Ekologie mikroskopických korýšů (Lasturnatky, Plazivky) v marginálních akvatických habitatech: efekt teploty a sezóních změn

Mgr. David Výravský, Ph.D.

Disertační práce

Ecology of microcrustaceans (Ostracoda, Harpacticoida) in marginal aquatic habitats: effect of temperature and seasonal changes

Anotace:

Malým a izolovaným vodním plochám, jako jsou prameny, efemerní tůně a mokřady, je ve srovnání s běžně studovanými vodními habitaty (tj. řekami, potoky, jezery a přehradami) věnována podstatně menší pozornost, a proto mohou být považovány za okrajové habitaty. Navzdory své velikosti však mohou tyto habitaty hostit značnou diverzitu vodních bezobratlých včetně mnoha vzácných a ohrožených druhů. Tato práce zahrnuje tři publikace zaměřené na mikroskopické korýše obývající dva typy okrajových vodních habitatů, které se velmi liší ve stabilitě podmínek prostředí: prameništní slatiniště a efemerní mokřady na orné půdě. Prameny jsou ve srovnání s jinými vodními biotopy považovány za relativně stabilní prostředí. Kontinuální měření teploty vody in situ, realizované v rámci první studie, odhalilo výrazné rozdíly v teplotní stabilitě mezi jednotlivými prameništními slatiništi v Západních Karpatech. Zkoumal jsem zde vliv průměrné letní a zimní teploty vody a denního kolísání teploty vody. Teplotní režim významně formoval společenstva plazivek, přičemž se projevily překvapivě nezávislé vlivy letních a zimních teplot. Naproti tomu lasturnatky na gradient teplotní stability nereagovaly, což naznačuje širší teplotní toleranci. Dále jsem také analyzoval vliv výšky hladiny podzemní vody a diskutoval ohrožení akvatické fauny pramenů kombinací rostoucí teploty vody a vysychání, které způsobují klimatické změny. Ve druhé studii byla při zkoumání společenstva mikroskopických korýšů vápnitého prameniště na lokální úrovni objevena mimořádná druhová bohatost. Díky velmi podrobnému vzorkování, které bylo zopakováno na jaře, v létě a na podzim, bylo na jediné lokalitě zaznamenáno téměř 50 % všech druhů známých z daného regionu. Koexistenci mnoha druhů mikroskopických korýšů, včetně chladnomilných druhů i druhů s širokými teplotními nikami, umožnila přítomnost mezohabitatů s různou mírou pufrace podzemní vodou. Podařilo se také prokázat obecně předpokládanou nízkou sezónní variabilitu ve společenstvech vodních bezobratlých v pramenných biotopech. Sezónní stabilita společenstva mikroskopických korýšů vycházela především z osídlení jednotlivých mezohabitatů různými druhy s odišnou mírou teplotní tolerance. Na rozdíl od pramenů jsou efemerní mokřady na orné půdě stanovištěm typickým velmi proměnlivými a těžko předvídatelnými podmínkami. Výzkum akvatické fauny těchto stanovišť je dosud ve svých počátcích. Ve třetí studii jsme zkoumali sukcesi vodních bezobratlých v efemerních mokřadech na orné půdě na jižní Moravě. I přes relativně krátkou hydroperiodu (5-11 týdnů) byly pozorovány významné změny ve složení společenstev vodních bezobratlých, včetně výměny druhů. Ve společenstvech mikroskopických korýšů ve studovaných mokřadech dominovali planktonní klanonožci a perloočky, u kterých byla pozorována výrazná sezónní dynamika. Společenstva lasturnatek se skládala z několika druhů s odlišnou fenologií, díky čemuž u nich nebyl patrný jednotný průběh sukcese. Výsledky této práce přinášejí nové poznatky o sezonalitě a výskytu mikroskopických korýšů v okrajových vodních habitatech na regionální i lokální úrovni, vhled do možných budoucích dopadů klimatických změn a praktická doporučení pro design odběru vzorků v ekologických studiích většího rozsahu.

Abstract:

Compared to the predominantly studied freshwater habitats (i.e. rivers, streams, lakes and reservoirs), small and isolated water bodies, such as springs, ephemeral pools and wetlands, receive considerably less research attention and therefore may be considered marginal. Despite their size, these habitats can support a substantial diversity of aquatic invertebrates including many rare and endangered species. This thesis includes three publications focusing on microcrustaceans inhabiting two types of marginal aquatic habitats of contrasting environmental stability: spring fens and ephemeral wetlands on arable land. Springs are generally considered a relatively stable environment compared to other aquatic habitats. In the first study, the continuous in situ measurement of water temperature revealed a pronounced variation in thermal stability among spring fens in the Western Carpathians. I examined the effects of mean summer and winter water temperatures, and daily water temperature fluctuations. The thermal regime significantly shaped the harpacticoid assemblages, showing surprisingly independent effects of summer and winter temperatures. Ostracods, on the other hand, remained indifferent to the thermal stability, suggesting a broader thermal tolerance. Further, I analyzed the effect of water table level and discussed the threat to the aquatic fauna of springs from the combination of rising water temperatures and drought caused by climate change. In the second study, an investigation of the microcrustacean assemblage at local scale revealed an outstanding diversity harbored by a calcareous helocrenic spring. With high-resolution sampling repeated in spring, summer and autumn, nearly 50% of the entire species pool of the region was recorded at a single site. The coexistence of many species of microcrustaceans, including both cold stenotherms and species with broad thermal niches, was significantly promoted by the presence of mesohabitats with different degree of groundwater buffering. Importantly, I also demonstrated the generally assumed low seasonal variation in aquatic invertebrate communities in springs. The seasonal stability of the microcrustacean assemblage was mainly facilitated by the distribution of species among the mesohabitats according to their thermal tolerances. In contrast to springs, ephemeral wetlands on arable land are habitats characteristic of widely fluctuating and highly unpredictable conditions. Research on aquatic biota of these habitats is still in its beginnings. In the third study, we examined the aquatic invertebrate succession in the ephemeral wetlands on arable land in southern Moravia. Despite relatively short hydroperiods (5–11 weeks), significant changes in aquatic invertebrate assemblage composition, including species replacement was observed. The microcrustacean communities in the studied wetlands were dominated by planktonic copepods and cladocerans, which showed significant seasonal dynamics. The ostracod assemblages were composed of several species with different fenology, which did not produce a consistent successional pattern. The results of this thesis bring new knowledge about the seasonality and distribution of microcrustaceans in marginal aquatic habitats at regional and local scales, insights into the possible consequences of the climate change and provide practical recommendations for sampling design in larger scale ecological studies.

Keywords

Microcrustaceans, Ostracoda, Harpacticoida, Springs, Ephemeral wetlands on arable land, Temperature, Stability, Seasonal changes, Mikroskopičtí korýši, Lasturnatky, Plazivky, Prameny, Polní rozlivy, Teplota, Stabilita, Sezóní změny

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 2. 1. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 22. 1. 2025
• Vedoucí: Mgr. Marie Zhai, Ph.D.
• Oponent: prof. dr hab. Tadeusz Namiotko, prof. Giampaolo Rossetti

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Ekologická a evoluční biologie / Hydrobiologie