Vodní ekosystémy Práce v ekosystému rybník Úvodní poznámka Cílem práce v ekosystému rybník je pokusit se o rozbor abiotických a biotických složek rybníka Žďár. Vzhledem k času, který na zkoumání máme, půjde o rozbor povrchní, spíš o náznak, či přiblížení postupů zkoumání ekologických vztahů v praxi. K tomu abyste se v problematice orientovali, slouží jednak teoretický úvod, který objasňuje několik pojmů oboru hydrobiologie, jednak pak vlastní návod k práci, který konkretizuje jednotlivé úkoly a činnosti, které je třeba při rozboru provést. U jednotlivých úkolů je také upřesněn rozsah, ve kterém mají být splněny (např. kolik organismů máte pozorovat, zakreslit a zařadit) a bodové hodnocení které za ně lze získat. Bodové hodnoty znamenají maximální možné bodové zisky za jednotlivé úkoly. Ekologický kurz Blatnice u Mladé Vožice Pomůcky: Vzorkovnice, Petriho misky, pinzety, metr, bílá destička, síta na bentos, měřicí sondy, určovací pomůcky (skládačky hnutí Tereza), event. binokulární lupa, mikroskop, potřeby pro mikroskopování. - 1 -
Teoretický úvod : Ve vodních ekosystémech platí stejné vztahy jako v kterémkoli jiném ekosystému, mají však svá specifika. Na našem území se můžeme setkat s ekosystémy sladkovodními které lze rozdělit na ekosystémy tekoucích vod (potoky, řeky) a ekosystémy stojatých vod (rybníky, jezera, nádrže, tůně apod.). Odvětví biologie studující vodní ekosystémy se nazývá hydrobiologie. Ekosystém rybníka zahrnuje abiotické (neživé) složky, které vytváří životní prostředí pro organismy (a limitují jejich výskyt). V rybníce popisujeme následující prostředí : pelagiál = oblast volné vody eufotická zóna horní část vody (kam prosvítí sluneční záření) zde probíhá fotosyntéza, tato vrstva odpovídá vrstvě vod, které v průběhu roku (v závislosti na počasí) výrazně mění teplotu trofolytická zóna neprosvětlená vrstva, převažuje dýchání a rozkladné procesy bentál = oblast dna litorál pásmo dna v mělkých vodách profundál hluboké dno, nedopadá sem světlo Pro jednotlivá prostředí jsou charakteristická společenstva organismů : Plankton drobné organismy vznášející se nebo plavající ve volné vodě. Nekton společenstvo volné vody, většinou větší živočichové aktivně plavající. Bentos společenstvo dna. Neuston organismy povrchové blanky u hladiny (prvoci, někteří korýši aj.). Pleuston společenstvo žijící na hladině bruslařky, vodoměrky aj. Pro vyšší rostliny které můžeme ve vodních ekosystémech a jejich okolí pozorovat, užíváme pojmy : Hydrofyty rostliny vodní (rostou zcela nebo převážnou částí těla ponořené ve vodě, mohou kořenovat ve dně nebo plavat na hladině) Hygrofyty rostliny bahenní (rostou převážnou částí těla na suchu, ale jsou vlhkomilné, kořenují nejčastěji v bahně a snáší i dočasné zaplavení vodou) Mnohé organismy žijící ve vodách mají specifické nároky na prostředí. Svým výskytem mohou informovat o kvalitě prostředí. Slouží jako bioindikátory. Bioindikátory čistoty vod Čistota vody je odvozena od množství minerálních látek, které jsou ve vodním prostředí k dispozici. Vysoký obsah minerálních látek vede k procesu eutrofizace vod Nádrže s malým množstvím minerálních látek oligotrofní nádrže je zde malá produkce biomasy, rychlá mineralizace, dostatek kyslíku v kterémkoli ročním období, zanášení dna usazeninami probíhá pomalu. Nádrže s velkým množstvím živin (min. látek) eutrofní velká produkce organické hmoty, u dna vrstva hnijícího bahna. Snížené množství kyslíku v hlubších vrstvách. V silně eutrofizovaných nádržích mohou v bentosu žít pouze druhy snášející trvalejší deficit kyslíku. Pro jednotlivé kvality vody jsou typické určité organismy. Ty pak využíváme jako bioindikátory biologické kvality (čistoty) vody. Z hlediska biologické čistoty můžeme vody dělit do 4 tříd. - 2 -
Bioindikátory obrázková příloha je součástí návodu Indikátory oligosaprobiontního společenstva rozsivky, zelené řasy zelenivky (např. řetízovka, jařmatka), ploštěnka potoční, larva jepice, červené řasy, larva pošvatky, blešivec Indikátory -mezosaprobiontního společenstva slávinka, larva jepice, vířníci zelenivky, larva chrostíka, šroubatka, rozsivky Indikátory -mezosaprobiontního společenstva vláknité sinice, nálevníci (bobovka, vířenka, mrskavka, ledvinovka), pijavice Indikátory polysaprobiontního společenstva krásnoočko, larvy pakomára, měňavky, nálevníci, nitěnky, bakterie - 3 -
