Geografická variabilita společenstev měkkýšů na evropských slatiništích

Mgr. Veronika Horsáková, Ph.D.

Doctoral thesis

Geographical variation of mollusc communities in European fens

Abstract:

Ve své dizertační práci jsem se zaměřila na výzkum variability druhové skladby a bohatosti společenstev měkkýšů na slatiništích kontinentální Evropy. Slatiniště jsou živinami chudé mokřady sycené podzemní vodou s nízkou produktivitou vegetace, vyskytující se především v severní Evropě, zatímco ve střední Evropě je jejich rozšíření spíše vzácné a ostrůvkovité. Slatiniště zóny mírného pásu často představují refugia pro izolované populace citlivých slatiništních specialistů a glaciálních reliktů, a patří mezi významná regionální centra biodiverzity. Společenstva měkkýšů slatinišť dosahují vysoké druhové bohatosti a obsahují řadu vzácných a ohrožených druhů. Přesto však nebyla ekologii slatiništních společenstev měkkýšů ve většině evropských zemí věnována dostatečná pozornost. Ve své dizertační práci jsem se proto zabývala druhovou skladbou měkkýšů ve vztahu k vybraným faktorům prostředí, v regionech ze kterých dosud chyběla publikovaná data o ekologii slatiništní malakofauny. Dále jsem studovala faktory ovlivňující druhovou bohatost měkkýšů na kontinentální škále, na základě všech dat nasbíraných v průběhu mého studia. Souběžně se studiem měkkýšů byla studována slatiništní vegetace, jejíž složení je často ovlivněno podobným souborem ekologických gradientů. Veškeré výsledky prezentované v této práci vycházejí z mého vlastního terénního výzkumu, případně z výzkumů uskutečněných dříve mými kolegy avšak dle stejného protokolu. Osobně jsem sbírala a určovala vzorky měkkýšů z 236 slatinišť na území České republiky, Slovenska, Polska, Rakouska, Itálie, Švýcarska, Francie, Polska, Rumunska a Pobaltských států. V prezentovaných publikacích byla dále použita dříve nasbíraná data z České republiky, Slovenska, Polska, Norska, Švédska a Bulharska. Studie z východního Polska a Skandinávie (článek 1 a 2) ukázaly, že hlavní směr variability společenstev měkkýšů je udáván gradientem vodní hladiny, od společenstev převážně vodních a silně vlhkomilných druhů vázaných na rovinná topogenní slatiniště, přes společenstva středně vlhkomilných druhů preferujících svahová soligenní slatiniště, až po druhy vlhkých luk či lesů. Druhým nejvýznamnějším gradientem byl gradient minerální bohatosti (vápnitosti), podél kterého dochází k akumulaci druhů směrem k vápnitým lokalitám. Ve studii z Polska (článek 1) byl rovněž prokázán rozdíl mezi hlavním ekologickým gradientem určujícím skladbu měkkýšů a vegetace. Pro měkkýše byl nejvýznamnější gradient vodní hladiny, zatímco pro vegetaci nedávno popsaný gradient typu živinové limitace (fosfor versus dusík), který naopak neměl prokazatelný vliv na společenstva měkkýšů. Výsledky těchto dvou studií se tak liší od výsledků obdobných studií ze Západních Karpat a Bulharska, ve kterých hlavní změna druhové skladby měkkýšů i vegetace vždy úzce souvisela s gradientem minerální bohatosti. Ve studii zaměřené na výzkum druhové bohatosti suchozemských plžů, cévnatých rostlin a mechorostů na kontinentální škále jsem použila kategorizaci druhů na stanovištní specialisty a maticové druhy (článek 3), neboť je známé, že tyto dvě skupiny se mohou silně lišit ekologií i dynamikou procesů kolonizace a extinkce vedoucí k utváření současných slatiništních společenstev. Druhová bohatost plžů obou kategorií byla nejvíce ovlivňována pH vody (tj. minerální bohatostí). U cévnatých rostlin a mechorostů se projevil významný rozdíl mezi specialisty, kteří byli ovlivňováni především geografií (pravděpodobně odrážející rozdíly v historickém vývoji a „species pool“ jednotlivých regionů), a maticovými druhy, ovlivněnými především

Abstract:

lokálními faktory (vodní hladina, pH vody). U všech tří taxonů byl pozorován signifikantní nárůst počtu maticových druhů s poklesem vodní hladiny, značící potenciální nebezpečí zániku slatiništních společenstev a vyloučení stanovištních specialistů v případě poklesu či fluktuací hladiny vody. V průběhu výzkumů pro dizertační práci jsem také nově objevila izolované populace vzácných glaciálních reliktů vrkoče Geyerova (Vertigo geyeri), vrkoče bezzubého (V. genesii) a vrkoče rašelinného (V. lilljeborgi), lokalizovaných mimo jejich hlavní areály v severní Evropě. Aktuální rozšíření a ekologické nároky těchto druhů jsou shrnuty ve článcích 4, 5 a 6. Výsledky této dizertační práce mohou přispět k rozšíření základních ekologických znalostí o hlavních faktorech ovlivňujících diverzitu slatiništní bioty, stejně tak jako k ochraně těchto výjimečných biotopů hostících populace glaciálních reliktů z řad citlivých slatiništních specialistů.

