Hmyz v akvatických ekosystémech - ekologie, sběr materiálu, konzervace Petr Pařil Metody odběru vzorků a „sledování" klasické hydrobiologické metody - síť, cedník, kvantitativní odběráky, airlift, bagr entomologické metody - smýkání, výletové pasti, Malaiseho pasti dochovávání larev a kukel pro přesnou determinaci moderní přístupy - časosběrné snímkování (foto, video), zvukové projevy, analýza obrazu - molekulární analýzy .i.Vi*i-rii«iL Výletové (emergenční pasti) Malaiseho pasti Emergenční pasti Lov na světlo Výletové skleníky - případová studie Německo - několik skleníků přímo nad tokem (6km) jejichž obsah se každý den vysával výsledky: - odpovědi společenstva na změny substrátu v důsledku průtoků, - substituce druhů na krátkém úseku toku - různé vývojové cykly na horní a spodní části povodí Dochování larev často nutné k přesné determinaci specifické podmínky pro druhy tekoucích (kyslík, teplota) a stojatých vod (nenáročné) substrátové nároky - potrava ale i podklad ke kuklení a výletu ^ ^ ■ exuvie - larvy nebo i kukly (pro determinační klíče larev) - trvalé preparáty (kanadský balzám) - morfometrie larev dochovávání v klícky přímo vtoku nebo dochování larev připravených na emergenci H MAY JUNE 1 JULY 1 AUG 'SEPT Emergence 4 druhů pakomárů Morfometrie morfometrie - rozlišení taxonů dle velikostních charakteristik vývojové cykly - rozlišení jednotlivých instarů pomocí měřených přesně stanovených sklerotizovaných částí těla nutné časově náročné odběry ve 2-3 týdenních intervalech re "O 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 shluky dle velikosti plavý instaru IV 0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 šířka hlavy (mm) 2.1 2.5 18-21 16-18 14-16 12-14 10-12 8-10 6-8 4-6 24 co c CL to to o "05 > 5-7 4-5 3-4 2-3 Vývojové cykly na vysychavém toku cas Siphlonurus aestivalis kontinuální tok o o C/3 O en ] T Habrophlebia fusca ho ho or uc C/3 C/3 —|CVÍ 25.3 5.4 25.4 10.5 19.5 1.6 17.6 12.7 datum Abundance 2.8 4.8 24.8 5.9 27.9 11.10 21.10 11.11 Drift 27.9 21.10 1 1.11 maximum r počet průměr r 6 obsazených minimum ^ habitatů 253 5.4 25.4 105 1.6 17.6 12.7 24.8 datum 5.9 27S 21.10 11.11 -•- Brh odani -*-H.fusca -*- Eiijhelyi Studie migrací: vysychání 120 o o >u o Kam cestuji blesivci ^ (během vysychání?) \ rj medián I 25% - 75% kvartil rozsah neodlehlých hod. odlehlé hodnoty Aktivita během 24 hod. —J- \ —♦—migrácia —■—abundancia 1 1 1 1 1 1 1 12:00 1 5:00 1 8:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00 čas Kontinuální tok postupně vysychá Migrace rodu Gammarus 22/6/2007 60 50 c 'E [B 40 N 30 1 20 10 0 proti proudu po proudu Fragmentovaný tok na tůně Migrace rodu Gammarus 8/9/2008 R 12 10 8 6 4 2 0 proti proudu po proudu Molekulárně genetické metody metody konzervace dle vhodnosti ke zpracování: - živý materiál - hluboké zmrazení (či lyofilizace) - opakovaně nerozmrazovat! - konzervace čistým ethanolem bez příměsí - suchý sbírkový materiál (nerozvlhčovaný!) - z dalších medií komplikovaná izolace molekulární taxonomie - odlišení druhů na základě kombinace molekulárních metod (C01, 18 S, 21 S, barcoding) a morfologie sledování fragmentace populací - bariéry v šíření druhu - přirozené (souš, rozvodí) - antropické (přehrady na toku) és/mřM - molekulární (kryptické druhy hybridní zóny) ( Jak komunikují populace vodních bezobratlých pramenišť? a) „stream hierarchy model" - generalisté, neschopní překonat souš (blešivec Gammarus fossarum) b) .Death Valley model" - specialisté, neschopní překonat souš c) .headwater model"- specialisté, schopní překonat souš El • Který z modelů platí? 