Hmyz v akvatických ekosystémech

Transkript

1 Hmyz v akvatických ekosystémech - ekologie, sběr materiálu, konzervace Petr Pařil

2 Metody odběru vzorků a sledování klasické hydrobiologické metody síť, cedník, kvantitativní odběráky, airlift, bagr entomologické metody smýkání, výletové pasti, Malaiseho pasti, dochovávání larev a kukel pro přesnou determinaci moderní přístupy časosběrné snímkování (foto, video), zvukové projevy, analýza obrazu molekulární analýzy

3 Výletové (emergenční pasti) Malaiseho pasti Emergenční pasti Lov na světlo Výletové skleníky případová studie Německo několik skleníků přímo nad tokem (6km) jejichž obsah se každý den vysával výsledky: odpovědi společenstva na změny substrátu v důsledku průtoků, substituce druhů na krátkém úseku toku různé vývojové cykly na horní a spodníčásti povodí

4 Dochování larev často nutné k přesné determinaci specifické podmínky pro druhy tekoucích (kyslík, teplota) a stojatých vod (nenáročné) substrátové nároky potrava ale i podklad ke kuklení a výletu exuvie larvy nebo i kukly (pro determinační klíče larev) trvalé preparáty (kanadský balzám) - morfometrie larev dochovávání v klícky přímo v toku nebo dochování larev připravených na emergenci Emergence 4 druhů pakomárů

5 Morfometrie morfometrie rozlišení taxonů dle velikostních charakteristik vývojové cykly - rozlišení jednotlivých instarů pomocí měřených přesně stanovených sklerotizovaných částí těla nutnéčasově náročné odběry ve 2-3 týdenních intervalech délka hlavy (µm) mm I shluky dle velikosti hlavy instaru II III IV V šířka hlavy (µm) mm

6 čas Vývojové cykly na vysychavém toku Siphlonurus aestivalis Sruktura populace S. aestivalis v bentometrech kontinuální tok velikostní skupina (mm) velikostní skupina (mm) instar V. 5-7 IV. 4-5 III. 3-4 II. 2-3 I. 1-2 abundance (m 2 ) sucho 2. sucho Habrophlebia fusca Sruktura populace P. conspersa v korerech 1. sucho 2. sucho datum Abundance 5 4 sucho datum maximum počet průměr 6 obsazenýc h minimum habitatů sucho 4 2 podíl driftujících jedinců v populaci (% ) ,8 0, ,4 2,3 1,6 Drift sucho 7,4 1 5,1 3,3 0,7 5,8 1,1 0,2 0, B.rhodani datum H.fusca E.ujhelyi su ch o

7 Studie migrací: vysychání Drought - August 2nd 2005 Reflooding - August 24th 2005

8 Kam cestují blešivci (během vysychání?)? proud v jednotlivých typech habitatů Kontinuální tok postupně vysychá Migrace rodu Gammarus 22/6/ Peřej Tůň Habitat jedinců za min medián 25% - 75% kvartil rozsah neodlehlých hod. odlehlé hodnoty 10 0 proti proudu po proudu Fragmentovaný tok na tůně Aktivita Priemerná během migrácia a 24 abundancia hod. Migrace rodu Gammarus 8/9/ migrácia abundancia 10 Hodnota podílu celkového počtu migrujících jedinců po proudu a proti proudu poměr migratů proti ku po proudu jedinců za min :00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 proti proudu po proudu čas počet jed in co v

9 Molekulárně genetické metody metody konzervace dle vhodnosti ke zpracování: živý materiál hluboké zmrazení (či lyofilizace) opakovaně nerozmrazovat! konzervace čistým ethanolem bez příměsí suchý sbírkový materiál (nerozvlhčovaný!) z dalších medií komplikovaná izolace molekulární taxonomie odlišení druhů na základě kombinace molekulárních metod (CO1, 18 S, 21 S, barcoding) a morfologie sledování fragmentace populací bariéry v šíření druhu přirozené (souš, rozvodí) antropické (přehrady na toku) molekulární (kryptické druhy, hybridní zóny)

