Biologická kvalita vody

2.2. Biologické prvky hodnotenia vôd

Spoločný názov pre všetko, čo sa nachádza vo voľnej vode (stojatej i tečúcej) je sestón. Jedná sa o organický a anorganický detrit (abiosestón) a všetky živé organizmy voľnej vody (biosestón), ktoré možno detailnejšie deliť na:

• neustón – organizmy (rastliny i živočíchy), ktoré sú svojím spôsobom života viazané na vodnú hladinu,
• planktón – organizmy viac-menej pasívne sa vznášajúce vo vodnom stĺpci, ktoré obvykle nedokážu vlastným aktívnym pohybom prekonávať prúd vody,
• nektón – živočíchy (ryby, voľne plávajúci hmyz), ktoré aktívne prekonávajú prúd vody,
• pleustón – vyššie rastliny plávajúce na hladine alebo voľne sa vznášajúce vo vodnom stĺpci.

Organizmy, ktoré sú prichytené na dno alebo odpočívajúce na dne, prípadne žijúce v usadeninách dna sa označujú ako bentos. Ak sú špecificky viazané na piesčité sedimenty, jedná sa o tzv. psamóny.

Spoločenstvá vyšších vodných rastlín sa nazývajú vodné makrofyty. Nárasty žijúce na vodných rastlinách, rastlinné alebo živočíšne organizmy prisadnuté na stonkách a listoch rastlín koreniacich vo vode na dne sa označujú ako perifytón.

Fytoplanktón a makrofytobentos

Fytoplanktón je vo vodnom prostredí tvorený skupinou drobných jednobunkových organizmov ako riasy a cyanobaktérie (sinice). Riasy vo vodnom prostredí žijú ako jedince, ale častejšie v kolóniách a veľmi často porastajú povrchy pod vodou – kamene, drevo, iné rastliny a pod. Vyššie rastliny (makrofytobentos) rastú na vo vodnom prostredí počas celého roku. Planktón reaguje na striedanie ročných období a zmeny svetla a teploty vody.

Počas vegetačnej sezóny rozoznávame 3 obdobia vývoja fytoplanktónu, počas ktorých žijú pri hladine alebo pri dne. Preto si pri ich analýze na stanovišti musíme uvedomiť, kde sa na základe ich sezónnych migrácií vyskytujú a tiež, ktoré z nich sa v danom období majú vyskytovať. Na jar sú to niektoré druhy rias, ale predovšetkým rozsievky. Ich rozvoj je aktivovaný teplotou vody nad 10 ºC, a to je rôzne obdobie od juhu po sever Slovenska. V ďalšom období sa po ich rozvoji spotrebujú dostupné živiny a ich počet výrazne poklesne. Tretie obdobie je po ďalšom zvýšení teploty vody. Vytvára sa veľké množstvo organizmov a striedajú sa podľa dostupnosti živín (najmä dusičnanov) - riasy a sinice až do konca leta, niekedy až do jesene. Po ochladení a premiešaní vody sa dostávajú riasy aj sinice do hlbších nezamŕzajúcich vrstiev vody, kde sú až do jarného premiešavania vody. Ich rozvoj a druhové zastúpenie závisí najmä od teploty vody dostatku živín a tlaku ich konzumentov.

Na dne tokov a nádrží rastie fytobentos. Sú to vodné rastliny, ktoré potrebujú pre život oporu – substrát dna alebo iné predmety na dne. Ich nárast je možný len po splnení svetelných nárokov podľa priehľadnosti vody a tiež dostatok živín. V stojatých vodách je dostatok svetla závisiaci od zákalu (turbidity) vody a aj od hĺbky vody. V tečúcich vodách výskyt zelených rastlín závisí okrem teploty aj od rýchlosti prúdenia vody a zatienenia toku.

Nárasty na pevnej opore a vodných rastlinách nazývame perifyton – sinice alebo riasy, ktoré prerastajú kamene, konáre či ďalšie ako živé, tak neživé substráty vo vode. Perifyton vytvára typické spoločenstvá poskytujúce rybám aj ďalším živočíchom úkryt aj potravu. Najviac sa vyskytujú v plytkej vode s dostatkom slnečného žiarenia.

