Žákovský projekt - základy hydrobiologie, planktonní organismy INOVACE PRO KONKURENCESCHOPNOST VODŇANSKA CZ.1.07/1.1.14/

Úvod Na podzim 2014 se naše třída 2. VG z Gymnázia Vodňany zúčastnila v rámci žákovského projektu Inovace pro konkurenceschopnost Vodňanska přednášky Martina Bláhy na téma Základy hydrobiologie, planktonní organismy, během níž nám byla představena, většině z nás do té doby cizí věda, hydrobiologie, její předměty zájmu, odvětví atd. Dále jsme byli seznámeni s hlavními druhy planktonních organismů, které v našich vodách můžeme nalézt.

Teoretická část

hydrobiologie = část biologie zabývající se organismy žijícími ve vodě a životními procesy, které ve vodním prostředí probíhají - limnologie (limnobiologie) - věnuje se sladké vodě a organismům v ní žijících - oceanobiologie - věnuje se mořím, oceánům a organismům v nich žijí - zkoumá - tekoucí vody (řeky), podzemní vody, prameny, stojaté vody (jezera, rybníky, přehrady, tůně, těžební jámy atd.), zvláštní vody (odpadní, brakické, termální, minerální atd.) - speciální hydrobiologie = aplikovaná - zabývá se zákonitostmi spojenými s konkrétní činností - např. rybářská, rybárenská, technická, vodárenská [1]

Voda chemický vzorec - H₂O Díky geometrii své molekuly má specifické fyzikální i chemické vlastnosti. měrná tepelná kapacita - třikrát větší než u většiny ostatních látek (železo, hliník…) → velký vliv na klima, využívána pro transport tepla vysoké výparné teplo hustota - závislá na - teplotě (nejvyšší cca při 4 ͦC) - množství rozpuštěných látek (sladká voda má rozdílnou hustotu než voda sladká) - hustotní anomálie vody (velký význam pro přežití vodních organismů) [1,2,3] schéma molekuly vody

teplota - závisí na - přítoku - vliv na výši teploty vody v nádrži, jezeru, rybníku… - slunci - infračervené záření jí prakticky neprochází (zachyceno v povrchové části) - střídání dne a noci - povrchová vrstva vody poměrně rychle ztrácí teplo → chladne → těžkne → klesá ke dnu → konvekční proudění → vertikální promíchání vrstev vody - profil teploty vody - povrchová vrstva - teplá vrstva - dochází k jejímu míchání - vliv na průhlednost - probíhá zde většina biologických dějů - skočná vrstva = hloubka, v níž je hodnota gradientu vody nejvyšší - prudký pokles teploty vody - spodní vrstva - dosahuje až ke dnu - studená - homogenní (=stejnorodá) teplota 4 ͦͦC - chybí kontakt se svrchní vrstvou - v létě nedochází k jejímu promíchávání [1]

p růhlednost = schopnost povrchových vrstev vody propouštět světelné záření - mají na ni vliv ve vodě rozpuštěné látky (udávají její zbarvení) a částice, které jsou v ní rozptýlené (především řasy) [4] - v zimě - voda je průhledná - na jaře - dochází k promíchávání vody (→ uvolňují se živiny) a roste teplota vody - a intenzita slunečního záření → vzrůstá počet řas - roste množství perlooček (živí se řasami → vyžrání řas) → dochází k tzv. fázi čisté vody - poté ale dojde k vyžrání perlooček rybami → opět možnost hojného výskytu řas [1] - v létě - v epilimnionu (což je svrchní vrstva vodních nádrží) se vyskytují drobné perloočky a v koloniích pak větší řasy, které unikají predaci ryb (v případě perlooček) a perlooček (v případě řas) [1,5] - na podzim - klesá teplota vody → některé řasy odumírají - vrstvy vody se promíchávají [1]

