Můžeme předpovědět biotické podmínky uvnitř vodních ekosystémů na základě fyzikálně-chemických vlastností vody v povodí, hydromorfologie toků a charakteru využití krajiny?

Verze PDF

Praktické využití ekologie v sobě mimo jiné zahrnuje schopnost zhodnotit stav prostředí a diagnostikovat příčiny jeho degradace. V posledních letech se dostala do popředí zájmu výzkumu voda, a tak došlo k vytvoření evropské rámcové směrnice o vodách. Hlavním účelem této směrnice je zajistit ochranu vodních ekosystémů a podpořit udržitelné vodohospodářství. K tomu je ale třeba stálý monitoring povodí pro přehled o kvalitativních vlastnostech vody. Žádný z existujících dílčích programů v rámci směrnic na ochranu vody nesleduje všechna vodní tělesa v rámci existujících povodí. Příkladem je situace ve Francii, kde monitoring stavu vody pokrývá zhruba 25 % vodních těles, zhodnocení ekologického stavu ostatních lokalit se musí obejít bez příslušných monitorovacích dat. Málo prací se přitom zabývá metodikou predikce stavu těchto nemonitorovaných lokalit. A z těchto několika studií žádná neklade dostatečný důraz na hierarchické uspořádání povodí a lokální antropogenní tlaky. Cílem této práce bylo vytvořit metodu hodnocení vodních toků na základě biotických proměnných a antropogenních stresorů, jež jsou měřeny na všech úrovních povodí.

Využitelné výstupy: 
  • byly sesbírány údaje o rozsivkách a fauně ryb a vodních bezobratlých ze 1100 lokalit v rámci 22 hydrobioregionů, jež posloužily jako bioindikátory kvality vody
  • údaje o charakteru využití krajiny, hydromorfologii povodí a fyzikálně-chemických vlastnostech vody byly vybrány jako prediktory (stresory) ovlivňující kvalitu biotických podmínek v povodí (viz Příloha 1)
    • tyto proměnné byly sledovány v rámci tří hierarchických úrovní - v povodí, na úsecích toků a v lokálních nádržích
  • data byla nejdříve zhodnocena za použití modelování pomocí regresní metody parciálních nejmenších čtverců (PLS-R)
    • tím byly kvantifikovány vztahy mezi prediktory a bio-indikátory v rámci jednotlivých hierarchických úrovní sledovaných vodních těles (viz Příloha 2)
  • na základě hodnot bioindikátorů získaných pomocí PLS regrese byla predikována vyhovující vodní stanoviště. Samotná predikce byla provedena pomocí metod regresních stromů (CIT, conditional inference tree) (viz Přílohy 3, 4, 5)
  • nejsilnějším modelovaným prediktorem se ukázaly fyzikálně-chemické vlastnosti vody, obzvláště množství rozpuštěného fosforu, dusitanů a amoniaku ve vodě mělo vliv na všechny tři bio-indikátory
    • tyto výsledky odpovídají závěrům předchozích prací, že zvýšené koncentrace živin negativně ovlivňují společenstva bentických bezobratlých, rozsivek a ryb
    • vliv eutrofizace na bentickou faunu probíhá nepřímými mechanismy
      • nárůst masy řas způsobuje vyčerpání zásob rozpuštěného kyslíku, což je dále umocněno spotřebou kyslíku během procesů souvisejících s rozkladem organické hmoty
      • eutrofizace vod vede k degradaci trofických úrovní a následné ztrátě biodiverzity
  • hydromorfologické prediktory berou v potaz změny v povodí nepřirozeného původu negativně ovlivňující ekologický status
    • různé bio-indikátory reagují různě na změny pohybu vodních mas a sedimentů
    • kanalizační systém mění vodní režim v oblastí. Přispívá sice ke zmírnění dopadu případných povodní, ale mění tok živin a jemných sedimentů
    • zavlažovací systémy přispívají ke snižování hladiny spodních vod
    • všechny bio-indikátory reagovaly pozitivně na přítomnost porostů lužního lesa, což je spojeno s komplexitou tohoto biotopu
      • luhy stabilizují břehy a podloží, brání erozi, poskytují zastínění a zdroj živin
  • charakter využití krajiny (land use) vytváří různě intenzivní tlak na různé územní škále
    • místní antropogenní aktivity (urbanizace, zemědělství, dopravní infrastruktura, průmysl atd.) mají za výsledek změny v chemismu vody a hydromorfologii dané lokality
    • přítomnost silně urbanizovaných ploch v blízkosti vodních toků má za výsledek tři typy odpovědí v kvalitě vodních toků
      • zvýšený odtok povrchové vody a s ním související erozi půdy a kontaminaci vod splavenými částicemi z povrchu
      • chemické znečištění
      • změnu hydromorfologie např. zničení lužních porostů, regulace toků apod.
    • zemědělství se ukázalo jako nejzásadnější faktor ohrožující ekologickou kvalitu přilehlých vod

 

Grafické přílohy: 
Přehled jednotlivých prediktorů kvality vody pro různé úrovně povodí
PLS schéma, na jehož základě vznikl predikční model
Výsledný regresní strom ukazující reakci bentické bezobratlé fauny na jednotlivé prediktory
Výsledný regresní strom ukazující reakci rozsivek na jednotlivé prediktory
Výsledný regresní strom ukazující reakci fauny ryb na jednotlivé prediktory
Zdroj: 
Villeneuve B., Souchon Y., Usseglio-Polatera P., Ferréol M., Valette L. (2015): Can we predict biological condition of stream ecosystems? A multi-stressors approach linking three biological indices to physico-chemistry, hydromorphology and land use. Ecological Indicators 48: 88-98
Zadal: 
Zuzana Blažková
EEA Grants Investice do rozvoje vzdělávání
Podpořeno grantem z Islandu, Lichtenštejnska a Norska. Supported by grant from Iceland, Liechtenstein and Norway.