Sukcese fytoplanktonu experimentálních tůní

• Thesis title in Czech: Sukcese fytoplanktonu experimentálních tůní
• Thesis title in English: Phytoplankton succession in experimental ponds
• Academic year of topic announcement: 2011/2012
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Ecology (31-162)
• Supervisor: doc. RNDr. Linda Nedbalová, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 07.10.2011
• Date of assignment: 07.10.2011
• Date of electronic submission: 15.08.2013
• Date of proceeded defence: 17.09.2013
• Opponents: Mgr. Michal Bílý, Ph.D.

Preliminary scope of work

Abstrakt
Nově vytvořené habitaty představují pro výzkum sukcese a souvisejících procesů nezastupitelný výzkumný objekt. Relativní izolace a možnost sledovat dynamiku společenstev od prvotní kolonizace umožňuje provést experimenty opakovaně za kontrolovaných podmínek. Krátká generační doba planktonních organismů z nich činí vhodné modelové organismy pro výzkum sukcese a souvisejících jevů, jako jsou vliv podmínek prostředí či efekt zakladatele.
Předmětem této práce je studium sukcese fytoplanktonu v 20 experimentálních tůních, které byly po dobu šesti let (2007 ̶ 2012) sledovány z hlediska struktury fytoplanktonu a parametrů prostředí. Tůně se nacházejí v údolní rozsedlině řeky Liběchovky na území CHKO Kokořínsko. Předmětná lokalita je mezinárodně chráněna jako součást Ramsarské úmluvy za účelem uchovat habitaty pro tažné ptáky a obojživelníky.
Pro vysvětlení variability druhového složení a proměny fyzikálně-chemických parametrů tůní byly využity jednorozměrné i mnohorozměrné statistické metody (PCA, DCA, CCA). Sledování ukazatelů diversity metaspolečenstev (α,ß,γ) ukázaly pokles α diverzity a zároveň růst ß diverzity, způsobené výraznou diferenciací společenstev v letech 2011 ̶ 2012. γ diverzita dosáhla maxima uprostřed sledovaného období (2009). Od roku 2010 se v tůních rozšířil emerzní okřehek (rod Lemna) a který souvisle pokrýval až 90 % hladiny.
V průběhu sledovaného období došlo k významnému posunu druhového složení: kokální zelené řasy (typicky rody Monoraphidium, Scenedesmus, Dictyosphaerium) a krásnoočka (rody Euglena, Trachelomonas, Lepocinclis) byly nahrazeny bičíkovci, zastoupenými především rody Chlamydomonas, Cryptomonas, Gymnodinium a chrysomonádami.. Pomocí rozkladu variance jsme testovali vliv fyzikálně-chemických podmínek prostředí, perloočky Daphnia curvirostris, času a sezóny na druhové složení; tyto faktory vysvětlily celkem 10,7 % variability. Vliv filtrace Daphnia curvirostris nebyl významný, vysoká hustota perlooček však měla signifikantní negativní vliv na druhovou bohatost fytoplanktonu.
Domníváme se, že druhová proměna fytoplanktonu souvisí s přechodem stabilních stavů tůní vlivem rozvoje emerzních makrofyt (rod Lemna). To způsobilo změnu v světelných podmínkách tůní, což mohlo podpořit posun druhového složení ve prospěch fakultativně mixotrofních bičíkovců.

Preliminary scope of work in English

Abstract
Newly created habitats present a unique model environment for the study of succession and related processes. Their relative isolation and the possibility to observe community assembly dynamics from the very beginning makes these experiments repeatable under controlled conditions. Planktic organisms with short generation cycles represent useful model organisms for the research of succession and related features like the influence of environmental variables or priority effect.
The thesis aims at describing the succession of phytoplankton in a set of 20 experimental ponds, where phytoplankton structure and environmental parameters have been observed for six years (2007 ̶ 2012). The ponds are located in Liběchovka River-bed, which is a part of KokořínskoProtected Landscape Area. The target locality is protected by the Ramsar agreement as a habitat for pulling birds and amphibians.
We used classical and multidimensional statistical methods (PCA, DCA, CCA) to analyse the variability in species composition and shifts in environmental variables. Metacomunity structure indices (α,ß,γ) showed a decrease of α diversity accompanied by an increase in ß diversity over the study period, which have been caused by a marked differentiation of communities in 2011 ̶ 2012. γ diversity peaked in the middle of the study period (2009). Since 2010 persistent emergent macrophytes (Lemna sp.) have covered up to 90 % of most of the ponds surface.
There was a marked shift in phytoplankton species composition during the study period: green coccal algae (typically genera Monoraphidium, Scenedesmus, Dictyosphaerium) and euglenophytes (genera Euglena, Trachelomonas, Lepocinclis) were replaced by flagellated species communities, consisting of the genera Chlamydomonas, Cryptomonas, Trachelomonas, Gymnodinium and chrysophytes. We used variance partitioning to explain the influence of physico-chemical conditions, Daphnia curvirostris, time and season on phytoplankton species composition; these factors explained in total 10,7 % of the variability. The presence of Daphnia curvirostris was proved to have a minor importance, however, its high densities were negatively correlated with phytoplankton species richness.
We assume that the shift in phytoplankton species composition is in concordance with a shift between two stable states typical for shallow lakes because of intense emergent macrophyte growth of Lemna sp. The plant changed the light environment in the ponds, creating a habitat favourable for flagellated mixotrophs.