Determinace klíčových faktorů pro výskyt a vývoj jedinců ohrožených druhů sladkovodních mlžů – modelový druh Margaritifera margaritifera

Bc. Vojtěch Barák

Doctoral thesis

Determination of key factors affecting the occurrence and development of endangered freshwater bivalves – a model species Margaritifera margaritifera

Abstract:

Velcí mlži (Unionoida) jako jádrová skupina sladkovodních mlžů jsou celosvětově ohroženými živočichy vzhledem ke svému komplexnímu životnímu cyklu a působení negativních abiotických faktorů, zejména znečištění vodního prostředí. Determinace klíčových faktorů pro výskyt a vývoj jedinců byla v této práci popsána pro modelový druh – perlorodku říční (Margaritifera margaritifera (Linnaeus, 1758)), především pro kritickou juvenilní fázi života. Ačkoli perlorodka říční patří mezi nejlépe prozkoumané druhy sladkovodních mlžů, habitatové požadavky raných vývojových stádií jsou dosud jen málo známy. Cílem této práce bylo zjistit nároky mladých perlorodek na životní prostor (článek 1) a jakost vody (článek 3), dále vytvořit protokol zaměřený na provádění in situ bioindikačních experimentů pro hodnocení vlivu abiotických faktorů na juvenilní mlže (článek 2), a vyhodnotit přímý vliv návštěvníků chráněného území s výskytem perlorodky říční (článek 4). Pozice juvenilů byla hodnocena pomocí síťových trubiček v říčním dně a ukázalo se, že mladí mlži preferují velice mělké vrstvy zóny hyporeálu: většinou se vyskytují v hloubce 2‒3 cm pode dnem, přičemž přezimují v hloubce 3,0‒4,5 cm. Protokol pro provádění terénních pokusů byl využit pro hodnocení vhodných stanovištních podmínek, přičemž byly zjištěny odlišné výsledky pro vývoj juvenilních mlžů při využití různých typů bioindikačních zařízení v prostředí volné vody a zóny hyporeálu. K nepříznivému vývoji mladých perlorodek v úseku se znečištěním vody (se zachycením epizodické události) došlo v důsledku kombinace zvýšené koncentrace amoniaku a dusitanů a sníženého obsahu kyslíku. Přímý vliv vodáků na jedince perlorodky říční byl hodnocen s využitím „falešných“ mlžů (maket a modelů vytvořených ze schránek mlžů), přičemž rekreační splouvání může mít méně nepříznivé účinky oproti doprovodným aktivitám při pohybu v toku. Pomocí modifikovaných či nových metodických postupů byl potvrzen význam obsahu kyslíku ve vodě, typu substrátu a jakosti vody pro výskyt a vývoj juvenilních jedinců perlorodky říční. Tyto poznatky lze uplatnit v rámci záchranných programů velkých mlžů a hodnocení jejich biotopu, zejména v souvislosti s ochranou druhů a jejich habitatu. Mohou též přispět k nastavení opatření proti znečištění vodního prostředí a pochopení chování člověka při setkání s mlži a dalšími sladkovodními organismy.

Abstract:

Freshwater mussels (Unionoida) represent a core group of freshwater bivalves and belong to the most endangered animals in the world due to their complex life cycle and negative effects of abiotic factors including water pollution. In this dissertation thesis, determination of key factors affecting mussel occurrence and development was described using a model species – freshwater pearl mussel (Margaritifera margaritifera (Linnaeus, 1758)) (FPM), especially critical juvenile phase of FPM. Although it is one of the most investigated species of freshwater bivalves, habitat preferences of young individuals remain poorly known. The aims of this thesis were: to find out spatial and water quality requirements of FPM juveniles (Paper 1 and Paper 3), describe a protocol for performing in situ bioindication exposure tests (assessing the effects of abiotic factors on juvenile mussels) (Paper 2), and make visitor impact assessment in a protected area with FPM occurrence (Paper 4). The juveniles in mesh tubes were placed in the natural river bed and they showed a tendency to penetrate into very shallow hyporheic zone: they mostly prefer the depth of 2‒3 cm (3.0‒4.5 cm during wintering). The protocol for performing field experiments was followed to report site suitability for juvenile FPMs, and growth and survival differences were recorded using bioindication mesh/sandy cages in the free-flowing water and hyporheic zone. Adverse mussel development within the river section with impaired water quality (including episodic pollution) was characterized by multiple-stressor exposure with increased (total) ammonia and nitrite concentrations and decreased oxygen levels. Visitor impact on FPMs was assessed using fake specimens (i.e., concrete mussels and models made from real shells): the effects of recreational boating might be less detrimental than those of accompanying activities in the river channel. Modified or new methodical procedures were used for confirmation of an important role of oxygen level, substrate type and water quality for occurrence and development of juvenile FPMs. These facts should be considered within freshwater mussel action plans and biotope assessment, especially for species and habitat conservation purposes. They can also help in setting of water pollution control programmes and understanding human behavior during the contact with mussels and other freshwater species.

Keywords

perlorodka říční, bioindikace, hloubková preference, epizodické znečištění, hyporeál, Teplá Vltava, Malše

Keywords

freshwater pearl mussel, bioindication methods, depth preference, episodic pollution, hyporheic zone, Teplá Vltava River, Malše River

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 12. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Jan Růžička, Ph.D.
• Reader: Michal Horsák, externi, Lucie Juřičková, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Doctoral programme / field:
Ecology / Ecology