Možnosti využití makrozoobentosu z vyschlého dna pro indikaci doby vyschnutí toku

Bc. et Bc. Barbora Loskotová

Master's thesis

Usability of aquatic macroinvertebrates from dry bottom sediments for bioindication of drought duration in stream

Anotácia:

Hlavním cílem této práce bylo pomocí laboratorního experimentu simulujícího vysychání toku zhodnotit vliv velikosti zrna substrátu na schopnost průniku modelových taxonů bezobratlých do hlubších zavodněných vrstev. Pro tyto taxony byla v laboratorním experimentu potvrzena rozdílná schopnost vertikální migrace do substrátu v závislosti na velikosti jeho zrna. Ephemera danica a Gammarus fossarum přežívali nejdéle v hrubozrnném substrátu, nejkratší dobu pak v jemnozrnném substrátu, ve kterém nebyli schopni výraznější vertikální migrace. Pisidium spp. a Limnodrilus/Tubifex spp. vykazovali známky vysoké resistence k vysychání po celou dobu experimentu (32 dní) ve všech třech typech experimentálních substrátů o různé velikosti zrna. Baetis spp. nepřežívala vyschnutí déle než 4 dny, přestože byla schopna částečně migrovat všemi typy substrátů. Druhým cílem práce bylo ověření laboratorních výsledků na vzorcích vyschlého dna toků odebraných v rámci projektu BIOSUCHO. Přestože byla v porovnávaných mesohabitatech peřejí a tůní prokázána rozdílná mediánová velikost zrna substrátu a podíl jemnozrnné frakce (< 1 mm), abundance akvatických bezobratlých se mezi nimi signifikantně nelišily a to ani s prodlužující se dobou vyschnutí. Třetím cílem práce bylo testování metrik pro odhad délky doby vyschnutí toku na základě změn společenstva bezobratlých z 54 vzorků vyschlého dna (28 peřejí, 26 tůní) na gradientu doby vyschnutí 1-151 dní. Nejvýraznějším z testovaných trendů bylo postupné proporcionální nahrazování akvatických taxonů terestrickými a zejména semiakvatickými taxony. Dále byly pomocí lineární regrese testovány změny abundancí taxonů v závislosti na délce doby vyschnutí toku. Jako vhodné metriky se jevily 1) poměr abundancí semiakvatických a akvatických taxonů a 2) poměr semiakvatických a akvatických opaskovců, které s prodlužující se dobou vyschnutí signifikantně rostly v obou mesohabitatech. Při hodnocení doby vyschnutí pomocí modelové metriky funkčního složení společenstva (zvolen způsob dýchání) žádná z námi sledovaných kategorií nevykazovala konzistentně signifikantní trend ani v jednom z mesohabitatů. Pro vývoj multimetriky použitelné k bioindikaci délky doby vyschnutí dna toku bude proto vhodné využít kombinaci testovaných metrik založených na taxonomickém a funkčním složení společenstva bezobratlých vyschlého dna se zahrnutím akvatických, semiakvatických i terestrických taxonů.

Abstract:

The main aim of this thesis was to experimentally evaluate the influence of substrate grain-size on ability of model macroinvertebrate taxa to penetrate the substrate into deeper watered layers. In a laboratory experiment we have proved different abilities of these taxa to vertically migrate into substrate in relation to its grain-size. Ephemera danica and Gammarus fossarum could survive the longest period in coarse-grained substrate and shortest period in small-grained substrate, into which they were unable to vertically migrate in large extent. Pisidium spp. and Limnodrilus/Tubifex spp. revealed high desiccation-resistance during the whole experiment (32 days) in each of three types of tested substrate with different grain-size. Baetis spp. could not resist the desiccation longer than 4 days even if it was partly able to vertically migrate into substrate. Second aim of this thesis was to compare these laboratory results with field data from dry river bed, sampled in a BIODROUGHT project. Although median of grain size and proportion of fine-sediment (< 1 mm) in compared mesohabitats of riffles and pools were statistically different, abundances of aquatic invertebrates did not differed between the mesohabitats even with extended duration of the dry period. Third aim of this thesis was to test metrics suitable for drought-duration period assessment, which are related to changes in invertebrate community composition, in 54 samples from dry river bed (28 riffles, 26 pools) on 1-151 days-long gradient of drought period duration. The most significant trend was observed in gradual turnover of aquatic taxa by terrestrial and semi-aquatic taxa in particular. Dependence of taxa abundances on duration of dry episode was analysed by linear regression which identified the most appropriate metrics as 1) ratio of semi-aquatic to aquatic taxa and 2) ratio of semi-aquatic to aquatic oligochaetes. Both metrics significantly increase in both mesohabitats with the ongoing desiccation period. As a model metric to assess the aquatic invertebrate community through its functional composition was selected a trait for respiration type. But none of its tested categories have shown consistently significant trend in both mesohabitats. To develop a multimetric approach for bioindication of the duration of dry episode, which is based on dry river bed samples, seems to be better to use a combination of tested metrics based on taxonomic and functional community composition included aquatic, semi-aquatic and terrestrial taxa as well.

Kľúčové slová

vysychavé toky, makrozoobentos, délka doby vyschnutí, velikost zrn substrátu, bioindikace, intermittent streams, macrozoobenthos, drought period duration, substrate grain-size, bioindication

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 3. 5. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 9. 6. 2017
• Vedúci: RNDr. Petr Pařil, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Ecological and Evolutionary Biology / Zoology