Společenstva vodních makrobezobratlých ovlivněna lidskými činnostmi

Ing. Marek LET

Disertační práce

Communities of aquatic macroinvertebrates affected by human activities

Abstract:

Macroinvertebrates represent an essential part of aquatic environments contributing to various ecosystem services. Disregarding the importance of their habitats and stable and functionally diverse communities can cause hardly reversible losses. This Thesis aimed to reveal relationships between responses of aquatic macroinvertebrate communities and the consequences of human activities. The general negative relationship between the gradient of insecticide contamination and abundances of higher taxonomic units of the stream macroinvertebrates was observed (Chapter 2). The gradient of droughts correlated negatively to the abundances of mayflies (Ephemeroptera), stoneflies (Plecoptera) and caddisflies (Trichoptera) - hereinafter referred as "EPT" - and the most positively to the abundances of coleopteran adults, heteropterans, ostracods, and water lice. Disturbing synergic effects of droughts and agricultural runoff were assumed based on the comparisons between communities sampled in the control site and initially contaminated downstream sites. The practices in modern agricultural systems can be considered one of the greatest threats to aquatic macroinvertebrate fauna. Results summarised in Chapter 3 show decreasing richness of EPT taxa (however, not their abundances) along with the involvement of an increasing number of anthropogenic factors. Nevertheless, only the mayflies and especially stoneflies showed significant negative responses, whilst caddisflies generally exhibited resistance to the presumably strongest anthropogenic factors; namely to contamination by trace metals (cadmium, lead and zinc) and to subsequent loads of treated and "poorly treated" municipal wastewaters containing pesticides, pharmaceutical active compounds, sewage-derived organic matter, and undoubtedly other not identified kinds of pollutants. Despite the higher caddisfly abundance, there were detected signs of worsened health status in hydropsychids, limnephilids and rhyacophilids, particularly detected malformations and the presence of dead pupae in both types of contaminated environments. However, the environment polluted by wastewaters exhibited a significant relationship to a highly increased relative contribution of passive filter feeders and predators within the EPT community. Since wastewater treatment technologies have been enhanced in many countries and there is a lack of published evidence about their complex effect on aquatic ecosystems, future studies are required. Chapter 4 reveals the negative effect of non-native signal crayfish (Pacifastacus leniusculus) on the native branchiodellid community. According to our results, the total replacement of the native noble crayfish (Astacus astacus) by signal crayfish can lead to the disappearance of two species Branchiobdella parasita and B. pentadonta. Potential differences between crayfish species in correlations between abundances of both branchiobdellids were observed in the locality with the sympatric occurrence of noble crayfish and signal crayfish; the abundance of bigger-sized B. parasita positively correlated to the abundance of B. pentadonta only in the signal crayfish, whilst this relationship may be negative in the big-sized noble crayfish densely infested by both species. Potential competition for space was assumed. The experiment in laboratory conditions revealed more intensive grooming in signal crayfish. The results demonstrate the loss of overlooked biodiversity associated with the invasive species introduction. Knowledge of how communities of aquatic invertebrates respond to anthropogenic changes in the environment can be useful, e.g., during the assessment of the implications of planned or currently active human interferences for cultural landscapes. This Thesis will provide useful information for laboratory studies, of which the interpretation is often limited as they are carried out in artificial environments.

Abstract:

Bezobratlí představují významnou součást vodních ekosystémů, podílející se na řadě nezbytných ekosystémových služeb. Narušením stanovišť a druhově i funkčně rozmanitých společenstev může snadno dojít k jen těžko vratným změnám. Tato práce byla zaměřena na výzkum vztahů společenstev vodních bezobratlých ovlivněných lidskou činností. Byl pozorován obecně negativní vztah mezi gradientem kontaminace insekticidy a četností proudomilných bezobratlých na úrovni vyšších taxonomických jednotek (Kapitola 2). Gradient hydrologického sucha negativně koreloval s četností skupiny jepic (Ephemeroptera), pošvatek (Plecoptera) a chrostíků (Trichoptera) - dále jen EPT - a nejlépe pozitivně koreloval s četností dospělců brouků (Coleoptera), ploštic (Heteroptera), lasturnatek (Ostracoda) a berušek vodních (Asellus aquaticus). Na základě porovnání stavu společenstva v kontrolním odběrového úseku se stavy společenstev z úseků zasažených počáteční insekticidní otravou byl předpokládán nepříznivý synergický efekt hydrologického sucha a splachů ze zemědělsky obhospodařovaných ploch. Metody v moderním zemědělství lze považovat za jednu z největších hrozeb pro vodní bezobratlé. Výsledky shrnuté v Kapitole 3 ukazují klesající zaznamenaný počet druhů EPT (avšak nikoliv četnosti EPT jedinců) spolu s rostoucí kumulací antropogenních faktorů. Nicméně pouze společenstva jepic a obzvláště pošvatek vykazovala signifikantní úbytky, zatímco chrostíci vykazovali určitou rezistenci k předpokládaným nejsilnějším antropogenním faktorům. Tyto hlavní faktory zahrnovaly zatížení kovy (kadmium, olovo a zinek) s následným vyústěním městských vyčištěných a špatně vyčištěných odpadních vod s obsahem pesticidů, léčiv, organického materiálu ze splašků a nepochybně i řady dalších neanalyzovaných látek. Navzdory zvýšené četnosti chrostíků byly u čeledí Hydropsychidae, Limnephilidae a Rhyacophilidae pozorovány známky zhoršené kondice (malformace a přítomnost uhynulých kukel) v obou typech znečištění. Prostředí znečištěné odpadními vodami bylo osídleno signifikantně zvýšeným podílem pasivních filtrátorů a predátorů z řádu chrostíků. Vidím zde nutnost dále studovat reakce společenstev vodních organismů na přísun vyčištěných odpadních vod, jelikož technologie čištění jsou v mnoha zemích světa stále zdokonalovány a je k dispozici poměrně málo publikovaných výstupů sledujících efekty zaváděných postupů na přirozené vodní ekosystémy. Kapitola 4 odhaluje negativní působení nepůvodního raka signálního (Pacifastacus leniusculus) na původní komunitu potočnic (Branchiobdellidae). Dle našich výsledků může úplné nahrazení původního raka říčního (Astacus astacus) rakem signálním vést k vymizení sledovaných dvou druhů potočnic, Branchiobdella parasita a B. pentadonta. Na lokalitě se sympatrickým výskytem raka říčního a signálního byly rovněž pozorovány potenciální rozdíly mezi oběma raky v korelacích mezi četnostmi obou druhů potočnic. Četnosti větší potočnice B. parasita pozitivně korelovaly s četností menší B. pentadonta pouze u raka signálního, přičemž tento vztah může být až negativní u velkých hustě osídlených jedinců raka říčního. Byla tudíž předpokládána potenciální kompetice o životní prostor. Doprovodný laboratorní experiment ukázal, že rak signální se mechanicky zbavuje epibiontů ve vyšší míře ve srovnání s rakem říčním. Výsledky tedy demonstrují potenciální ztráty v biodiverzitě nenápadných skupin organismů vznikající introdukcí invazních druhů. Poznatky v oblasti reakcí přírodních společenstev vodních bezobratlých na člověkem vyvolané změny v životním prostředí mohou být důležité na

Abstract:

příklad při posuzování důsledků nově plánovaných nebo aktuálně působících antropogenních činností v kulturní krajině. Tato dizertační práce rovněž poskytuje zpětnou vazbu laboratorním studiím, jejichž aplikovatelnost na reálné podmínky je často omezena zjednodušeným umělým prostředím.

Keywords

Makrozoobentos, Environmentální podmínky, Disturbance, Znečištění, Degradace stanovišť

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 8. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Martin Bláha, Ph.D.

JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH

Fakulta rybářství a ochrany vod

Doktorský studijní program / obor:
Zootechnika / Rybářství