Příloha č. l - Přehled bioindikátorů pro pomoc stanovení biologické kvality (čistoty) vod Indikátory oligosaprobiontního společenstva 1. hnědá řasa Tragillaria 2. zelená řasa 3. zelená řasa kadeřnatka 4. ploštěnka potoční 5. zelená řasa jařmatka 6. zelená řasa žabí vlas 7. hnědá řasa Cyclotella 8. zelená řasa jařmatka 9. larva jepice 10. vířenka 11. larva pošvatky 12. červená řasa 13. hnědá řasa Tabellaria Pozn. Za indikátor z této skupiny lze považovat i blešivce potočního (není na obrázku) Indikátory -mezosaprobiontního společenstva 1. slávinka obecná 2. hnědá řasa Asterionella 3. hnědá řasa Melosira 4. larva jepice 5. zelená řasa jařmatka 6. vířník 7. slunivka 8. zelená řasa řetízovka 9. hnědá řasa Meridion 10. larva chrostíka 11. ploštěnka ušatá 12. zelená řasa šroubatka 13. zelená řasa Pediastrum - 4 -
Indikátory -mezosaprobiontního společenstva 1. vláknitá sinice 2. vířenka 3. bobovka 4. hnědá řasa 5. mrskavka 6. larva bráněnky 7. hnědá řasa 8. bičíkovec bodo 9. pijavka 10. mlž okružanka 11. ledvinovka Indikátory polysaprobiontního společenstva 1. bakterie 2. bakterie 3. bakterie 4. bakterie 5. larva pakomára 6. krásnoočko 7. měňavka 8. vířenka 9. nálevník 10. vířník 11. nitěnka 12. zelená řasa 13. bičíkovec 14. bobovka 15. larva pestřenky Pro určování bioindikátorů lze použít také tabulky v návodech na webu Praktický průvodce mikrosvětem http://mikrosvet.mimoni.cz - 5 -
Eutrofizace vod eutrofizace = nadměrné obohacování vod živinami (zejména fosforečnany a dusičnany) dusičnany a fosforečnany se dostávají do vod zejména splachy z polí (ale např. i hnojením rybníků) Přebytek minerálních látek vede k nárůstu biomasy vodních rostlin zejména planktonu (sinice, řasy = vodní květ) ale i vyšších rostlin (okřehek, závitka, vodní mor apod.) Přemnožené rostliny způsobují zelené či zelenomodré zbarvení vody (řasy, sinice), souvislý povlak na vodní hladině. Tím brání průniku světla pod hladinu. Autotrofní organismy rostoucí v nižších vrstvách vod nemohou fotosyntetizovat hynou, začínají se rozkládat. Hnilobné procesy způsobují úbytek kyslíku ve vodě a produkci toxických látek (zplodiny hnilobných a kvasných procesů) úhyn živočichů (ryby, bezobratlí) Voda je zakalená, bez života a páchne mrtvá voda Ke snížení eutrofizace jsou dnes vysazovány některé druhy ryb býložravých (u nás nepůvodní) např. amur nebo tolstolobik. Jaký vliv to bude mít na rovnováhu vodních ekosystémů, ukáže čas. Chcete-li zjistit, zda jsou ve vodě přítomné sinice (např. z důvodu alergie, pokud se chcete ve vodě koupat) můžete použít velmi jednoduchý test : Naberte vodu do sklenice (nebo jiné průhledné nádoby), nechte chvilku (cca 10 min) ustát. Pokud jsou ve vodě přítomné sinice, vytvoří u hladiny tenkou zelenou vrstvu. Také ve vodních ekosystémech platí základní trofické (potravní vztahy) které lze vyjádřit pomocí potravní pyramidy: Trofické úrovně v ekosystému trofický = potravní týkající se potravy, potravních vztahů a vazeb primární producenti - P - autotrofní organismy, především zelené rostliny, schopné v procesu fotosyntézy přeměnit anorganickou hmotu na organickou s využitím světelné energie konzumenti - K - 6 -
- heterotrofní organismy, živočichové, parazitické houby, nezelené rostliny, živí se organickou hmotou, kterou vytvořili jiné organismy - všichni konzumenti jsou zároveň sekundárními producenty organické hmoty (jejich těla a výměšky slouží jako potrava pro jiné organismy) - podle způsobu výživy je dále dělíme: konzumenti 1. řádu K 1 býložravci (z biomasy předcházející trofické úrovně je do biomasy příjemce přeměněno jen malé množství energie počet trofických úrovní je omezen, zpravidla jich bývá 4 až 5, pouze vzácně se v přírodě vyskytuje více než 6 trofických úrovní) konzumenti 2. řádu - K 2 masožravci, všežravci, rostlinní paraziti konzumenti 3. a vyšších řádů - K 3 masožravci, živočišní paraziti reducenti (rozkladači, dekompozitoři) - organismy rozkládající mrtvou organickou hmotu postupně na jednodušší organické látky, pak až na látky minerální (bakterie, houby, plísně, chvostoskoci, roztoči aj.) - navracejí tak jednotlivé prvky do koloběhu látek v přírodě Zjednodušeně se vztahy mezi jednotlivými organismy vyjadřují pomocí potravních řetězců. Nejznámějším typem řetězce je tzv. pastevně-kořistnický řetězec (obrázky jsou pouze ilustrační) Poněkud složitější grafické znázornění je potravní síť: - 7 -