9 ■ • Jak se liší genetická struktura populací na malé škále (stovky metrů) a velké škále desítky km)? • Má na genetickou variabilitu vliv koncentrace Ca, popř. pH? Migrační bariery a komunikace populaci - molekulárně genetické metody 43 e Geografická struktura populací blešivce na hraničním hřebeni (Hubáčková L. - diplomová práce) Paleorekonstrukce vývoje teplot dle hlavových schránek pakomárů c CD "O CD if) CD N CD CC _Q 16 2fl 22 24 2$ % ?S S 50 34 36 38 40 Leritic 2D *D% 20 40S 20% ůí^artic-ricn sni | | sana 20 4Ů*i 10 20 2ů' ID'S, CC N ^CC N O _CD CC Q. _CD "D "Ô C CD > CD >Q >. 9 abundance jednotlivých taxonů Témata prací 1. hodnocení vlivu sucha na vodní bezobratlé - vývojové cykly druhů, „species traits" (vlastnosti druhů) - vztah k suchu 2. komunikace mezi populacemi bezobratlých pramenišť sledovaná pomocí molekulárně genetické metody (Bílé Karpaty, Beskydy) 3. analýza hlavových kapsul pakomárů z limnických vrstev paleojezer - rekonstrukce vývoje klimatu po posledním glaciálu se zaměřením na teplotu Jaký hmyz žije ve vodě? Důležité skupiny: • Odonata • Ephemeroptera • Plecoptera • Trichoptera • Coleoptera • Heteroptera • Diptera - Chironomidae - Simuliidae Neuroptera Lepidoptera Megaloptera Hymenoptera Ephemeroptera lov dospělců smýkačkou nebo do výletových pastí (ethanol) larvy (formaldehyd—>líh) dospělci často tvoří soumračné roje za vlhkého počasí, efemérni výskyt kladení vajec těsně nad hladinou (zachytávají se v driftu) larvy mají různé habitatové preference které se mění dle instarů (např. malé larvy v tišině na CPOM, poslední instary škrabači v proudu) kromě nejhornějších úseků pramenných stružek a kyselých toků od hor po nížinné toky od stojatých vod (Caenis) až po silně proudící úseky (Rhitrogená) specialisté Doc. Zahrádková a prof. Soldán Plecoptera lov dospělců smýkačkou nebo do výletových pastí (ethanol) dospělce hledáme je převážně na kamenech a vegetaci (velké druhy dobří letci) larvy konzervace líh nebo formalín větší druhy - vrcholoví predátoři s víceletým vývojem převážně tekoucí vody o vysokých hor do středních poloh některé druhy vylétají velmi časně z jara (na sněhu) a při klasickém jarním a podzimním vzorkování je nemusíme zachytit larvy v převážně v rychle tekoucích úsecích hlavně pod kameny vody bez organického znečištění s dostatkem kyslíku a nízkou teplotou specialisté - Dr. J. Bojková, Doc.Helešic Trichoptera • soumračná aktivita dospělců - lov na světlo • vhodné smýkat na pobřežní vegetaci a pod mosty, emergenční pasti • konzervace dospělců (líh) larvy (formaldehyd—>líh) • larvy ve všech typech vod i zónách toků • studie - např. driftová aktivita larev v rámci sezóny či dne, analýza potravy ve střevě z makrozbytků • specialisté - Dr. P.Komzák ^^^^ Odonata - determinace podle larev částečně možné do druhu exuvie na makrovegetaci skenování podchlazených exemplářů bez usmrcení (Dolný a Bárta) kvalitní fotodokumentace dobrá probádanost skupiny včetně rozšíření specialista Dr.M.Straka (případová studie) Výlet v sezóně V5 14.5. 5.6. 23.6. 13.7. 2.8. 22.8. 11.9. 1.10. 21.10. 