Ekologické vztahy v tekoucích vodách

Voda je nejdůležitější z globálních surovin a velký důraz je tak kladen na udržení její vysoké kvality. V souvislosti s klimatickými změnami jsou vodní zdroje vystaveny nejrůznějším klimatickým extrémům, kterým mohou čelit jen zdravé ekosystémy s vysokým ekologickým potenciálem.

Mikrobiální rozmanitost a planktonní sítě

Sladkovodní biotopy mají rozhodující vliv na celý pozemský život, převážná většina jejich mikrobiálních obyvatel (prokaryot a eukaryot) však zůstává stále záhadná, za hranicemi kultivačních možností. Nicméně vývoj kultivačních přístupů spolu s pokroky v sekvenování přináší nové prostředky pro odhalení mikrobiální rozmanitosti.

Planktonní sítě jsou klíčové pro pochopení toků energie a látek mezi organismy povrchových vod. Teoretické poznání potravních sítí se sice překotně rozvíjí, ale mají malé rozlišení a vycházejí hlavně ze studií poměrně jednoduchých systémů stratifikovaných jezer.

Mělké polymiktické ekosystémy, např. hypertrofní rybníky, zřejmě umožňují rozvoj komplexnějších společenstev s obrovskou diverzitou. Naše předběžné výsledky z hypertrofních rybníků opravňují k hypotéze, že v nich jsou - na rozdíl od dosud uznávaných konceptů planktonní ekologie - významnými články přenosu energie do vyšších trofických úrovní také metanoxidující bakterie, zoospory vodních hub a pikosinice.

Zatímco přenos energie „klasickými potravními sítěmi“ od primárních producentů k vyšším trofickým úrovním je v nich omezen, mikrobiální potravní síť tvoří hlavní složku, byť nejspíš míň efektivní v důsledku přítomnosti více trofických úrovní, tedy i energetických ztrát.

Čtěte také: České supermarkety a bio

Ačkoli pikosinice patří mezi jedny z nejdůležitějších hráčů v Globálním Cyklu Uhlíku (zajišťují primární produkci světových oceánů), pochopení jejich ekologie ve sladkovodních ekosystémech je velká neznámá. Domníváme se, že jednou z hlavních překážek bránících objasnění jejich vlivu a důležitosti ve stojatých vodách je to, že postrádáme prostředky potřebné k definování ekologicky relevantních taxonomických jednotek (např. druh a poddruh).

Planktonní mikrobiální společenstva pomezí tekoucích a povrchových vod v pramenných oblastech se výrazně liší. Změna bakteriálních společenstev při přechodu z tekoucích do stojatých vod byla dosud málo známá a role původně potočních mikroorganismů na formování mikrobiálního společenstva stojatých vod je nejasná.

Perifyton a oligotrofní jezera

Perifytoní společenstvo je významnou biologickou složkou vodních ekosystémů. V nich má mnoho významných funkcí jako jsou koloběh živin nebo jeho samočistící schopnosti v ekosystému, kde se vyskytuje. Výzkumu perifytonu je věnována menší pozornost než planktonu, přestože v mnoha ekosystémech tvoří perifyton větší biomasu.

Jedním z málo studovaných ekosystémů jsou oligotrofní jezera, speciálně antropogenního původu. V České republice máme unikátní sérii tří antropogenních oligotrofních jezer různého vývojového stáří, která vznikla při rekultivacích po těžbě uhlí.

Ryby a zooplankton

Předmětem zájmu našeho oddělení je výzkum nejvýše postavených trofických úrovní ve sladkovodních ekosystémech - živočišného planktonu (zooplanktonu) a ryb. Skupina „ekologie juvenilních stádií ryb“ studuje diurnální vertikální a horizontální migrace juvenilních kaprovitých, okounovitých a síhovitých ryb v nádržích a jezerech, a ekologické příčiny i důsledky těchto migrací.

Čtěte také: Jak podporovat projekty

Skupina „časo-prostorové ekologie ryb“ studuje změny v časo-prostorovém rozmístění ryb v umělých a přirozených vodních tělesech. Důraz je kladen především na objasnění diurnálních a sezónních aspektů distribuce ryb, vlivu abiotických a biotických faktorů a pochopení vnitro- a mezidruhových rozdílů v rozmístění a využívání habitatů.

Skupina „potravní ekologie ryb“ studuje strukturu a funkci rybích společenstev, dynamiku potravních sítí a trofické vztahy v přírodních i umělých vodních ekosystémech. Při výzkumu kombinuje klasické a moderní metodické přístupy (terénní pozorování, manipulativní experimenty, analýza stabilních izotopů, analýza obsahu trávících traktů atd.). Snaží se lépe definovat a pochopit mechanismy, které určují fungování rybích společenstev v různých typech sladkovodních ekosystémů.