10 Jak komunikují populace vodních bezobratlých pramenišť? a) stream hierarchy model generalisté, neschopní překonat souš (blešivec Gammarus fossarum) b) Death Valley model specialisté, neschopní překonat souš c) headwater model specialisté, schopní překonat souš X Který z modelů platí? Jak se liší genetická struktura populací na malé škále (stovky metrů) a velké škále desítky km)? Má na genetickou variabilitu vliv koncentrace Ca, popř. ph??

11 Migrační bariéry a komunikace populací molekulárně genetické metody povodí Odry? Geografická struktura populací blešivce na hraničním hřebeni povodí Moravy povodí Váhu (Hubáčková L. diplomová práce)

12 hloubka jezerního sedimentu Tvody červenci dle paleozázamu Paleorekonstrukce vývoje teplot dle hlavových schránek pakomárů abundance jednotlivých taxonů

13 Témata prací 1. hodnocení vlivu sucha na vodní bezobratlé vývojové cykly druhů, species traits (vlastnosti druhů) vztah k suchu 2. komunikace mezi populacemi bezobratlých pramenišť sledovaná pomocí molekulárně genetické metody (Bílé Karpaty, Beskydy) 3. analýza hlavových kapsul pakomárů z limnických vrstev paleojezer rekonstrukce vývoje klimatu po posledním glaciálu se zaměřením na teplotu

14 Jaký hmyz žije ve vodě? Důležité skupiny: Odonata Ephemeroptera Plecoptera Trichoptera Coleoptera Heteroptera Diptera Chironomidae Simuliidae Neuroptera Lepidoptera Megaloptera Hymenoptera

15 Ephemeroptera lov dospělců smýkačkou nebo do výletových pastí (ethanol) larvy (formaldehyd líh) dospělci často tvoří soumračné roje za vlhkého počasí, efemerní výskyt kladení vajec těsně nad hladinou (zachytávají se v driftu) larvy mají různé habitatové preference které se mění dle instarů (např. malé larvy v tišině na CPOM, poslední instary škrabači v proudu) kromě nejhornějších úseků pramenných stružek a kyselých toků od hor po nížinné toky od stojatých vod (Caenis) až po silně proudící úseky (Rhitrogena) specialisté Doc. Zahrádková a prof. Soldán

16 Plecoptera lov dospělců smýkačkou nebo do výletových pastí (ethanol) dospělce hledáme je převážně na kamenech a vegetaci (velké druhy dobří letci) larvy konzervace líh nebo formalín větší druhy - vrcholoví predátoři s víceletým vývojem převážně tekoucí vody o vysokých hor do středních poloh některé druhy vylétají velmi časně z jara (na sněhu) a při klasickém jarním a podzimním vzorkování je nemusíme zachytit larvy v převážně v rychle tekoucích úsecích hlavně pod kameny vody bez organického znečištění s dostatkem kyslíku a nízkou teplotou specialisté Dr. J. Bojková, Doc.Helešic

17 Trichoptera soumračná aktivita dospělců - lov na světlo vhodné smýkat na pobřežní vegetaci a pod mosty, emergenční pasti konzervace dospělců (líh) larvy (formaldehyd líh) larvy ve všech typech vod i zónách toků studie - např. driftová aktivita larev v rámci sezóny či dne, analýza potravy ve střevě z makrozbytků specialisté Dr. P.Komzák

18 Odonata - determinace podle larev částečně možné do druhu exuvie na makrovegetaci skenování podchlazených exemplářů bez usmrcení (Dolný a Bárta) kvalitní fotodokumentace dobrá probádanost skupiny včetně rozšíření specialista Dr.M.Straka (případová studie) druh Výlet v sezóně S. vulgatum S. sanguineum A. mixta S. fusca L. virens L. barbarus I. elegans C. puella datum

