Dynamika organických látek v rybničních ekosystémech

Ing. Iva TOMKOVÁ

Doctoral thesis

Abstract:

Rybniční ekosystémy jsou nejčastějším typem stojatých vod v České republice. Kvalita rybničních vod byla v posledním století velmi ovlivněna intenzivním hospodařením v povodí i v samotných rybnících. V důsledku zvýšených koncentrací živin došlo k eutrofizaci rybníků, která se projevuje nadměrnou primární produkcí fytoplanktonu a vodního květu. Rozkladem nahromaděné organické hmoty dochází k ovlivnění kyslíkového režimu, pH a distribuci živin v rybníce. Organické látky hrají důležitou roli ve fyzikálních, chemických i biologických procesech v ekosystému. Cílem práce bylo popsat dynamiku organického uhlíku v eutrofním rybničním ekosystému s důrazem na jeho rozpuštěnou část (DOC). V rámci práce byly vyhodnoceny koncentrace DOC z 6 rybničních soustav na Třeboňsku z let 2010?11 a porovnány s koncentracemi DOC z roku 2020. Dále byl vyhodnocen vztah DOC k ostatních chemickým parametrům vody. Tím bylo zjištěno, že koncentrace DOC nemá žádnou významnou korelaci s dalšími parametry. Koncentrace živin TN a TP se za posledních 10 let snížily, zatímco koncentrace DOC se zvýšily. Stejným způsobem byly vyhodnoceny podrobnější data z 5 rybníků z let 2008?2011. Pro popis dynamiky DOC byly použity optické metody jako je absorbance a fluorescence. Těmito metodami bylo sledováno 10 rybníků v Třeboňské a Českobudějovické oblasti v letech 2017?2018. Data byla porovnávána mezi těmito oblastmi, protože se lišily ve vodivosti, ale nelišily se v koncentracích DOC a ostatních chemických parametrů. Průměrná koncentrace DOC v rybnících byla 14,8 mg l-1. Absorpční charakteristiky DOM jako S275-295 a poměr sklonů spektrálních křivek SR naznačují autochtonní původ DOM. Hodnoty specifické absorbance při 254 nm SUVA254 se pohybovaly v rozmezí 1,4?3,0 l mgC-1 m-1 a naznačují autochtonní látky s nižší molekulovou hmotností a nižším obsahem aromatických struktur. Hodnoty SUVA254 byly vyšší v Třeboňské oblasti, což naznačuje, že tam bylo více alochtonního DOM s vyšší molekulovou hmotností a s více aromatickými strukturami v DOM na rozdíl od Českobudějovické oblasti. Hodnocením sezónních změn ve složení DOM pomocí optických metod bylo zjištěno, že v letním období bylo více látek autochtonního původu s nižší molekulovou hmotností a nižším obsahem aromatických struktur v molekulách DOM. Hodnoty SR negativně korelují s molekulovou hmotností a v létě byly vyšší, zatímco hodnoty FI a BIX, které naznačují autochtonní a mikrobiální původ DOM, se v letním období zvyšovaly. Optické metody byly použity poprvé k popisu dynamiky organických látek v rybnících.

Abstract:

Ponds ecosystems are the most common type of lentic waterbodies in Czech Republic. In the last century, the quality of ponds water has been greatly influenced by intensive management in the catchment and ponds alone. As a result of the increasing concentration of nutrients, ponds lead to eutrophication. This is expressed as extensive primary production of phytoplankton and algal blooms. Decomposition of the accumulated organic matter affects the oxygen regime, pH and distribution of nutrients in the pond. Organic matter plays a key role in physical, chemical and biological processes in the ecosystem. The aim of the work was to describe the dynamics of organic carbon in the eutrophic ponds ecosystem with emphasis on its dissolved part (DOC). This study included evaluation of DOC concentration from 6 pond systems in the Třeboň region from 2010 to 2011 and a comparison with DOC concentrations from 2020. The relationship of DOC concentration to other chemical parameters of water was evaluated. It found that DOC concentration had no significant correlation with other parameters. The concentration of nutrients TN and TP had decreased over the last 10 years, while DOC concentration had increased. More detailed data from 5 ponds from 2008 to 2011 were evaluated in the same way. Optical methods such as absorbance and fluorescence were used to describe DOC dynamics. These methods were used to monitor 10 ponds from Třeboň and České Budějovice regions in 2017?2018. Data were compared between these regions because they differed in conductivity, but it had no differences in DOC concentration and other chemical parameters. The average value of DOC concentration was 14,8 mg l-1. The absorption characteristics of DOM such as spectral slope S275-295 and slope ratio SR suggested an autochthonous source of DOM. Specific absorbance values at 254 nm SUVA254 ranged from 1,4?3,0 l mgC-1 m-1 and indicates autochthonous substances with lower molecular weight and lower content of aromatics. SUVA254 values were higher in the Třeboň region, which indicates that there was a more allochthonous DOM with higher molecular weight and more aromatics in DOM in contrast to the České Budějovice region. Evaluation of seasonal changes in the composition of DOM using optical methods revealed that in the summer there were more autochthonous substances with lower molecular weight and lower aromatics DOM. SR values were negatively correlated to molecular weight and were higher in summer. FI and BIX values indicating autochthonous and microbial source DOM increased in summer. Optical methods were used for the first time to monitor the dynamics of organic matter in ponds.

Keywords

organický uhlík, rybníky, eutrofizace, absorbance, fluorescence

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 9. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Libor Pechar, CSc.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Agriculture

Doctoral programme / field:
Ecology and environment protection / Applied and Landscape Ecology