Wyróżniona praca w formacie pdf

Streszczenie
W pracy podjęto próbę zbadania różnorodności gatunkowej okrzemek
w ciekach wodnych łączących wybrane jeziora rynnowe na Pojezierzach
Mazurskim (Rys. 2) i Kaszubskim (Rys. 3). Próby pobrano jednorazowo w
okresie późnego lata, kiedy zbiorowiska okrzemek są najbogatsze [11].
Łącznie zidentyfikowano 73 gatunki okrzemek należące do 39 rodzajów
z dwóch rzędów: Centrales – 5 rodzajów, Pennales - 34. Flora zbiorowisk
okrzemek cieków łączących jeziora na Pojezierzu Mazurskim i Kaszubskim
charakteryzowała się stosunkowo wysoką różnorodnością gatunkową, choć
zdominowana była przez kilka taksonów. Zbiorowiska okrzemek w ciekach
Pojezierza Mazurskego różniły się pod względem bioróżnorodności od cieków
Pojezierza Kaszubskiego. Bogactwo gatunkowe dla badanych zbiorowisk na
Mazurach było wyższe niż na Kaszubach. Również wyższe wartości
wskaźników różnorodności ekologicznej i zrównania ekologicznego uzyskano
dla zbiorowisk na Pojezierzu Mazurskim.
Wstęp
Okrzemki (Bacillariophyceae) są jednokomórkowymi glonami o
niezwykle pięknych i zróżnicowanych kształtach (Rys.1). Niestety, ze względu
na ich mikroskopowe rozmiary nie można prowadzić obserwacji tych
organizmów bez zastosowania sprzętu optycznego [11].
Okrzemki są jednymi z głównych producentów w ekosystemach wodnych
ze względu na ich liczebność oraz kosmopolityczny zakres występowania.
Można je znaleźć w różnych rodzajach zbiorników wodnych - w wodach
słodkich i słonych, w kałużach i fontannach, a nawet w miejscach okresowo
zalewanych wodą czy wilgotnych, np. na murach.
Ze względu na fakt, iż w poszczególnych
środowiskach wykształca się odmienna i
charakterystyczna dla nich flora, liczba gatunków
okrzemek jest ogromna [11].
Właśnie z powodu
ich wyjątkowości,
znaczenia w środowisku, ale też i ich „ukrytego”
Rysunek 1 Okrzemki planktonowe w
piękna wybrałam je jako obiekt swoich badań. Z obrazie mikroskopowym[Źródło:
Internet]
kolei cieki wodne, z których pobrałam materiał
wydały mi się interesujące ponieważ, można się w nich spodziewać gatunków
typowych zarówno dla jezior jak i rzek.
Za cel pracy postawiłam sobie zbadanie i porównanie bioróżnorodności
okrzemek w ciekach wodnych łączących wybrane jeziora Pojezierza
Mazurskiego i Kaszubskiego. Przystępując do badań postanowiłam
1
zweryfikować hipotezę, że bioróżnorodność okrzemek w odcinku rzecznym
ulega zmianie po przepłynięciu przez jezioro. Chciałam również potwierdzić
fakt, że w zbiornikach słodkowodnych największy udział procentowy
wszystkich gatunków stanowią okrzemki pierzaste (z rzędu Pennales).
Materiał i metody
Rysunek 2 Stanowiska
zlokalizowane na Pojezierzu
Mazurskim
A – Niałk – Wojnowo
B- Wojnowo – Buwełno
Rysunek 3 Stanowiska zlokalizowane na
Pojezierzu Kaszubskim
C –Kłodno – Brodno Małe
D – Brodno Małe – Brodno Wielkie
E– Brodno Wielkie – Jezioro Ostrzyckie
Badania przeprowadzono na dwóch ciągach jezior rynnowych: na
Pojezierzu Mazurskim, gdzie wyznaczono 2 punkty badawcze pomiędzy 3
jeziorami (Rys. 2) oraz - na Pojezierzu Kaszubskim, gdzie wyznaczono 3
punkty pomiędzy 4 jeziorami (Rys. 3). Prace terenowe prowadzono w okresie
od 27.08.2010 do 12.09.2010 r.
