Vliv extrémních hydrologických situací na strukturu vybraných skupin permanentní a temporární složky bentické fauny v tocích

Mgr. Petr Pařil, Ph.D.

Doctoral thesis

The impact of extreme hydrological events on structure of selected groups of temporary and permanent fauna in streams

Abstract:

S probíhající klimatickou změnou, která se výrazně dotýká i hydrologického režimu tekoucích vod, dochází ke značné extremizaci průtoků zvláště na malých tocích. Změny hydrologického režimu značně ovlivňují společenstva vodních bezobratlých a zejména sucho se stává jedním ze základních ekologických filtrů, rozhodujících o dlouhodobém přežívání druhů na lokalitě. Tato práce se proto zaměřila jednak na studium vlastností druhů rezistentních vůči pravidelnému vysychání toku a dále na popis mechanizmů, které jim umožňují lokalitu opakovaně znovuosídlovat. Patří k nim zejména využívání dostupných refugií v hyporeálu či ve zbytkových tůních stejně jako protiproudová či poproudová migrace (drift), která bezobratlým slouží jak k úniku před suchem, tak ke zpětné rekolonizaci. Jako modelové skupiny temporární fauny byly vybrány jepice (Ephemeroptera) a chrostíci (Trichoptera), kteří mohou období sucha překonávat i ve stádiu dospělce. Nejpočetnějším zástupcem permanentní fauny byl na lokalitě blešivec Gammarus fossarum, u něhož zůstávaly jarní populační hustoty i přes každoroční vysychání poměrně vysoké (průměrně 1.000 jed*m-2). Přestože má studovaný úsek Gránického potoka u Znojma charakter vysočinného toku (spád až 3%), byly mezi zástupci temporární fauny nalezeny druhy typické spíše pro pomalu tekoucí až stojaté vody. U části temporární fauny proběhla emergence dospělců ještě před počátkem sucha, i když u některých druhů vývoj úspěšně dokončila pouze část generace. Jako refugium pro larvy nižších instarů sloužily během vyschnutí jednak zbytkové tůně (pro některé jepice) nebo hyporeál, což byl případ ranných instarů chrostíků, např. z čeledi Limnephilidae. K obnově temporární fauny docházelo na podzim jak z vajíček nakladených dospělci, tak i u některých druhů driftem. U blešivce, zastupujícího permanentní složku společenstva, došlo po opakovaném vyschnutí k poklesu density až o dva řády a následná rekolonizace trvala 2-3 měsíce. Těsně před počátkem vyschnutí dominovala u tohoto druhu protiproudová migrace a proto mohly jako refugium sloužit i permanentní části toku v horní části povodí. Období sucha přežívali zejména juvenilní blešivci v horních vrstvách hyporeálu, který pak sloužil jako zdroj v první fázi rekolonizace. Na podzim přispěl výraznou měrou v obnově populace zejména drift, v němž dominovali adultní jedinci.

Abstract:

The ongoing climate change markedly affects hydrological regime of running waters bringing about considerably more extreme flows, especially in small brooks. Changes in hydrological regime significantly affect communities of aquatic macroinvertebrates and drought is becoming one of the fundamental ecological filters, determining the long-term survival of species on a site. This PhD thesis is therefore focused on the study of characteristics of species which are resistant to regular drying out of streams as well as on the description of mechanisms enabling them to recolonize the site repeatedly. The recovery of populations is enabled particularly by the utilisation of available refugia in hyporheal and/or in residual pools as well as by upstream and/or downstream migration (drift). These mechanisms serve to macroinvertebrates to avoid drought and also to recolonize the site. Mayflies (Ephemeroptera) and caddisflies (Trichoptera), which are able to overcome dry period as adults, were selected as model groups of temporary fauna. The most numerous representative of permanent fauna in the Gránický brook was Gammarus fossarum, whose spring abundances remained relatively high (average 1,000 N*m-2) despite repeated annual desiccation. Although the character of the studied reach of the Gránický brook was similar to upland streams (slope up to 3 %), many representatives of temporary fauna belonged among species typical of slow flowing and standing waters. Some species of temporary fauna emerged before the beginning of drought, while in other species only a part of the generation successfully finished larval development. Early instars utilised residual pools (some mayflies’ species) or hyporheal (caddisflies, e.g. Limnephilidae) as their refugia. Autumn recovery of the temporary fauna was ensured by hatching eggs as well as by drift in some species. The gammarid, representing the permanent component of the community, was impaired by repetitive droughts, which caused decrease of abundance by two orders and the subsequent recolonization took 2-3 months. Upstream migration dominated in this species just before the onset of the drought and, therefore, the upstream permanent stretches of the stream could serve as its refugia. Especially juvenile gammarids survived the dry period in upper hyporheal, which served as their source in the first phase of recolonization. Drift, which was dominated by adults in autumn, contributed to population recovery markedly in after-drought period.

Keywords

Ephemeroptera, Trichoptera, Gammarus fossarum, životní strategie, intermitentní tok, vysychání

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 3. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 14. 4. 2011
• Supervisor: doc. RNDr. Světlana Zahrádková, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. František Kubíček, CSc., RNDr. Ferdinand Šporka, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Hydrobiology