19 Coleoptera - determinace určování do druhu dle larev problematické konzervace - larvy (formaldehyd líh), dospělci - konzervace octanem ethylnatým (nakapat na papír) determinace dospělců (pohl. orgány) na sucho skenování vhodný klíč na dospělce i larvy (Sychra a Straka 2007) dochovávání druhů stojatých vod lov na světlo, pet pasti (pet láhev + návnada) klasické hydrobiologické metody (síť, cedník, bentometr, bagr) díky rychlému pohybu mohou unikat možný přímý sběr obíráním pinzetou z kamenů, kořenů, dřeva (Elmidae) případové studie J.Straka preference CPOM u Elodidae specialisté Dr. J.Sychra a M.Straka

20 Diptera - determinace dle larev možná identifikace převážně do rodu dobrá možnost dochovávání díky malým nárokům na kyslík fixace larev horkou vodou (některé orgány zůstanou nezatažené znaky klasická fixace larev (formalín alkohol) dospělci líh (Brachycera na sucho) cephalofaryngeální skelet (rekukovaný zbytek hlavové kapsuly a ústního ústrojí) - vaření v KOH a pak trvalý praprát

21 Diptera - ekologie výskyt larev převážně v příbřežní zóně s pomalým proudem a dostatkem organického materiálu (část larev terestrických) několik specialistů v rychlém proudu (Simuliidae, Blepharicidae, Empididae) vyjímečně součástí planktonu (Chaoboridae) nebo první instary neustonní larvy Dixidae Culicidae dendrotelmy, parazité, hygropetricky ale i biologických filtrech čistíren a močůvce specialista prof. R.Rozkošný, larvy P.Pařil

22 Chironomidae exuvie metoda na monitoring stojatých vod (250 µm síť-líh-odvodnění - kanadský balzám, P.Bitušík - SK) 40-80% druhového spektra i abundance, zejména ve stojatých vodách široká ekologická valence většiny druhů (hluboká jezera až terestrické h.) podstatná druhů v ČR část není dosud známa specialisté Dr.V.Syrovátka, K. Brabec

23 Simuliidae konzervace larev nejlépe alkoholem (anální papily se nezasunou) u larev problematická determinace vhodná kombinace s kuklou (Knoz 2001, CD Klíč) masový výskyt pouze v tekoucích vodách důležitá součást potravního řetězce pasivní filtrátoři studie na kvantitu pozřeného materiálu, kompetice (kaninbalizmus) typická jarní maxima, přemnožení v horských a severských oblastech

24 Heteroptera těžiště výskytu ve stojatých vodách určování podle larev nespolehlivé dospělci lov do cedníků při klasickém lovu unikají (zvláště Gerromorpha), částečně lov na světlo, lesklé plochy konzervace larvy (formalin-líh) nebo dospělci octan (lih) dospělci preparace nasucho s pohl. orgány, strigilem, palou a paramerami zvlášť různé habitatové preference (litorál x pelagiál, otevřené x zarostlé vody, tekoucí x stojaté) osídlují pionýrské habitaty, různá společenstva ve stádiích sukcese, kompetice druhů na podobných habitatech specialisté: Dr. Kment, Sychra, Straka

25 Megaloptera Sialis Další skupiny Neuroptera Osmylus, Sisira Lepidoptera Hymenoptera

26 Děkuji za pozornost a těším se na setkání

27 Změny driftu v průběhu sezóny teplota, průtok 35 Macroinvertebrate abundance in 1 m 3 of drift and water temperature days drought 20 days drought 10 days drought 20 days drought Apr_25 May_10 Jun_01 Jun_17 Jul_12 Aug_24 Sep_05 Sep_27 Oct_21 Nov_11 macroinvertebrates water temperature Date Abundance in 1 m 3 Temperature ( o C) Abundance of drifting aquatic macroinvertebrates standardized on 1 m 3.s -1 of stream discharge 0,04 4 Comparison of log abundance of Ephemeroptera (temporary fauna) in drift and benthic samples drought Apr_25 May_10 Jun_01 Jun_17 Jul_12 Aug_24 Sep_05 Sep_27 Oct_21 Nov_11 Log abundance Apr_25 bentometer 1 drift m2 1 m3 Date May_10 Jun_01 Jun_17 Jul_12 Aug_24 Sep_05 Sep_27 Oct_21 Nov_11 Date 0,03 0,02 0,01 0 Abundance Discharge (m 3.s -1 ) drif in 1 m3.s-1 discharge