Z każdego punktu pobrano jednorazowo jedną próbę. Materiał roślinny
zbierano za pomocą nożyka z konstrukcji betonowych, kamieni i roślin oraz
bezpośrednio z wody. Zebrany materiał umieszczono w plastikowych
pojemnikach, konserwowano formaliną i przechowywano w zimnym,
zacienionym miejscu do czasu poddania ich preparatyce laboratoryjnej.
W celu pozbawienia okrzemek treści komórkowej zebrany materiał
umieszczano w zlewkach oraz zalewano 10 % HCl. Próby spalano w 30 %
perhydrolu na płycie grzewczej w temperaturze od 30 – 95 ºC w ciągu 6 – 9
godzin, aż do uzyskania opalizującego osadu. Wyprażony materiał
przepłukiwano wodą destylowaną i sporządzano preparaty stałe w żywicy
Naphrax. Prace laboratoryjne i oznaczanie za pomocą mikroskopu świetlnego
przeprowadzono w okresie od marca do czerwca 2011 r. w Instytucie
Oceanografii Uniwersytetu Gdańskiego pod opieką dr Aleksandry Zgrundo.
W każdym preparacie liczono od 300 do 500 okryw okrzemek, w
zależności od ilości okryw oraz jakości obrazu mikroskopowego zgodnie z
ogólnie stosowaną metodyką [1]. Identyfikację okryw wykonywano w oparciu o
dostępne klucze [4-8]. Nazwy okrzemek weryfikowano w oparciu o internetową
2
bazę danych [14]. Analizę okrzemkową oraz dokumentację fotograficzną
wykonywano za pomocą mikroskopu Nikon 80i z kontrastem Nomarskiego przy
użyciu kamery Nikon DS-Fi1.
Do oszacowania bioróżnorodności [3,10] w zebranym materiale
wykorzystano wskaźnik różnorodności gatunkowej
Shannon’a-Weaver’a – H’ wg wzoru
H’ = -
 ni
  N  log
2
ni 

N
oraz wskaźnik zrównania ekologicznego
Lloyd’a i Ghelardi’ego – E wg wzoru E =
H'
H ' maks
Wyniki
Łącznie zidentyfikowano 73 gatunki okrzemek, należące do 39 rodzajów
z dwóch rzędów (5 z rzędu Centrales i 34 z rzędu Pennales). We wszystkich
próbach zarówno pod względem jakościowym jak i ilościowym dominowały
okrzemki z rzędu Pennales. Zazwyczaj stanowiły one ponad 90% zliczonych
okryw. Na uwagę zwraca fakt dużej liczby gatunków zaobserwowanych jedynie
na Mazurach (np. Cymbella tumida, Achnantes exigua, Nitzschia fonticola
(Tablica 1.)). Gatunków występujących jedynie na Kaszubach było znacznie
mniej (np. Aulacoseira granulata). Zaobserwowano również wiele gatunków
wspólnych dla obu pojezierzy (zaznaczone kolorem niebieskim w Tabeli 1).
Zarówno dla jezior mazurskich jak i kaszubskich stwierdzono różnice w
składzie gatunkowym, jak i wskaźnikach biocenotycznych. Flora jezior
mazurskich charakteryzowała się wyższym bogactwem gatunkowym, niż jezior
kaszubskich (odpowiednio ok. 30 - 40 i 20 – 30 gatunków) (Tabela 2). Różnice
pomiędzy liczbą gatunków obserwowanych dla stanowisk były znaczne i na
Mazurach wynosiły 25 %, a na Kaszubach aż 30 %.
