Taxonomie, ekologie a biogeografie rozsivek ostrova Nový Amsterdam a ostrova Svatého Pavla (TAAF, Jižní Indický oceán)

Mgr. Barbora Chattová, Ph.D.

Doctoral thesis

Ecology, taxonomy and biogeography of diatoms (Bacillariophyta) of Ile Amsterdam and Ile Saint-Paul (TAAF, Southern Indian Ocean)

Abstract:

Tato práce přináší informace o druhové bohatosti a taxonomii rozsivek dvou malých, izolovaných vulkanických ostrovů, ostrova Nový Amsterdam a ostrova Svatého Pavla, které jsou součástí francouzského zámořského teritoria v jižním Indickém oceánu. V první části práce najdeme výsledky ekologické studie sladkovodních a mechy obývajících rozsivek ostrova Nový Amsterdam. Práce se věnuje zejména zhodnocení vlivu podmínek prostředí na složení různých rozsivkových společenstev na ostrově. V průběhu terénních prací byly měřeny fyzikálně-chemické parametry prostředí. Součástí studie je srovnání biogeografických vztahů a rozsivkové flóry ostrova Nový Amsterdam s ostatními ostrovy v jižním Indickém oceánu. Jedna kapitola je věnována předběžným výsledkům ekologické studie terestrických rozsivek ostrova Svatého Pavla. Během této disertační práce bylo analyzováno více než 400 vzorků, které byly odebrány ze tří různých typů habitatů (sladkovodní, půdní a vzorky odebrané z mechů). Celkově bylo na obou ostrovech nalezeno 146 druhů rozsivek náležících k 41 rodům. Výsledky analýz ukazují, že mezi hlavní faktory ovlivňující druhové složení rozsivkových společenstev patří konduktivita, obsah síranů, pH a vlhkost. Dle biogeografické analýzy patří 19% všech nalezených druhů k endemitům sledovaných ostrovů a dalších 14% druhů vykazuje omezený subantarktický výskyt. Jedním z hlavních cílů práce bylo provést taxonomickou revizi dominantních rodů (Pinnularia, Humidophila a Luticola) obou ostrovů, založenou na moderním morfologickém konceptu. Výsledkem této revize je popis šestnácti nových rozsivkových druhů. V práci je uveden jejich detailní morfologický popis na základě pozorování jak ve světelném, tak ve skenovacím elektronovém mikroskopu. Morfologie a ekologie nových druhů je srovnána s podobnými, již popsanými taxony. Ke každému nově popsanému druhu jsou připojeny poznámky o jeho ekologii, biogeografii a charakteristických rozsivkových společenstvech, ve kterých se daný druh nejčastěji vyskytuje. Studii doplňuje Příloha č. 1, která obsahuje popis nového rodu centrických rozsivek, Ferocia. Výsledky srovnání s ostatními subantarktickými ostrovy dokazují vysokou specifitu rozsivkové flóry ostrova Nový Amsterdam. Rozsivková flóra obou ostrovů se vyznačuje vysokým podílem nových (endemických) druhů a druhů s omezeným subantarktickým výskytem. Jedinečnost rozsivkové flóry těchto dvou malých izolovaných ostrovů tak vytváří další trhlinu v teorii kosmopolitního výskytu organismů. Výsledky práce budou použity v dalším (paleo)-ekologickém a taxonomickém výzkumu obou ostrovů.

Abstract:

This thesis brings information about the diatom diversity and taxonomy of two isolated, volcanic islands, Ile Amsterdam and Ile Saint-Paul (TAAF, Southern Indian Ocean). The first part of the thesis focuses on the ecological preferences of the freshwater and moss-inhabiting diatom flora of Ile Amsterdam, its biogeographical position within the southern Indian Ocean Province, and the different diatom communities in relation to several habitat characteristics. One chapter is devoted to the preliminary results of the terrestrial diatom flora of Ile Saint-Paul. A series of physicochemical variables have been measured (if possible) on Ile Amsterdam to allow specific characterisation of the ecological preferences of the observed diatom flora. During this study, more than 400 samples from three different habitat types (freshwater habitats, mosses and soils) have been analysed, resulting in the observation of a total number of 146 diatom taxa, belonging to 41 genera. Main factors influencing species composition of diatom assemblages appeared to be specific conductance, sulphate, pH and moisture content. The biogeographical analysis showed that 19% of all observed taxa can be considered endemic to Ile Amsterdam or Ile Saint-Paul, with an additional 14% showing an exclusive sub-Antarctic distribution. One of the main objectives of this study was to revise the diversity of the dominant genera (Pinnularia, Humidophila and Luticola) on Ile Amsterdam and Ile Saint-Paul based on a modern morphological species concept. The outcomes of this revision can be found in the second part of this thesis. The study resulted in the description of sixteen new taxa. Detailed morphological descriptions of these taxa are given based on both light (LM) and scanning electron microscopy (SEM) observations. The new taxa are morphologically and ecologically characterized comparing each of them with all at present known species and notes on their ecology, biogeography and associated diatom communities are added. Finally, a description of a new centric diatom genus, Ferocia, is presented in Appendix 1. A comparison with the other sub-Antarctic islands in the southern Indian Ocean clearly demonstrated the unique floristic situation of the islands. The results of this thesis indicate the presence of a highly specific diatom flora on the investigated islands, containing a large number of species with a very restricted, even sometimes endemic distribution, contrary to the generally accepted ideas about the cosmopolitan nature of micro-organisms worldwide. All results will be used in further (paleo)-ecological and taxonomical research.

Keywords

Bacillariophyta, biogeography, centric diatoms, diatoms, ecology, Ferocia, Humidophila, Ile Amsterdam, Ile Saint-Paul, Luticola, Melosira, mosses, morphology, new genus, new species, Pinnularia, southern Indian Ocean, sub-Antarctic region, taxonomy, biogeografie, centrické rozsivky, rozsivky, ekologie, ostrov Nový Amsterdam, ostrov Svatého Pavla, mechy, morfologie, nový rod, nové druhy, Jižní Indický oceán, Subantarktida, taxonomie

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 7. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 5. 10. 2017
• Supervisor: doc. RNDr. Aloisie Poulíčková, CSc.
• Reader: doc. RNDr. Jan Kaštovský, Ph.D., Dr. hab. Agata Wojtal, Prof.

Masaryk University

Faculty of Science

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