Návod k práci v ekosystému rybník 1. Proveďte orientovaný náčrtek pozorovaného rybníka a nejbližšího okolí, charakterizujte rybník stručným slovním popisem (např. hráz na Z straně rybníka, v sousedství jižního kraje je ekosystém louky, z východu a jihu obklopuje rybník vzrostlý les s převahou jehličnanů; převážná část rybníka je po celý den osluněna). Zakreslete do plánku 3 místa měření (na různých stranách rybníka) 5 bodů 2. Zhodnoťte abiotické složky prostředí 16 bodů a) Charakterizujte počasí (oblačnost, vítr, teplota vzduchu) b) Určete průhlednost a barvu vody a charakter dna (písčité, písčitobahnité, bahnité). c) Na 3 lokalitách zakreslených v náčrtku změřte (po 1 bodu za každý údaj): Teplotu vody ph vody Hloubku vody Množství rozpuštěných látek K hodnotám uveďte datum a čas, kdy byly získány. 3. Zhodnoťte biotické složky prostředí (proveďte pozorování společenstva) (Pomocí literatury a určovacích pomůcek se pokuste určit hlavní zástupce, do protokolu proveďte nákresy zástupců obrázek opatřete rodovým a druhovým jménem + zařazením do společenstva (plankton, nekton aj.) Pozorujte organismy rybníka i břehů pouhým okem, pomocí lupy, binokulární lupy i mikroskopu) do úkolu 3 zařaďte alespoň 2 mikroskopické zástupce a) Popište rostlinnou složku (fytocenózu) určete, nakreslete a popište hlavní zástupce hygrofytů, hydrofytů i fytoplanktonu (10 ks) 20 bodů b) Popište živočišnou složku společenstva (zoocenózu) určete, zakreslete a popište hlavní představitele zooplanktonu, bentosu, nektonu a neustonu (10 ks) 20 bodů 4. Zhodnoťte čistotu vody Některé z nalezených organismů lze zařadit mezi bioindikátory. Pomocí těchto bioindikátorů (uveďte 3) odhadněte biologickou kvalitu (čistotu) vody. Použijte obrázkové přílohy, rozdělení bioindikátorů a tabulku čistoty vody v teoretickém úvodu návodu. Odhadněte míru eutrofizace zkoumaného rybníka, zdůvodněte svůj odhad. Jsou ve vodě přítomné sinice - zdůvodněte? 3+2+2+2 9 bodů 5. Nakreslete potravní pyramidu zkoumaného rybníka Jako vodítko použijte obecnou pyramidu v teoretické části návodu. Pro zařazení použijte nalezené a popsané organismy zařaďte k jednotlivým trofickým úrovním (producenti, konzumenti 1., 2. a vyšších řádů, parazité,dekompozitoři tak, aby v každé úrovni byly alespoň 1 organismus). Celkově takto zařaďte 18 z popsaných organismů (budu-li mít tedy např. jen jednoho parazita, budu mít víc producentů a konzumentů) 6 bodů Z popsaných organismů sestavte 2 jednoduché pastevně kořistnické řetězce (4 členné).6 bodů 6. Zhodnoťe antropogenní vlivy (vlivy člověka), které pozorujete na zkoumané lokalitě. Uveďte 4 výrazné antropogenní vlivy. 5 bodů 7. Proveďte závěrečné shrnutí svého pozorování. o Zhodnoťte ekosystém jako celek, vyjádřete se k jakosti vody, biodiverzitě zkoumaného ekosystému a míře eutrofizace. 3 body o Vysvětlete význam rybníků pro člověka i pro organismy. 2 body o K jakému účelu se, podle vás, rybník Žďár užívá? Zdůvodněte. 3 body o Co jsou mokřady a pro jaké organismy mají význam? Jak se jmenuje mezinárodní úmluva o jejich ochraně? 2 body Pozn. Protokol zpracovává dvojice studentů na volné papíry. 3 body je hodnoceno uvedení běžných náležitostí protokolu odborných předmětů (jména zpracovatelů, datum, materiál, pomůcky, užité literatura). Celkový bodový zisk max 100 bodů Body za protokol les a rybník se sčítají. Celkový maximální zisk 200 bodů. 200 171 bodů 1; 170 141 bodů 2; 140 111 bodů 3; 110 81 bodů 4; 80 a méně bodů - 5-8 -