Abstract:

In my Ph.D. Dissertation I focused on the variation in species richness and composition of fen mollusc communities of continental Europe. Fens are groundwater-fed nutrient limited wetlands of low productivity, relatively frequently distributed in northern Europe, and mostly rare and scattered in central Europe. Temperate European fens often represent important refugia for isolated populations of narrow-niche habitat specialists and glacial relicts, thus representing valuable regional biodiversity centers. Mollusc communities associated with fens are very diverse, both with respect to the total species richness and presence of rare and threatened species. Despite that, only marginal attention has been paid to the ecology of fen mollusc communities in most European countries. In my dissertation I therefore examined the species composition patterns of molluscs in relation to environmental factors, in regions lacking published data about the ecology of fen mollusc fauna. I also aimed to find the main controllers of mollusc species richness across the large continental scale, based on all data collected throughout my studies. My research was accompanied with the research of vegetation, which is known to respond to a similar complex of ecological gradients as molluscs. All results are based on my own field research, or research conducted earlier by my colleagues according to the same protocol. I collected and identified mollusc samples from 236 sites located in the Czech Republic, Slovakia, Poland, Austria, Italy, Switzerland, France, Poland, Romania, and Baltic states. Earlier data from the Czech Republic, Slovakia, Poland, Norway, Sweden, and Bulgaria were also used in the analyses for my papers. Based on the research conducted in eastern Poland and Scandinavia (papers 1 and 2) I found mollusc communities to be primarily driven by the water table variation, promoting a species turnover from communities of aquatic and strongly hygrophilous species associated with flat-surface topogenous fens, to communities of species preferring intermediate moisture of sloping soligenous fens, or even wet-meadow and woodland species. The second most important driver of mollusc compositional variation was the gradient of mineral (calcium) richness, promoting the accumulation of species towards calcareous sites. Based on the data from Poland (paper 1), I also documented a discrepancy between the major compositional gradient of molluscs, driven by the water table variation, and vegetation, driven by the recently described nitrogen-to-phosphorus availability gradient. The N-to-P availability gradient had no detectable influence on mollusc composition. These results contrasted those of the earlier studies from the Western Carpathians and Bulgaria, which always documented the mineral richness gradient to represent the main driver of mollusc and plant species composition. Focusing on the species richness of land snails, vascular plants and bryophytes on the continental scale, I categorized the species into habitat specialists and matrix-derived species (paper 3), as these two groups can substantially differ in ecology and colonization/extinction dynamics leading to a formation of current communities. Snail species richness was mostly driven by the water pH (i.e. mineral richness) irrespectively of habitat specialization. Vascular plants and bryophytes showed significant difference between specialists, being mostly driven by the geographical location of sites (likely reflecting historical and species pool effects), and matrix-derived species, being driven by local conditions (waterlogging and pH). The species richness of matrix-derived species of all taxa was found to significantly increase with the decreasing waterlogging, suggesting a potential danger of fen degradation and exclusion of fen specialists in the case of water table drops and fluctuations. During my field research I also found new isolated sites of rare glacial relict species Vertigo geyeri

Abstract:

, V. genesii and V. lilljeborgi, outside of their main distribution ranges in northern Europe. Their updated distribution and ecological preferences are reviewed in the papers 4, 5 and 6. The results of my Ph.D. Dissertation may contribute to general ecological knowledge of the main drivers of fen biota, as well as to the conservation of these unique habitats, which were found to harbor glacial relict populations of sensitive fen specialists.

Keywords

Druhová bohatost, Ekologické gradienty, Glaciální relikty, Měkkýši, Minerální bohatost, Slatiniště, Stanovištní specialisti Ecological gradients, Fens, Glacial relicts, Habitat specialists, Molluscs, Mineral richness, Species richness

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 8. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 12. 10. 2017
• Supervisor: doc. Mgr. Michal Hájek, Ph.D.
• Reader: doc. Mgr. Petr Bogusch, Ph.D., PD Dr. Martin Haase

Masaryk University

Faculty of Science

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