Vodní společenstva dělení - dle ekologického vztahu k základnímu substrátu - bentos = organismy žijící na dně - plankton = organismy volně se vznášející ve vodním sloupci - nekton = větší živočichové, kteří jsou schopni samostatného pohybu - neuston = drobní živočichové žijící v povrchové vrstvě vody (tzv. vodní blanka) - pleuston = organismy žijící na vodní hladině [1,6] - podle jejich údělu v koloběhu látek - producenti = většinou zelené organismy (sinice, řasy) schopné využívat sluneční záření pro fotosyntézu - reducenti = destruenti, rozkladači = organismy získávající živiny rozkladem mrtvé organické hmoty - konzumenti = organismy živící se požíráním jiných organismů [1,7]

bentos - zoobentos = živočišné organismy obývající vodní dno - dělení - dle velikosti - mikro, meio, makro - dle trvalosti výskytu - trvalý - např. mlži (velevrub, škeble…), plži (plovatka bahenní, uchatka…), pijavky (pijavka lékařská, pijavka koňská…), hlístice, máloštětinatci, korýši - lasturnatky, kapřivci, stejnonožci, různonožci, desetinožci, ploštice, brouci - potápníci, vodomilové, příkopníci - dočasný - např. brouci - plavčík, norec, pavouci, roztoči, šídla, motýlice, střechatky, pošvatky, jepice, chrostíci, larvy pakomárů [1,8,9] - fytobentos = fototrofní mykrofit žijící na vodním dně - přisedlé sinice a řasy [10,11]

nekton - jedná se o větší organismy - schopen vlastní lokomoce - ryby, obojživelníci (žáby, mloci…), hmyz (vodní ploštice, brouci…) [1] neuston - žije buď na svrchní, nebo na spodní straně vodní blanky - např. některé řasy, prvoci, perloočky, vodní hmyz a jeho kukly a larvy, plži [1,12] pleuston - obývají vodní hladinu - např. některé kapradiny, semena rostlin, některé plísně, houby, sinice, vodní hmyz - brouci, vodoměrky, bruslařky, pavouci… [1,13] plankton - volně se vznáší ve vodě (není schopen překonávat pohybem odpor vody) - dělení - bakterioplankton - fytoplankton - zooplankton [1] nárostová společenstva = „biofilmová“ = společenstva řas a organismů, která porůstají různé podklady, jako jsou např. kameny, bahno, písek, vyšší rostliny, živočichové [1]

Základní planktonní organismy sinice = cianobaktérie (latinsky) - patří mezi producenty - prokariotické organismy - patří mezi autotrofní organismy → schopnost fotosyntézy - zároveň schopnost chemosyntézy - dokáží přijímat uhlík ze vzdušného oxidu uhličitého, ale i heterotrofně ve formě organických látek - pigmenty - 2 modré (= fykocianiny) - 1 červený (= c-fykoerithin) - dodávají sinicím typické modrozelené zbarvení - schopny přežít i v extrémních podmínkách - některé jsou schopny při fotosyntéze fixovat vzdušný kyslík (výhoda oproti zeleným řasám) - některé jsou součástí léčivých bahen [1,14]

sinice - vodní květ - způsobují ho toxické rody Microcystys, Anabaena, Nostoc, Aphanizomenon, které vylučují toxické látky, jež mohou u člověka vyvolat alergické reakce (záněty pokožky…) - nebezpečí dermálního kontaktu s kontaminovanou vodou nebo možnost jejího polknutí (při plavání) - cyanotoxiny - neurotoxiny - působí na nervový systém - dermatotoxiny - způsobují záněty kůže, sluchovodů, spojivek - imunotoxiny - ovlivňují imunitní reakce - embryotoxiny - ovlivňují plodnost, mortalitu a vitalitu embryí ryb, obojživelníků, plazů, ptáků i savců (včetně člověka) - hepatotoxiny - napadají játra → ovlivňují jejich metabolickou aktivitu [1,14]

rozsivky = bacillariophiceae (latinsky) - producenti - řadíme je mezi hnědé řasy - jednobuněčné - kryty dvojdílnou křemičitou schránkou (= frustula), podle jejího tvaru dělíme rozsivky na centrické (radiálně souměrné) a penátní (dvoustraně souměrné) - fotosyntetická barviva - chlorofyly a, c + fukoxanthin - nejhojnější výskyt na jaře a na podzim - velký produkční význam (bentické i planktonní řasy) - způsobují hnědý vegetační zákal vody a hnědé zbarvení nárostů - při přemnožení zapáchají → problémy s vodárenským využitím vody - snadno stravitelné pro další členy potravního řetězce - jak pro filtrátory, jako je např. tolstobik, tak i pro seškrabávače, jako je např. ostroretka - jejich výskyt poukazuje spíše na lepší kvalitu vody (X vyskytují se mezi nimi i některé druhy tolerantní ke znečištění) [1,15] Navicula Radiosa