28 species Baetis rhodani Electrogena sp. Habrophlebia fusca Případové studie: Sledování vývojových cyklů Výskyt druhů a velikostních skupin jepic v 3 týdenních intervalech vliv sucha Date Apr 05 Apr 25 May 10 Jun 01 Jun 17 Jul 12 Aug 24 Sep 05 Sep 27 Oct 21 Nov 11 habitat B1B2R1R2P1P2B1B2R1R2P1P2B1B2R1R2P1P2B1B2R1R2P1P2B1B2R1R2P1P2 B1B2R1R2P1P2 B1B2R1R2P1P2B1B2R1R2P1P2B1B2R1R2P1P2B1B2R1R2P1P2B1B2R1R2P1P2 No. of size [mm] indi viduals silný vliv sucha drought June 26 July slabší vliv sucha sucho drought July 25 August 14 Siphlonurus aestivalis

29 Ephemeroptera - ekologie Heptageniidae proudné úseky Ephemeridae dostatek sedimentů, pískové lavice (morfologická zachovalost koryta) Ephemerellidae v různých typech tekoucích vod Caenidae stojaté a pomalu tekoucí (adaptace na menší obsah kyslíku) Baetidae stojaté i tekoucí v.

30 Heteroptera - ekologie Gerromorpha Veliidae drobné toky Velia živa vajíčka do mechu, larvy po souši Geriidae specifické nároky druhů v rodu Gerris - Aquarius Hydrometridae zarostlé vody Nepomorpha Nepidae zarostlé vody Notonectidae -často první kolonizují nový habitat Micronectidae - v tekoucí vodě, přehlížený rod Micronecta Aphelocheiridae - Aphelocheirus návrat do vyčištěných vod, dříve v červené knize Corixidae nejbohatší skupina v různých hlavně stojatých vodách - polyfagie specialista P.Kment a J.Sychra

31 Coleoptera - ekologie Gyrinidae stojaté vody, rychle víří po hladině Dytiscidae hlavně stojaté, pouze několik r. v tekoucích Elmidae na kořenech a kamenech v rychlých úsecích Scirtidae larvy hojně na dřevní hmotě u břehů Hydraenidae příbřežní zóna tekoucích vod Hydrophilidae vegetace, příbřežní zóna, špatní plavci, semiterest. larvy

32 Odonata - ekologie převážně stojaté vody (zejména Anisoptera) tekoucí (Zygoptera Calopteryx, Platycnemis, Ischnura) Anisoptera Cordulegaster - potoky, Onychogomphus větší řeky) víceletý vývoj některých druhů - odvození - sukcesního stádia lokalit dobří letci rychlá kolonizace nových habitatu, invaze jižních druhů

33 Trichoptera Limnephilidae druhově nejbohatší skupina, ekologicky plastická Hydropsychidae lapací sítě, stridulace, teritoriální chování, Rhyacophilidae predátoři, v proudu Polycentropodidae staví sítě, omnivorní Glossosomatidae kloboučkovité schránky na kamenech v rychlých tocích

34 Plecoptera - ekologie Perlidae velké larvy s řídkým výskytem, často ve větších tocích, vrcholoví predátoři Perlodidae středně velké larvy potoků a říček Leuctridae od nejvyšších horských poloh do nížin, pod kameny ale i na jemnějším substrátu Nemouridae od vysokých hor do středních poloh, občas ve stojatých