Pierwsze stanowisko na Mazurach (A) miało uboższą florę okrzemkową
(Tabela 1). Istotna rolę pod względem ilościowym odgrywały na nim 4 gatunki:
Amphora pediculus, Planothidium lanceolatum, Karayevia clevei,
Achnanthidium minutissimum (Tablica 1) wyraźnie nie dominował nad innymi
Na drugim stanowisku jeden gatunek Amphora pediculus wystepował licznie
(ok. 30 % całkowitego udziału w probie), a kilka następnych miało
kilkuprocentowe udziały. Stanowisko to cechowało się najwyższymi
wartościami wyliczonych wskaźników ekologicznych ze wszystkich badanych
prób (Tabela 2).
3
Na Kaszubach, na pierwszym stanowisku (C) dominował gatunek
Cocconeis placentula (Tablica 1), a wyliczone wartości wskaźników
różnorodności i zrównania ekologicznego, pomimo małej liczby gatunków, były
stosunkowo wysokie (Tab. 1, 2). Na dwóch następnych stanowiskach ( D i E)
zaobserwowano wyraźną dominację gatunku Planothidium lanceolatum oraz
niskie wartości wskaźników biocenotycznych ( Tablica 1,Tab.1,2).
Tabela 1: Procentowy udział gatunków okrzemek zidentyfikowanych na stanowiskach A, B – na
Pojezierzu Mazurskim oraz C, D, E – na Pojezierzu Kaszubskim
Nazwa taksonu
Amphora pediculus
Pseudostaurosira brevistriata
Cocconeis placentula
Planothidium lanceolatum
Karayevia clevei
Achnanthidium minutissimum
Asterionella formosa
Staurosirella pinnata
Cyclotella ocellata
Cocconeis pediculus
Nitzschia palea
Staurosira construens
Aulacoseira granulata
Cyclotella radiosa
Cymbella tumida
Fragilaria capucina
Hippodonta capitata
Achnanthes exigua
Fragilaria nanana
Epithemia adnata
Amphora ovalis
Cyclostephanos dubius
Navicula tripunctata
Navicula cryptotenella
Aneumastus tusculus
Nitzschia fonticola
Navicula cryptotenelloides
Melosira varians
Reimeria sinuata
Stephanodiscus parvus
Geissleria decusis
A
B
C
23,2 35,1 16,5
6,6
2,1
2,4
2,0
1,4
38,1
18,7 4,9
11,5 3,1
11,3
10,3 2,5
0,6
1,5
3,0
2,5
2,1
4,0
7,0
4,3
1,0
4,9
0,8
4,1
4,5
1,0
3,3
3,7
0,6
2,0
0,6
1,6
1,2
2,1
2,7
1,4
1,9
0,6
1,2
1,4
1,4
0,4
2,1
0,6
1,4
0,0
1,5
1,6
1,4
1,2
1,0
0,2
0,6
2,1
1,0
1,0
0,6
2,6
1,2
-
D
2,8
0,4
0,4
61,9
1,8
7,5
1,0
0,6
2,0
0,2
5,4
3,0
0,6
0,4
0,2
0,2
0,4
0,8
0,4
1,8
1,0
0,4
E
14,4
4,1
1,5
50,7
3,2
8,5
2,9
0,3
0,9
0,9
1,2
1,5
0,3
0,9
2,3
Pozostałe, sporadycznie występujące gatunki (procentowy udział < 1 ogólnej liczby okrzemek) to: Achnanthes lemmermannii (stanowisko
D),Caloneis bacillum (B), Cocconeis neothumensis (B,E), Cyclotella atomus (B), Cymbella affinis (D), Denticula sp. (B), Diatoma moniliformis
(B), D. vulgaris (C), Eolimna minima (D), Encyonema caespitosum (B), Encyonopsis microcephala (B), Epithemia turgida (C), Fragilaria sp.(D),
F. parasitica var. subconstricta (D), Fragilariforma virescens (E), Geissleria acceptata (D), G. schoenfeldii (D), Gomphonema acuminatum (B),
G. parvulum (A),G truncatum (A,E), Navicula reichardtiana (B), N. radiosa (C), N. antonii (B,D), N. amphora (B), N. catalanogermanica (B),