Skupina „ekologie chování ryb“ se zaměřuje na protandrické chování samců bolena dravého a individuální strategie jedinců zajišťující maximalizaci reprodukčního úspěchu. Dalšími předměty výzkumu jsou vlivy klimatické změny a predace na průběh rozmnožování a přežívání jiker v modelovém systému bolen/ouklej.

Skupina „populační dynamiky ryb“ vyvíjí ekologické modely, které by vysvětlovaly úlohu, kterou hrají biotické (primární a sekundární produkce, kompetice) a abiotické (kvalita vody a teplota) faktory na míru přežití ryb, růst, rozmnožování a nakonec na populační dynamiku cílových druhů.

Skupina „ekologie rybích a zooplanktonních společenstev“ studuje změny ve složení rybích společenstev dlouhodobě monitorovaných přehradních nádrží a nově vznikajících důlních jezerech. Jsou identifikovány abiotické a biotické faktory zodpovědné za dané změny a zejména studovány vnitro- a mezidruhové interakce a dopady vztahů predátor-kořist na výslednou strukturu rybích společenstev.

Čtěte také: Dávkování lignohumátu v ekologickém zemědělství

Skupina „biologie ochrany“ se zaměřuje na vývoj nových konceptů a nástrojů v biologii ochrany a na jejich praktické uplatnění při tvorbě pravidel a způsobů řízení.

Malé vodní nádrže a rybníky

Malé vodní nádrže (MVN) jsou ve středoevropském prostoru jedním ze základních elementů zemědělské krajiny. Představují jednu z nejhodnotnějších přírodě blízkých složek kulturní krajiny, jinak zcela transformované intenzivní lidskou činností.

Rybníky, jako jeden z typů malých vodních nádrží, jsou významným typem biotopů vybudovaným jako umělé stavby v místech s příznivou konfigurací terénu. Postupem doby se staly organickou součástí krajiny a nahradily tak jezera, která se u nás prakticky nevyskytují. Osídleny byly pestrým společenstvem vodních a bažinných organismů.

Je známo, že kvalita vody se v rybnících často zásadně mění, podle míry znečištění dochází v kvalitě vody ke změnám, a to buď pozitivním, v případě silného organického zatížení přítoku, nebo negativním, v případě neznečištěného přítoku.

V důsledku přísunu živin z povodí i vstupů ve formě krmiv a hnojiv aplikovaných v rámci rybářského hospodaření lze většinu českých rybníků považovat za eutrofní až hypertrofní vodní ekosystémy.

Také další typy malých vodních nádrží mohou plnit více funkcí v krajině, včetně redukce (až eliminace) znečištění transportovaného říční sítí. Z ekologického hlediska jsou významným lokálním biocentrem zvyšujícím biodiverzitu v krajině. Vodohospodářsky zadržují vodu v povodí a ovlivňují její další distribuci, mají nezanedbatelný vliv na hladinu podzemní vody a půdní vláhu, při správné manipulaci s retenčním prostorem jsou schopné transformovat povodňové vlny.

Přes svoji nezastupitelnost v krajině tvoří malé vodní nádrže také jeden z ohrožených ekosystémů v Evropě, který je pod neustálým antropogenním tlakem. Nejvíce náchylné jsou malé vodní nádrže v blízkosti velkých sídel nebo v zemědělsky intenzivně obhospodařované krajině.

Vliv sucha na vodní ekosystémy

Suchem mohou být ovlivněny všechny typy vod a s nimi i druhy na vodu vázaných organismů včetně některých terestrických druhů rostlin a živočichů. Při vysychání toků či biotopů stojatých vod dochází ke snižování výšky vodního sloupce v recipientu a může docházet až k úplné ztrátě povrchové vody.

To může mít na vodní ekosystém přímé i nepřímé vlivy. Přímé vlivy spočívají ve ztrátě vody, ztrátě habitatů pro vodní organismy a v přerušení povrchového propojení se sousedními vodními biotopy.

Při vysychání dochází ke změnám podmínek ve vodním prostředí, které mohou postupně vést až ke stavu, kdy se pro vodní organismy stává neobyvatelným. Na účinky sucha reagují dvěma nezávislými způsoby - resistencí a resiliencí.

Resistencí je myšlena schopnost odolávat nepříznivým podmínkám např. ve formě semen, spor, odolných vajíček apod. Resiliencí pak schopnost vrátit se na daný biotop po zlepšení nevyhovujících podmínek. Většina vodních organismů jako reakci na sucho využívá kombinaci obou těchto schopností.