10.11. datum Coleoptera - determinace • určování do druhu dle larev problematické • konzervace - larvy (formaldehyd - líh), dospělci -konzervace octanem ethylnatým (nakapat na papír) • determinace dospělců (pohl. orgány) na sucho • skenování • vhodný klíč na dospělce i larvy (Sychra a Straka 2007) • dochovávání druhů stojatých vod • lov na světlo, pet pasti (pet láhev + návnada) • klasické hydrobiologické metody (síť, cedník, bentometr, bagr) - díky rychlému pohybu monou unikat • možný přímý sběr obíráním pinzetou z kamenů, kořenů, dřeva (Elmidae) • případové studie - J.Straka - preference CPOM u Elodidae • specialisté - Dr. J.Sychra a M.Straka Diptera - determinace dle larev možná identifikace převážně do rodu dobrá možnost dochovávání díky malým nárokům na kyslík fixace larev horkou vodou (některé orgány zůstanou nezatažené - znaky klasická fixace larev (formalín - alkohol) dospělci líh (Brachycera na sucho) cephalofaryngeální skelet (rekukovaný zbytek hlavové kapsuly a ústního ústrojí) - vaření v KOH a pak trvalý praprát Diptera - ekologie výskyt larev převážně v příbřežní zóně s pomalým proudem a dostatkem organického materiálu - (část larev terestrických) několik specialistů v rychlém proudu (Simuliidae, Blepharicidae, Empididae) výjimečně součástí planktónu (Chaoboridae) nebo první instary neustonní larvy - Dixidae Culicidae dendrotelmy, parazité, hygropetricky ale i biologických filtrech čistíren a močůvce specialista-prof. R.Rozkošný, larvy P.Pařil Chironomidae exuvie - metoda na monitoring stojatých vod (250 |jm síť-líh-odvodnění - kanadsky balzám, P.Bitušík - SK) • 40-80% druhového spektra i abundance, zejména ve stojatých vodách • široká ekologická valence většiny druhů (hlubokájezera až terestrické h.) - podstatná druhů v CR část není dosud známa • specialisté - Dr.V.Syrovátka, K. Brabec Simuliidae • konzervace larev nejlépe alkoholem (anální papily se nezasunou) • u larev problematická determinace -vhodná kombinace s kuklou (Knoz 2001, CD Klíč) • masový výskyt pouze v tekoucích vodách • důležitá součást potravního řetězce -pasivní filtrátoři - studie na kvantitu pozřeného materiálu, kompetice (kaninbalizmus) • typická jarní maxima, přemnožení v horských a severských oblastech Heteroptera těžiště výskytu ve stojatých vodách určování podle larev nespolehlivé dospělci lov do cedníků - při klasickém lovu unikají (zvláště Gerromorpha), částečně lov na světlo, lesklé plochy konzervace larvy (formalin-líh) nebo dospělci octan (lih) dospělci preparace nasucho s pohl. orgány, strigilem, palou a paramerami zvlášť různé habitatové preference (litorál x pelagiál, otevřené x zárost é vody, tekoucí x stojaté) osídlují pionýrské habitaty, různá společenstva ve stádiích sukcese, kompetice druhů na podobných habitatech specialisté: Dr. Kment, Sychra, Straka Další skupiny Megaloptera- Sialis Neuroptera - Osmylus, Sisira Lepidoptera Hymenoptera Děkuji za pozornost a těším se na setkání Změny driftu v průběhu sezóny - teplota, průtok 35 30 CO E 25 h I 15 c I 10 5 0 Macroinvertebrate abundance in 1 m - 16 of drift and water temperature n LO 3- is ^ = < 2 ^ i mac roin vertebrates water temperature < CD 1^ CD o O 14 12 _ O o 10 ~ 20000 u c CO TJ C 3 < 10000 LO oj JL n 3 3 Idrifin 1 m3.s- O T3 O) O T3 o CM 3 -3 3 -3 3 discharge Date 8 i CL CD C/) Inn CM I CL CD C/) 0,04 0,03 v 0,02 0,01 Q > o a> 3 u c n) TJ 1 = (Q O) 3, Comparison of log abundance of Ephemeroptera (temporary fauna) in drift and benthic samples drought 1 LO CM ? 5 3 - 3 -3 LO CM o ™ & < C/) CM I CL CD C/) CM .J O O > o IbentometeractriSI m3 Date Případové studie: Sledování vývojových cyklů Výskyt druhů a velikostních skupin jepic v 3 týdenních intervalech - vliv sucha Ephemeroptera - ekologie Heptageniidae - proudné úseky Ephemeridae - dostatek sedimentů, Diskové lavice (morfologická zachovalost