria and the Cytophaga/Flavobacterium (C/F) subgroup. We analysed samples from the surface layer of the reservoir (river inflow and 5 sampling points downstream) and the depth of the assumed river flow through the reservoir (4 sampling points). Two representative sampling campaings indicated that > 50 % of total bacteria present in reservoir belong to EUB. BET composed % and %, and C/F % and 8-33 % of total bacteria on 5 May and 10 August, respectively. From the river inflow downstream to the dam of the reservoir we observed a trend of the decreasing percentage of bacteria hybridized with the probes for EUB, BET and C/F, with the only exception of GAM, for which no clear downstream trend was found. Úvod: V přírodě existuje řada bakteriálních druhů, které vytvářejí vlastní společenstva podle prostředí, ve kterém se nacházejí. Naše znalost o těchto společenstvech je stále velmi limitována. Ještě donedávna nebyla prakticky dostupná metoda, která by umožňovala zevrubnější analýzu těchto celých společenstev. Nyní již můžeme určitý přehled získat díky praktickému použití značených rrna oligonukleotidových sond. Tyto sondy jsou většinou cílené na určité genetické skupiny, neboť použití sond na jednotlivé druhy bakterií by bylo poměrně složité, díky komplexnosti bakteriálních společenstev. Pomocí těchto sond bylo již v různých laboratorních či in situ pokusech s dializačními sáčky prokázáno (viz příspěvek K. Šimka a kol.), že se genetické složení mění vlivem predace. Mnohem méně prozatím víme o tom jak se společenstvo bakterií mění v závislosti na gradientu prostředí v přírodních podmínkách. Abychom získali alespoň předběžná data, bylo v roce 1999 v nádrži Římov uskutečněno 6 podélných vzorkovacích profilů. Metodika: V nádrži Římov bylo v roce 1999 provedeno 6 odběrů vzorků vody 8.4., 5.5., 25.5.,10.8., 14.9., V každém odběru byl odebrán vzorek z 6-ti různých stanovišť na podélném profilu nádrže. Jedno stanoviště bylo umístěno blízko hráze nádrže, další na přítoku do nádrže. Mezi těmito dvěma stanovišti se nacházela další, která byla označena čísly 1 až 4 směrem od přítoku k hrázi nádrže. Na stanovištích u hráze a na přítoku byly odebrány vzorky vody pouze z hladinové vrstvy (0,5 m). U ostatních stanovišť byly odebrány vzorky vody ještě z hloubky, která teplotně odpovídala toku řeky na přítoku do nádrže. Změny genetického složení bakterioplanktonu byly analyzovány pomocí celobuněčné fluorescenční in situ hybridizace (detaily metody viz. Amann a kol., 1995). Použity byly rrna sondy značené CY3, a to pro skupinu Eubacteria (EUB) a její podskupiny β a γ - Proteobacteria (BET a GAM) a podskupinu Cytophaga/Flavobacterium (C/F). U

24 vzorků byl hodnocen také podíl kultivovatelných bakterií na MPN agaru. Ve vzorcích byly hodnoceny ještě další parametry, které však vzhledem k omezenému rozsahu tohoto příspěvku nebylo možné uvést. Výsledky ze dvou reprezentačních odběrů: Ukázalo se, že s EUB sondou hybridizovalo mezi % bakterií během celého roku, a že směrem k hrázi počet hybridizovaných bakterií v obou těchto transektech klesal. Rovněž hybridizovatelnost s BET a C/F sondou byla poměrně vysoká, u BET dosahovala v odběru z 5. května hodnoty %, v odběru z 10. srpna hodnoty % a hybridizovatelnost směrem k hrázi klesala. U sondy C/F to bylo % pro odběr 5.května a 8-33 % pro odběr 10.srpna Hybridizovatelnost s Gam sondou ani v jednom případě nepřekračovala 5 % z celkového počtu bakterií stanovených po obarvení s nespecifickým fluorochromem DAPI. Celkově tedy hybridizovatelnost se skupinově specifickými sondami BET a C/F dosahuje % bakterií počitatelných v DAP. Diskuse: Jak je zřejmé z výsledků, většina baktérií přítomných ve vodní nádrži Římov patří do skupiny Eubacteria, přičemž až 82 % celého společenstva je tvořeno podskupinami bakterií BET a C/F. Z uvedených výsledků je také možné vyvodit, že poměr mezi jednotlivými podskupinami bakterií se může v čase a prostoru měnit, což může být způsobeno mnoha faktory. Zajímavé je, že směrem k hrázi klesal počet bakterií hybrydizujících jak s EUB sondou, tak sondami BET a C/F. Klesala však zejména celková kultivovatelnost bakterií. Toto si můžeme vysvětlovat jako změnu ve složení bakteriálního společenstva, tedy, že ve vodní nádrži se stávají dominantními bakterie jiné skupiny než EUB. Tento jev je možné vysvětlit i jiným způsobem, a to, že dostupnost živin u hráze je tak nízká, že organismy jsou málo aktivní a tudíž obsahují příliš nízký počet ribosomů, aby produkovaly dostatečně silný fluorescenční signál odlišitelný lidským okem v mikroskopu. (Sondy se váží na ribosomy a k detekci je jich třeba kolem 150.) Z grafů je rovněž patrné, že až do stanoviště č. 4 se značně liší složení bakterioplanktonu na hladině a v hloubce toku řeky. V hloubce je složení bakterioplanktonu podobné složení v říčním přítoku. Od stanoviště č. 4 jsou vodní masy zřejmě natolik promíchány, že se rozdíly mezi složením bakterioplanktonu na hladině a v hloubce zmenšují. Poděkování: Práce na tomto pokusu byly podpořeny grantem GAČR, 206/99/0028. Literatura: Amann, R. I., W. Ludwig, K. H. Schleifer. 1995: Phylogenetic identification and in situ detection of individual microbial cells without cultivation. Microbiol. Rev. 59: Text k příloze 1 a 2: Podélné transekty nádrží Římov,1999. V příloze 1 jsou uvedeny výsledky z odběru a v příloze 2 z Horní grafy uvádějí podíl BETa bakterií proti objektům viditelným v DAPI barvení. Prostřední grafy stejnou hodnotu pro podskupinu C/F a spodní grafy totéž pro celou skupinu EUBacteria.