Vlivem vysychání dochází k postupným změnám fyzikálně-chemických a chemických parametrů vody, které se následně mohou projevit i na oživení vod. Vlivem zmenšujícího se celkového objemu vody dochází ke zvyšování koncentrací některých látek (např. amoniakálního dusíku, rozpuštěných organických látek, solí atd.), naopak koncentrace rozpuštěného kyslíku ve vodě klesá (při mimořádné fotosyntetické aktivitě řasových nárostů může během dne docházet k dočasnému zvyšování).

Ve stojatých vodách, obzvláště v mělčích nádržích, často dochází k rozvoji vodního květu. K rozvoji vodního květu nemusí dojít v případě, pokud je nádrž dotována vodou nezatíženou živinami a pokud nemá vnitřní zdroje živin v sedimentu.

Z hlediska vztahu fytoplankton-makrofyta může být sucho spouštěčem změny alternativního stabilního stavu v mělkých nádržích směrem k dominanci fytoplanktonu i obráceně směrem k dominanci makrofyt. Většina taxonů makrozoobentosu stojatých vod je schopna relativně dobře se vypořádat s důsledky období sucha, někteří zástupci dokonce vyžadují alespoň krátkodobé vyschnutí pro dokončení svého vývoje, to se však týká zejména taxonů obývajících periodické tůně.

Zvýšení teploty a snížení obsahu kyslíku ve vodě se negativně projevuje na rybích populacích.

V tekoucích vodách dochází při vyschnutí k vymizení nárostů biofilmů a řas, ale po znovuzaplavení dochází velice rychle k jejich obnově. Jednotlivé druhy makrozoobentosu jsou k vysychání různě citlivé, z vodního hmyzu jsou obecně považovány za citlivější zástupci jepic, pošvatek a chrostíků, zatímco zástupci brouků nebo ploštic patří mezi relativně odolné skupiny.

Pro vodní živočichy, zejména pro ryby a permanentní složku makrozooobentosu v tekoucích vodách je mimořádně důležitá migrační prostupnost, která umožňuje alespoň části populace nalézt refugia, ve kterých mohou přežít nepříznivé období (např. zbytkové tůně).

Přítomnost refugií je klíčovým parametrem pro resistenci a resilienci bioty téměř ve všech typech prostředí. Ta je ve stojatých i tekoucích vodách zajištěna především dostatečně hustou mozaikou biotopů a pestrou morfologií, tj. střídání peřejí a tůní, přirozený sedimentačně-erozní režim s prostupností do hlubších vrstev dna (hyporeálu), přirozený vegetační kryt tvořící stín a úkryty.

Revitalizace a renaturace vodních toků

Z tohoto hlediska jsou pro stabilitu ekosystému v oblastech, které bývají postiženy suchem, důležitá revitalizační opatření zaměřená na zlepšení hydromorfologického stavu vodních toků včetně nivy. Zlepšení hydromorfologického stavu antropogenně ovlivněných vodních toků je možné dosáhnout zejména přírodě blízkou úpravou koryta a břehů, vytvářením refugií a odstraněním migračních bariér, zejména příčných překážek typu jezů a hrází.

Nanejvýš vhodné je využití renaturačních procesů (např. změna koryta následkem povodní po povodňovém průtoku). Součástí revitalizace/renaturace koryta toků musí být i blízké okolí (příbřežní zóna, niva). Přirozená stromová, popř.

Jedním z řady navrhovaných adaptačních opatření na omezení negativních dopadů sucha je často i výstavba a obnova vodních nádrží, zejména malých vodních nádrží. Umělé vodní nádrže jsou považovány za jeden z nejvýznamnějších negativních typů lidského ovlivnění fluviálních systémů.

Nádrže významně fragmentují říční systémy - přerušují poproudový transport vody a sedimentů, čímž z hlediska geomorfologického indukují početné odezvy včetně agradace a siltace nad hrází a ovlivnění průtoků pod hrází. To je provázeno změnou charakteru dna, průtokového režimu a degradací toku pod hrází.

Nádrže také mění teplotní a živinový režim v toku. V toku vznikají bariéry (hráz, zátopa), které organismy většinou nemohou překonat. Uvedenými vlivy a vlivy souvisejícími se závažně mění podmínky pro veškerou biotu v toku. Dochází ke změnám biologické diverzity, mění se druhové složení, namísto citlivějších druhů (specialistů) nastupují druhy odolnější (generalisté, včetně druhů nepůvodních).