Bentické rozsievky v riasových nárastoch v tokoch najčastejšie prevažujú. Bentické rozsievky, ako výbornú indikačnú skupinu kvality vody, používajú v niekoľkých štátoch EÚ na stanovenie biologickej kvality vody. Dosahujú veľkosť niekoľko milimetrov, ale sú aj dorastajúce dĺžky 20 až 50 cm. Lemanea dorastá do dĺžky 15 až 20 cm. Je tmavo-zelenej až sivozelenej farby. Ulothrix zonata vytvára trsy rias zelenej farby dlhé až 30 cm. Charales je riasa, ktorá dosiahne dĺžku až 50 cm.

Makrozoobentos

Bentické makroorganizmy (makrobezstavovce) zohrávajú mimoriadne dôležitú úlohu vo fungovaní vodných ekosystémov. Môžu priamo odrážať ekologické podmienky ich vodných ekosystémov, lebo pre ich slabú pohyblivosť dobre charakterizujú dlhodobejšie pomery ich lokality a odrážajú zmeny v podmienkach vo vodnom ekosystéme počas ich výskytu na danom mieste.

Doslova preložené to znamená makroskopické (makro) živočíchy (zoo), žijúce na dne (bentos). Pojem zahŕňa bezstavovce (evertebrata), ktoré žijú v tečúcich i stojatých vodách a sú viditeľné voľným okom. Makrozobentos žije na dne tokov, iné vodné bezstavovce môžu žiť vo voľnej hladine (nektón, niektorý hmyz) alebo na hladine vody (pleustón).

Z biologického hľadiska je rozdiel medzi makrozoobentosom a makrobentosom v tom, že makrozoobentos sú bentické živočíchy, ktoré sú dostatočne veľké na to, aby ich bolo možné vidieť voľným okom. Makrobentos sú všeobecne bentické organizmy, ktoré sú dostatočne veľké na to, aby ich bolo možné vidieť voľným okom; živočíšne spoločenstvá osídľujúce dná všetkých vodných biotopov bez ohľadu na ich typ. Významovo termínu makrozoobentos zodpovedajú názvy bentické makrobezstavovce, resp. makroevertebráta alebo bentická makrofauna. Veľkostná hranica medzi makrozoobentosom a menšími skupinami (meiobentos a mikrobentos) je zvyčajne vymedzená hranicou 1 mm dĺžky, ale toto vymedzenie nie je striktné.

Dôležitým momentom, ktorý viedol k vyčleneniu makrozoobentosu je skutočnosť, že je možné ho získavať jednotnými odberovými metódami a získané dáta vyhodnocovať jednotnými postupmi.

Rozoznávame:

• pelagiálny zooplanktón – druhy zooplanktónu vyskytujúce sa vo vodnom stĺpci v centrálnej časti stojatých vôd, kam výrazne neprenikajú druhy viazané na brehovú líniu a na litorálne porasty ani druhy žijúce na dne. Okrem druhov obligátne pelagických sem zahŕňame aj druhy schopné žiť v litorále;
• litorálny zooplanktón – druhy zooplanktónu vyskytujúce sa v litorále stojatých vodách, predovšetkým v zárastoch litorálnej makrovegetácie. Prevažujú druhy plávajúce vo voľnej vode medzi rastlinami a druhy spravidla lezúce po povrchu rastlín, prípadne občas plávajúce v ich blízkom okolí. Nie sú tu významne zastúpené skutočne pelagiálne druhy.

Druhové zloženie biotopu bentických makrobezstavovcov umožňuje stanovenie ich reakcií na environmentálne zmeny kvality vody. Zloženie druhov vodných bezstavovcov je riadené rôznymi environmentálnymi faktormi prostredia, ako je hĺbka, kvalita vody, typ substrátu, veľkosť zŕn sedimentu, obsah organických látok alebo kontaminantov v sedimentoch. Výskyt makrofytov ako aj prítomnosť „hrubého“ detritu (priemer častice > 480 μm), ktoré pochádzajú hlavne z rozkladu rastlín v sedimentoch, je tiež veľmi dôležitý pre makrozoobentos.