obrněnky = dinoflagellata (latinsky) - producenti - mikroskopické rozměry - najdeme u nich vlastnosti prokaryot i eukaryot, rostlin i živočichů - pohybují se za pomoci dvou bičíků → plavou ve šroubovité trajektorii - tělo kryto tékou (= schránka tvořená jednou nebo více celulózními destičkami), která může být různě tvarovaná - v životním cyklu dochází ke střídání pohyblivých stádií s bičíky, které chrání téka, a nepohyblivých cyst - jsou součástí fytoplanktonu přehradních nádrží a rybníků - indikátoři spíše čisté vody [1,16] obrněnka

zelené řasy = chlorophyta (latinsky) - producenti - z hlediska biomasy i počtu druhů se jedná o nejpočetnější skupinu řas - velmi rozmanitá skupina → jednobuněčné, bičíkaté, vláknité, stélkaté i koloniální formy - pohyblivé bičíkaté druhy - žijí jako jednotlivé buňky i jako kolonie - rozmnožování - pohlavní i nepohlavní - pigmenty - chlorofil a, alfa- a beta-karoten, některé karotenoidy - obývají velké množství různých biotopů [1,17] - třída Chlamydomonády = Chlamydophycale (latinsky) - jejich buněčná stěna se nazývá chlamys (→ název celé skupiny), je tvořená glykoproteinem s vysokým obsahem aminokyseliny hydroxiprolinu - ve stojatých a tekoucích vodách může mít jejich výskyt za následek zelené vegetační zbarvení vody - při hojném výskytu zapáchají [18] - zástupci - např. Volvox globator, Pandorina morum, Haematococcus pluviatilis [1]

zelené řasy - třída Kokální zelené řasy = Chlorophycae (latinsky) - najdeme mezi nimi bentické i planktonní druhy - významný zdroj potravy pro další články potravního řetězce - jejich hojný výskyt poukazuje na nadbytek dusíku a fosforu ve vodě (= tzv. eutrofizace vod) - způsobují zelený vegetační zákal stojatých vod (např. rybníků) - zástupci - Coelastrum sp., Pediastrum simplex, Desmodesmus sp. [1] - třída Vláknité zelené řasy = Ulvophyceae (latinsky) - jejich vlákna porůstají povrch dna nebo předměty ve vodě (často volně plovoucí) - stélka - mnoho typů (jednobuněčná, vláknití, sifonální, sifonoklodální i heterotrichální) - schopnost pohlavního rozmnožování - nevýhody výskytu - způsobují problémy při rybolovu - blokace zoobentosu a živin - hojný výskyt je důkazem eutrofizace vody [1,19] vláknité zelené řasy

zelené řasy - třída spájivky = Zygnemophycae (latinsky) - jsou součástí fytoplanktonu stojatých vod (např. Closterium, Cosmarium) - schopnost pohlavního rozmnožování (tzv. spájení) - známým zástupce je např. šroubatka, kterou tvoří dlouhá slizká vlákna opatřená šroubovitě stočeným chloroplastem [1] šroubatka

perloočky = Cladocera (latinsky) - bezobratlí, patří mezi korýše - konzumenti - rozměry - většinou do 2 mm (mohou ale dosáhnout až 5 mm) - tělo kryto dvouchlopňovou schránkou - velké složené nepárové naupliové oko - dva páry tykadel - druhý (velký, dvouvětvený) má pohybovou funkci - významná složka sladkovodního planktonu - potrava - většinou filtrátoři - pomocí 4 až 6 párů lupínkových nožek filtrují drobný plankton - dravci - u nás pouze dva druhy - rozmnožování - střídání partenogeneze (převládá), kdy se z neoplozených vajíček líhnou pouze samice, a pohlavního rozmnožování - změna podmínek prostředí → líhnutí samců - kopulace → vznik trvalých vajíček uložených v epifiu (= schránka) → díky němu vajíčka odolná vůči vyschnutí i vymrznutí [1,20]