Změny v taxonomickém složení jsou příčinou změn funkčních. Změny ve složení bioty vyvolané působením nádrží nejsou významné jen z hlediska ochrany přírody, ale - a to zejména - z hlediska odolnosti ekosystémů k jejich narušování a tedy i snížení poskytovaných ekosystémových služeb. Význam těchto služeb je aktuálně doceňován v důsledku projevů globální klimatické změny.

Ekosystémové služby mohou být poskytovány tzv. zdravými toky, tedy těmi, jejichž stav je přirozený nebo přirozenému blízký. Degradované ekosystémy poskytují tyto služby omezeně nebo vůbec.

Vyšší podíl malých vodních nádrží v povodí má také za následek zvýšené riziko vysychání drobných vodních toků se všemi důsledky pro biotu.

Výzkum a monitoring

Obecné vlivy dopadů sucha na vodní organismy, na hydromorfologii a fyzikálně-chemické a chemické parametry vodních ekosystémů jsou rámcově známé a jsou zdokumentovány a publikovány. Konkrétní datové zdroje k dopadům sucha jsou však těžko dostupné a mají mnoho různých omezení.

Z opatření pro eliminaci negativních vlivů sucha na vodní ekosystémy je v literatuře relativně dobře podložen velký význam revitalizací/renaturací vodních toků pro odolnost ekosystému vůči suchu jak v Evropě, tak i na jiných kontinentech (Austrálie, Afrika, Severní Amerika). Vliv revitalizačních a renaturačních opatření pro eliminaci negativních vlivů sucha na biologické složky hodnocení ekologického stavu, zejména kvantifikace pozitivního efektu těchto opatření na biologické složky, dosud na území České republiky běžně zkoumán a hodnocen není.

Negativní vlivy vodních nádrží na ekosystém tekoucích vod jsou popsány v odborné literatuře a jsou dokumentovány. Datových podkladů, které dokumentují vliv jednotlivých typů malých vodních nádrží na biotu tekoucích vod v období sucha, je k dispozici z Programu monitoringu povrchových vod poměrně málo anebo pro některé typy malých vodních nádrží úplně chybí.

Výzkum vlivu malých vodních nádrží na vodní a vodu vázané ekosystémy včetně bioty v období sucha by měl být účelově podpořen.

Plošná opatření na zemědělské či lesnické půdě a jejich význam pro vodní faunu a flóru lze hodnotit většinou jen odborným odhadem, protože na území České republiky chybí konkrétní zkušenosti s jejich vlivem.

Monitorovací profily Programu monitoringu povrchových vod se v dostatečné blízkosti plošných opatření na zemědělské či lesnické půdě nevyskytují, anebo na nich nejsou monitorovány biologické složky, proto nejsou k dispozici relevantní data.

Potřeba dalšího výzkumu vlivu sucha na vodní a vodu vázané ekosystémy je z výše uvedeného zřejmá. Přirozené ekosystémy disponující dostatkem různorodých habitatů a dostatečnou prostupností pro migrující organismy se dokáží vyrovnávat s případnými epizodami sucha lépe než člověkem řízené umělé systémy. Zároveň mají přirozené či přírodě blízké plochy vyšší schopnost zadržovat vodu, kterou v obdobích s nedostatečnými srážkami dotují okolní krajinu a vodní toky.

Tabulky

Tabulka 1. Nasycení vody kyslíkem během roku 2014 odpovídalo především teplotním poměrům v nádrži a nepředstavovalo problém pro plnění funkcí nádrže, i s ohledem na její nízké zatížení organickými látkami na přítoku.

Tabulka 2. Výsledky monitoringu nádrže Dražovice rozděleny na dvě období, před nasazením první rybí obsádky (období A) a po nasazení rybí obsádky, zahrnující i její doplňování (období B). V případě fosforu se účinnost zadržení snížila v období s rybí obsádkou, což je ale spíše souvislost s vířením sedimentů a materiálu dna (původní místní zemina), na nějž je fosfor vázán, a jeho odnosem.

Tabulka 3. Účinnost čištění MVN Želeč je vysoká pro ukazatele mikrobiálního znečištění (enterokoky a fekální koliformní bakterie - indikátory používané pro hodnocení tzv. koupacích lokalit), formy dusíku a celkový fosfor. Průměrné účinnosti odstranění pro BSK, TOC a nerozpuštěné látky byly negativní, což je ovlivněno biologickými procesy probíhajícími ve vodním útvaru v průběhu vegetačních období.

tags: #ekologické #vztahy #v #tekoucích #vodách

Oblíbené příspěvky:

• Ceny za likvidaci odpadu v Chrastavě
• Zdroje jódu v přírodě: podrobný přehled
• Rozdíly mezi potkanem a krysou
• Technologie spalování nebezpečných odpadů
• Ekologická Nobelovka