Taxonomy, ecology and biogeography of aquatic and limno-terrestrial diatoms (Bacillariophyta) in the Maritime Antartic Region

• Thesis title in Czech: Taxonomie, ekologie a biogeografie sladkovodních a limnoterestrických rozsivek (Bacillariophyceae) v maritimní Antarktidě
• Thesis title in English: Taxonomy, ecology and biogeography of aquatic and limno-terrestrial diatoms (Bacillariophyta) in the Maritime Antartic Region
• Key words: Taxonomie, ekologie, biogeografie, sladkovodní rozsivky (Bacillariophyta),ostrov James Ross, ostrov Livingston, oblast maritimní Antarktidy
• English key words: Taxonomy, ecology, biogeography, freshwater diatoms (Bacillariophyta), James Ross Island, Livingston Island, Maritime Antarctic Region
• Academic year of topic announcement: 2009/2010
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Ecology (31-162)
• Supervisor: doc. RNDr. Linda Nedbalová, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 27.01.2010
• Date of assignment: 08.03.2010
• Date and time of defence: 13.09.2013 15:30
• Date of electronic submission: 04.07.2013
• Date of proceeded defence: 13.09.2013
• Opponents: prof. Koen Sabbe

Preliminary scope of work

Rozsivky (Bacillariophyta) představuji jednu z nejrozmanitějších skupin řas v antarktické oblasti, hrající dominantní roli téměř ve všech sladkovodních a suchozemských ekosystémech. Přestože se jedná o tak důležitou skupinu, její diverzitě, ekologii a biogeografii v oblasti maritimní Antarktidy bylo věnováno jen málo pozornosti. Hlavním cílem této práce je taxonomická, ekologická a biogeografická charakteristika sladkovodních, limno-terestrických a mechy osídlujících společenstev rozsivek ze dvou ostrovů v oblasti maritimní Antarktidy: z ostrova Jamese Rosse a ostrova Livingston, které se nacházejí na opačných stranách Antarktického poloostrova.
V této práci bylo analyzováno celkem 250 vzorků z různých typů habitatů (z jezer, potoků, mělkých mokřadů a mechů) poloostrova Byers na ostrově Livingston a poloostrova Ulu na ostrově Jamese Rosse. S využitím světelného a skenovacího elektronového mikroskopu byla popsána poměrně bohatá rozsivková flóra složená ze 178 druhů zastupujících 43 rodů. Ačkoli ještě donedávna bylo všeobecně uznáváno, že rozsivková flora antarktické oblasti se skládá z převážně kosmopolitních druhů, výsledky této práce a popis mnoha nových druhů (některé z nich prezentovány vkapitolách 2,3aAppendixech 1-5) tuto teorii vyvrací.
Zdá se, že vedle vlivu fyzikálně-chemických parametrů jednotlivých stanovišť, představuje významný faktor určující složení společenstev typ habitatu a geografická poloha jednotlivých ostrovů. V kapitolách 4,5a6této práce, jsou prezentovány výsledky analýz jednotlivých společenstev sladkovodních rozsivek z ostrova Jamese Rosse a ostrova Livingston. Zjištěné ekologické preference jezerních společenstev z ostrova Jamese Rosse byly použity k vytvoření kvantitativního modelu pro rekonstrukci konduktivity (´transfer function´). Dalším, pro rozsivky významným habitatem, je na studovaných ostrovech mechová vegetace, která je významně ovlivněna dostupností vlhkosti, případně přítomností velkých mořských živočichů.Kapitola 7shrnuje výsledky analýz společenstev rozsivek ze vzorků mechů odebraných na poloostrově Byers a v oblasti Lagoons Mesa na ostrově Jamese Rosse.
V závěru práce (v kapitole 8) jsou diskutována všechna získaná data ve snaze porovnat rozsivkovou flóru obou ostrovů. Jasné oddělení těchto lokalit je prezentováno i v širším biogeografickém měřítku. Oblast maritimní Antarktidy reprezentovaná dvěma studovanými ostrovy tvoří oddělenou a dobře definovanou biogeografickou jednotku s vysoce specifickou rozsivkovou flórou.

Preliminary scope of work in English

Diatoms (Bacillariophyta) are one of the most diverse algal groups in the Antarctic Region and play a dominant role in almost all freshwater and terrestrial ecosystems. Despite this overall occurrence, little is known about the diversity, ecology and biogeography of this group in the Maritime Antarctic Region. The main objective of this thesis is therefore to define the taxonomical, ecological and biogeographical characterisation of aquatic, semi-aquatic and moss-inhabiting diatom communities from two islands in the Maritime Antarctic Region: James Ross Island and Livingston Island, located on opposite sides of the Antarctic Peninsula.
In this study, a total of 250 samples from three different habitat types (lakes, streams & seepage areas and mosses) from Byers Peninsula (Livingston Island) and Ulu Peninsula (James Ross Island) have been analysed. Using light and scanning electron microscopy, a rather diverse diatom flora composed of 178 taxa, belonging to 43 genera has been identified. Although even until recently, it was generally accepted that the Antarctic diatom flora was mostly composed of cosmopolitan taxa, several new species could be described as a new for science during this PhD study (a reflection of this work is presented inchapters 2 & 3and inAppendices). Habitat type and geographical position of the islands seem to play a primary role in determining the composition of the diatom communities, apart from the impact of several physico-chemical parameters of their environment. The analyses of the different freshwater diatom communities on James Ross Island and Livingston Island are presented inchapters 4, 5 & 6. The obtained ecological preferences (in this case conductivity) were used to construct a transfer function for James Ross Island lakes diatom communities. Additionally, the moss vegetation on the islands form an important habitat for semi-aquatic and terrestrial diatoms influenced by the availability of moisture and the presence of larger marine animals.Chapter 7provides results of moss inhabiting diatom samples collected from Byers Peninsula and the area of Lagoons Mesa on James Ross Island.
Finally, in chapter 8 all obtained results are discussed in an attempt to compare the diatom flora from both islands, showing a clear separation between the two islands. On a broader biogeographical scale, the Maritime Antarctic Region, as represented by the two studied islands, forms a separate and well-defined biogeographical entity with a highly specific diatom flora.