perloočky - zástupci - např. čočkovec, hrotnatka, věšenka, nosatička (1) klanonožci = Copepoda (latinsky) - konzumenti - rozměry - pohybují se do 2,5 mm - vyskytují se během celého roku (dokonce i pod ledem) - nemají srce ani žábry - na konci zadečku tzv. furka - vajíčka jsou uložena v ovisaku/ovisacích samičky - vývoj nepřímý - larva nauplie → poté kopepodit (každé z těchto stádií má několik vývojových fází) - živí se detritem a fytoplanktonem (dospělci draví) - slouží jako mezihostitelé pro některé parazity ryb - k pohybu používají první pár antén a plovací nožky - tvoří významnou složku potravy ryb a dalších vyšších článků potravního řetězce - zástupci - buchanka, vznášivka, chlopek [1,21] buchanka

vířníci = Rotatoria = Rotifera (latinsky) - konzumenti - rozměry - nepřesahují 800 mikrometrů - převážně sladkovodní (mohou žít ale i v půdě nebo v mořích) - mají stálý počet tělních buněk - v přední části těla dva věnce brv (tzv. vířivý orgán = „corona“ → název celé skupiny), které slouží k příjmu potravy a zároveň k pohybu - typickým znakem je tzv. mastax (= chitinový žvýkací hltan) - potrava - řasy, detrit - někteří zástupci jsou dravci - rozmnožování - převažuje partenogeneze - tzv. zimní vajíčka → přežijí i nepříznivé podmínky - zástupci - u nás - krunýřenka, pijavenka [1,22] vířník

Praktická část

ZOO KURZ GYMNÁZIA VODŇANY 13. –

Úvod Dne jsme dorazili na statek, který se nachází asi 2 kilometry od obce Lužnice. Náš dvou denní program byl seznámení se s rybami Lužnice a s prací hydrobiologa v terénu a následné určení organismů, které jsme si odlovili.

Hydrobiologie Zooplankton (morfologie)

Odchyt zooplanktonu a určování druhů pomocí mikroskopu jsme se měli seznámit s práci hydrobiologa. Našim úkolem bylo odchytit vzorky zooplanktonu v rybníku a ve stojaté tůňce a následně je blíž určit. (tedy určit jejich druh) Cílem praktika bylo seznámení se se vzorkovacími technikami zooplanktonu, zpracováním vzorku a konečně se stavbou těl, morfologií jednotlivých skupin planktonních organismů.

Materiál a pomůcky Potřebovali jsme vrhací planktonní síť nebo akvaristickou planktonní síťku na tyči. Láhev na vzorky o objemu ml. Stereomikroskop s digitální kamerou, podložní a krycí sklíčka, Pausterovo kapátko, jemné preparační jehly, kádinku s vodou a samozřejmě psací potřeby

Metoda provedení praktika 1) V terénu jsem pomocí planktonní síťky odebrali vzorek z tůňky a rybníka. Obsah, který jsme vylovili byl převeden do nádoby o objemu 100 ml s co nejmenším obsahem vody 2) Vylovené organismy jsme jsme konzervovali 70% technickým líhem, aby výsledná koncentrace byla nejméně 50%. Takto konzervovaný vzorek jsme jsme přenesli do laboratoře. 3) V laboratoři jsme pomocí Pasteurovo kapátka odebrali vzorek a převedli na podložní sklíčko s jamkou 4) Pod mikroskopem při zvětšení 4x10 jsme si jednotlivé organismy uspořádaly, aby se nepřekrývaly a byly dobře pozorovatelné 5) Pomocí morfologického klíče[23] jsme určovali jednotlivé druhy zooplanktonu z dané lokality. Pro přesné určování jsem používali zvětšení 10x10 a 20x10, což ním pomohlo při pozorování detailů těchto organismů 6) Dále jsme pomocí digitální kamery zachycovali jednotlivé kruhy a zakreslovali jednotlivé organismy s popisem stavby těla nejběžnějšího zástupce 7) Po dokončení praktické časti jsme pomůcky umyli a vrátili zpět na místo

Druhy zooplanktonu v rybníku Druh: perloočka hronatka Znak: trup obvykle pokryt dvouchlopňovou skořápkou, hlava je oddělená, hruď 4-6 párů nožek

Druh: perloočka nosatička Znaky: skořápka napokrývá tělo, nýbrž, visí na něm vzadu a je jen plodovým prostorem, na vnitřní straně hrudi 4-6 páru vícečlánkovaných chápavých nožek s pravými klouby.

