Prostorová a časová distribuce makrozoobentosu v drobném toku se zaměřením na výzkum mesohabitatů

Mgr. Michal Straka, Ph.D.

Doctoral thesis

Spatial and temporal distribution of benthic macroinvertebrates in a small stream at mesohabitat scale

Abstract:

Poznání časové a prostorové proměnlivosti složení společenstva bentických bezobratlých je zásadní pro pochopení ekosystému tekoucích vod i pro plánování monitorovacích programů. Při studiu časoprostorové variability se ukázalo jako velice užitečné pracovat na úrovni mesohabitatů, což je prostorová jednotka, na které dochází k propojení mezi vědeckou precizností a praktickým managementem. Doposud provedené studie se však zabývaly touto problematikou pouze v řekách a nížinných tocích, zatímco velmi malé toky zůstávaly, i přes jejich velký význam pro níže položené úseky, stranou pozornosti. Proto byla tato práce zaměřena na studium časové a prostorové variability společenstva makrozoobentosu v drobném lesním toku. Ve studovaném toku bylo vizuálně odlišeno šest mesohabitatů: jemný sediment, písek, písek překrytý listím, štěrk, štěrk překrytý listím a kumulace dřeva („debris dam“). Tyto mesohabitaty byly měsíčně vzorkovány po dobu jednoho roku a každý byl charakterizován pomocí několika proměnných prostředí (mediánová velikost zrna, množství FPOM, MPOM, dřeva a listového opadu) a bylo prozkoumáno jejich oživení bentickými bezobratlými. Změny v prostorovém uspořádání společenstva byly interpretovány v kontextu dvou environmentálních gradientů: gradientu množství hrubé organické hmoty, který byl interpretován zejména jako množství potravních zdrojů a gradientu velikosti zrna substrátu, který byl interpretován jako ukazatel hydraulických podmínek. Celková abundance rostla s množstvím potravních a prostorových zdrojů a v průběhu roku kolísala s tím, že vrcholu dosáhla v pozdním létě. Druhová bohatost se v průběhu roku neměnila a byla nejvyšší na stabilních a komplexních habitatech s nižším množstvím potravních zdrojů. Porovnání prostorové a časové variability ukázalo, že na proměnlivost společenstva má vyšší vliv variabilita prostorových podmínek prostředí než změny v průběhu roku. Byly vyhodnoceny habitatové preference pro jednotlivé taxony a byly srovnány s daty publikovanými v evropských databázích. Při tomto srovnání vyšlo najevo, že habitatové preference získané v rámci studia malého toku úplně neodpovídají preferencím známým z větších toků, z čehož do budoucna vyplývá potřeba kalibrovat autekologická data na lokální podmínky.

Abstract:

Knowledge about spatial and temporal variability in the composition of benthic macroinvertebrate assemblages is essential for understanding stream ecosystem functions and when planning biomonitoring programmes. Mesohabitat approach was found to be extremely useful for the study of spatiotemporal variability since it acts as a bridge between scientific precision and practical management. Studies on the distribution of macroinvertebrate assemblages on a mesohabitat scale have mainly been conducted in rivers and lowland streams whereas comparable studies on small woodland streams are lacking, despite their huge importance as sources of water, sediments and biota for downstream reaches. Therefore, this study focused on the spatial and temporal variation in benthic macroinvertebrate assemblages on the mesohabitat scale in a headwater woodland stream. Six mesohabitats were visually recognised in a studied stream: fine sediment, pure sand, sand covered with leaf litter, gravel covered with leaf litter, pure gravel, and debris dams. These mesohabitats were sampled monthly throughout one year and several environmental variables (substratum median grain size, FPOM, MPOM, woody debris and leaf litter) were measured and invertebrate fauna was investigated. Changes in the spatial distribution of benthic invertebrates were related to two environmental gradients: a gradient of the amount of coarse particulate organic matter (interpreted in terms of the availability of food and space resources) and a gradient of substrate roughness (interpreted in terms of hydraulic conditions and substratum stability and complexity). Total abundance increased with the availability of food and space resources and varied within the year with a peak in late summer. Taxa richness did not change during the year and was higher in more stable and spatially complex habitats with a lower amount of food resources. The assemblage structure changed with spatial environmental conditions rather than throughout the year. Habitat preferences of benthic invertebrates were investigated and compared with data published in European databases. Habitat preferences obtained from the studied stream did not match with published data and the necessity to calibrate autecological data to local conditions was discussed.

Keywords

prostorová distribuce, časová proměnlivost, mesohabitat, makrozoobentos, tok

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 9. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 20. 10. 2011
• Supervisor: doc. RNDr. Jan Helešic, Ph.D.
• Reader: RNDr. Vladimír Ulvíra, Ph.D., prof. RNDr. Ilja Krno, DrSc.

Masaryk University

Faculty of Science

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