N. reinhardtii (D), N. trivialis (D), Neidium binodis (B), Nitzschia sp. (C), N. recta (B), N. subacicularis (B), N. dissipata (E,D), Planothidium
delicatulum (E), Placoneis clementis (A), Pseudostaurosira parasitica (A,B), Rhoicosphenia abbreviate (C,E), Rhopalodia gibba (B), Stauroneis
smithii (B), Staurosirella lapponica (B), Stephanodiscus medius (A), Tabellaria fenestrata (A,B), Ulnaria ulna (B)
Tabela 2: Liczba gatunków oraz współczynniki różnorodności Shannon'a – Weavera oraz Lloyd'a i
Ghelardi'ego dla badanych stanowisk Pojezierza Mazurskiego (A, B) i Pojezierza Kaszubskiego (C, D, E)
Próba
Liczba gatunków
A
B
C
D
E
32
44
21
33
21
wskaźnik Shannon'a
– Weavera (H’)
3,67
4,1
3,18
2,55
2,65
4
wskaźnik Lloyd'a i
Ghelardi'ego (E)
0,73
0,75
0,73
0,51
0,6
1
6
.
2
3
7
.
8
.
11
.
12
2.
4
5
9
.
10
0.
13
.
14
.
Tablica 1. Wybrane gatunki okrzemek pochodzących z prób z cieków wodnych łączących jeziora na Pojezierzu
Mazurskim i Pojezierzu Kaszubskim: 1. Achnanthes exigua, 2. Achnanthidium minutissimum, 3. Amphora
pediculus , 4.Cyclotella ocellata, 5. Pseudostaurosira brevistriata, 6. Staurosira construens, 7. Karayevia
clevei, 8. Stephanodiscus medius, 9. Asterionella formosa, 10. Cocconeis placentula, 11. Gomphonema
truncatum,12. Planothidium lanceolatum, 13. Cymbella affinis,14. Tabellaria fenestrata
Dyskusja
W trakcie przeprowadzonych analiz wykazano iż w badanych ciekach
pod względem jakościowym i ilościowym dominują okrzemki z rzędu Pennales.
Gatunki takie jak: Achnanthidium minutissimum, Amphora pediculus,
Planothidium lanceolatum występują powszechnie również w strumieniach
Pomorza Gdańskiego [12], a Achnanthidium minutissimum również na południu
Polski, w ciągu jezior tatrzańskich [2].
Zarówno na Mazurach jak i Kaszubach stwierdzono, zgodne z
oczekiwaniami, zmiany w składzie gatunkowym w ciekach wodnych łączących
poszczególne jeziora. Zmiany te dotyczyły również badanych wskaźników
ekologicznych. Np. wskaźnik Shannon’a–Weaver’a (H’) odpowiada na
pytanie: „z jakim prawdopodobieństwem możemy poprawnie przewidzieć, do
którego gatunku będzie należał kolejny osobnik w badanej próbie?”. Im więcej
gatunków o małej liczebności znajduje się w zbiorowisku, tym wyższy będzie
wskaźnik [13]. Najwyższą wartość osiągnął w próbie B, gdzie znajdowało się
5
najwięcej gatunków, natomiast najmniejszą wartość w próbie D, gdzie ilość
gatunków była stosunkowo duża, ale dominował jeden takson. Natomiast
wskaźnik zrównania ekologicznego Lloyd’a – Gheraldi’ego „evenness” (E)
może przyjmować wartość od 0 – 1 i opisuje, w jaki sposób kształtuje się
rozkład liczebny poszczególnych gatunkówi w zbiorowisku. Im wyższa wartość
tego wskaźnika, tym mniejsze dysproporcje pomiędzy populacjami
poszczególnych gatunków [13]. Wskaźnik ten uzyskał najniższą wartość
w próbie D, gdzie dominował gatunek Planothidium lanceolatum, a najwyższą
wartość w próbie B, gdzie liczebność poszczególnych gatunków była
stosunkowo równomiernie rozłożona.