Druh: Buchanka Znaky: po stranách zadečku u dospělých samiček 1-2 vaječné vaky, na hrudních článcích volně žijicích druhů 4-5 pátu nožek. Zadeček zakončen vidličnatou furkou.

Druhy zooplanktonu v tůňce Druh: vznášivka Znaky: antenuly nápadně dlouhé, článků, na jedné straně ztlustlé, samička nosí jeden vaječný vak

Druh: perloočka – čočkovec rodu chyclorus Znaky: dvouchlopňová skořápka - obklopuje tělo, trup nese 5-6 páru listovitých nekloubových nožek

Nákresy Tůňka

Rybník

Pracovní list, podle kterého jsme postupovali.

Námi pořízené fotky z průběhu mikroskopování

Závěr Na zoo kurzu jsme se díky praktickým častem v laboratoři a terénu naučili spoustu nových věcí, jako je lepší manipulace a práce s mikroskopem, práce s určovacími klíči a používání různách nástrojů pro odchyt. Velmi se nám to líbilo a určitě by jsme chtěli něco takového podniknout znovu.

zdroje [1] prezentace použitá při přednáše, v rámci projektu: Inovace pro konkurenceschopnost Vodňanska, autor prezentace: Martin Bláha, Ph.D., název prezentace: Základy hydrobiologie, planktonní organismy [2] SPŠ Uherské Hradiště. ucebnicechemie.wz.cz. [online]., [cit ]. Dostupné na Worl ˂Wide Web: [3] rum.prf.jcu.cz. [online]., [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [4] OPTIMUS s.r.o.. CoJeCo. [online]. c , poslední revize 14. března 2000 [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [5] ABZ.cz. ABZ slovník cizích slov. [online]. c , [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [6] ABZ.cz. ABZ slovník cizích slov. [online]. c , [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [7] ABZ.cz. ABZ slovník cizích slov. [online]. c , [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [8] Slovník cizích slov.net. [online]. c , [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [9] agrobiologie.cz. [online]., poslední revize 2. listopadu 2012 [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ ˃ [10] MARVAN, P., KOZÁKOVÁ, m. METODIKA ODBĚRU A ZPRACOVÁNÍ VZORKŮ FYTOBENTOSU STOJATÝCH VOD. [onine]., [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ pdf˃

[11] Leccos. [online]., [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [12] OPTIMUS s.r.o.. CoJeCo. [online]. c , poslední revize [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [13] Wikipedia The Free Encyclopedia. [online]., last revision on 20ᵗʰ November 2013 [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [14] KYSILKA, Jiří. biotox.cz. [online]., [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [15] Wikipedie Otevřená Encyklopedie. [online]., poslední revize 8. března 2013[cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ ˃ [16] SKUPIE, Petr, MĚCHOVÁ, Lucie. geologie.vsb.cz. [online]., [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [17] Česká geologická služna. Virtuální muzeum České geologické služby. [online]., poslední revize 13. prosince 2011 [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [18] AMBROŽOVÁ, J. vydavatelstvi.vscht.cz. [online]., [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [19] Wikipedie Otevřená Encyklopedie. [online]., poslední revize 31. srpna 2013 [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [20] Leccos. [online]., [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [21] BioWeb. [online]. c2010, [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ [22] FHVE. Zoologie pro veterinární mediky. [online]., [cit ]. Dostupné na World Wide Web: ˂ 0web.html˃

Zdroje [23] Hanel, L. a Lišková, E Stručný ubrázkový klíč k určování hlavních skupin vodních bezobratlých. Univerzita Karlova v Praze – Pedagogická fakulta, 74 s.