Podsumowując, na podstawie przeprowadzonych analiz wykazano różnice
w składzie i strukturze zbiorowisk okrzemek obserwowanych na Pojezierzu
Mazurskim i Kaszubskim. Jednak uzyskane wyniki nie pozwalają na
wyciągnięcie jednoznacznych wniosków na temat przyczyn tych różnic. W celu
dokładnego prześledzenia zmian we florze okrzemkowej znajdującej się
w ciekach łączących jeziora należałoby poszerzyć materiał badawczy. Jednak
uzyskane wyniki są interesujące ze względów poznawczych i mogą stanowić
przyczynek do podjęcia dalszych prac badawczych.
Podziękowania
Składam serdeczne podziękowania pani doktor Aleksandrze Zgrundo
za umożliwienie pracy w laboratorium. Bez jej pomocy, cierpliwości i wsparcia
nie powstałaby ta praca. Dziękuję także mojemu Tacie za wspieranie mnie
w pracy i opiekę podczas zbierania materiałów.
Literatura:
1) Battarbee R.W., 1986, Diatom analysis, [w:] Berglund B.E. (red.), Handbook of Holocene Palaeoecology and Palaeohydrology,
John Wiley & Sons Ltd., 527-570;
2) Kawecka B., Robinson C. T. 2007 Diatom communities of lake/stream networks in the Tatra Mountains, Poland, and the Swiss
Alps;
3) Kawecka B., Eloranta P.V., 1994, Zarys ekologii glonów słodkowodnych i środowisk lądowych, PWN, Warszawa, 256;
4) Krammer K., Lange-Bertalot H., 1986, Süßwasserflora von Mitteleuropa, Bacillariophyceae, VEB Gustav Fischer Verlag, Jena,
Stuttgart 2/1, s. 876;
5) Krammer K., Lange-Bertalot H., 1988, Süßwasserflora von Mitteleuropa, Bacillariophyceae, VEB Gustav Fischer Verlag, Jena,
Stuttgart 2/2, s. 569;
6) Krammer K., Lange-Bertalot H., 1991a, Süßwasserflora von Mitteleuropa, Bacillariophyceae, VEB Gustav Fischer Verlag, Jena,
Stuttgart 2/3, s. 576;
7) Krammer K., Lange-Bertalot H., 1991b, Süßwasserflora von Mitteleuropa, Bacillariophyceae, VEB Gustav Fischer Verlag, Jena,
Stuttgart 2/4, s. 437;
8) Lange-Bertalot H., 2001, Navicula sensu stricto. 10 Genera Separated from Navicula sensu lato Frustulia, A.R. G. Gantner
Verlag K. G., Ruggell, s. 536;
9) Round F.E., Crawford R.M., Mann D.G., 1990, The diatoms. Biology and morphology of the genera, Cambridge University
Press, s. 747;
10) Shannon C.E., Weaver W., 1949, The mathematical theory of communication, Urbana, s. 117;
11)Siemińska J., 1964, Bacillariophyceae – okrzemki, [w:] Starmach K. (red.) Flora Słodkowodna Polski, PWN, Warszawa, s. 610;
12) Zgrundo A., Bogaczewicz-Adamczak B. 2004, Applicability of diatom indices for monitoring water quality in coastal streams
in the Gulf of Gdansk;
13) Zgrundo A. Prezentacja multimedialna – Biocenoza; 14)Internetowa baza taksonów okrzemek - www.algaebase.org
6
7