V ponímaní limnológov patria medzi makrozoobentos, resp. bentickú makrofaunu: hubky (Porifera), ploskulice (Turbellaria), pamachovky (Kamptozoa), machovky (Bryozoa), mäkkýše (Mollusca), mnohoštetinavce (Polychaeta), máloštetinavce (Oligochaeta), pijavice (Hirudinea), kôrovce (Crustacea), hmyz (Insecta): podenky (Ephemeroptera), vážky (Odonata), pošvatky (Plecoptera), bzdochy (Heteroptera), vodnárky (Megaloptera), sieťokrídlovce (Planipennia), potočníky (Trichoptera), chrobáky (Coleoptera) a dvojkrídlovce (Diptera) s najvýznamnejšími čeľaďami Chironomidae, Simuliidae, Chaoboridae.

Koncepcia využitia prítomnosti alebo absencie indikátorových druhov (resp. zoskupení druhov) makrozoobentosu na hodnotenie kvality má pomerne dlhú tradíciu.

Makrozoobentos sa ukazuje ako vhodný bioindikátor (Obr. 1). Reaguje na viacero faktorov zmien prostredia, a to na základe jeho schopnosti reagovať na rôzne premenné prostredie (Adámek et al., 2010).

Hodnota bezstavovcov ako biologických indikátorov kvality vody sa všeobecne nespochybňuje, a preto býva štruktúra spoločenstva bentických bezstavovcov často používaná na monitorovanie kvality vodného prostredia a hodnotenie vodných systémov (Ambrožová, 2003).

 Obr. 1 Príklad výsledku monitorovania biologickej kvality s vyjadrením miestne spĺňajúcich požiadavky pre makrozoobentos v zátvorke s indexom 6 (Zdroj: http://www.shmu.sk/File/Hydrologia/Monitoring_PV_PzV/Monitoring_kvality_PV/KvPV_2018/KvPV-2018_mapa5_cast_E.pdf)

1. veľká rozmanitosť a abundancia (početnosť) druhov takmer vo všetkých sladkovodných biotopoch,
2. kvantitatívne vzorkovanie je jednoduché a lacné, nie sú potrebné drahé analytické prístroje,
3. dĺžka života mnohých druhov umožňuje zachytenie situácie na stanovišti počas niekoľkých mesiacov alebo aj rokov,
4. je preukázaná významná schopnosť spoločenstva bezstavovcov reagovať spoločne na pôsobenie environmentálnych stresov; sú známe reakcie mnohých druhov na rozdielne typy znečistenia,
5. majú prevažujúci relatívne prisadlý spôsob života - prítomnosť väčšiny taxónov je v priamej relácii na podmienky v mieste ich odchytu,
6. ich spôsoby života (fázy ich vývoja, potravné a ďalšie nároky) sú relatívne dostatočne preskúmané a známe,
7. taxonómia mnohých skupín je dobre známa a sú k dispozícii jednoduché určovacej kľúče s ich priradením ku kvalite vody,
8. žijú v podstate vo všetkých typoch tečúcich a stojatých vôd.

Medzi nevýhody môžeme zaradiť napríklad (Metcalfe-Smith, 1996):

1. bentické bezstavovce významne reagujú na malé zmeny vo veľkosti a textúre substrátu a obsahu organických látok, preto je niekedy ťažké rozlíšiť medzi vplyvom znečistenia a vplyvom environmentálnych faktorov,
2. životný cyklus je komplexný a výsledky bioindikácie môžu preto sezónne kolísať,
3. vysoká priestorová heterogenita vyžaduje opakované vzorkovania.

Makrozoobentos delíme podľa prevládajúceho charakteru dna na (Makovinská et al., 2006):

• litorerofilný - zoocenóza kamenistého či skalnatého podkladu,
• fytoreofilný - zoocenóza vodnej vegetácie,
• psammoreofilný - zoocenóza piesku,
• pelloreofilný - zoocenóza bahnitých sedimentov,
• argiloreofilný - zoocenóza hlinitých brehov či náplav.

Bentické organizmy sa delia podľa spôsobu získavania potravy:

• drviče – živiace sa hrubými časťami organickej hmoty, napr. kúskami lístia a pod.,
• zberače – zberajúce drobnú organickú hmotu. Môžu to byť zhŕňače, zberajúce drobnú organickú hmotu na dne a filtrátory filtrujúce veľmi jemnú organickú hmotu z vodného priestoru,
• zoškrabávače – živiace sa nárastmi perifytónu na dne a ponorených predmetoch, resp. biofilmom,
• predátory – živiace sa inými živočíchmi vo vode alebo na vodnej hladine (Moog, 1995).

• permanentné (stále), ktoré celý životný cyklus prežijú vo vode, napr. pijavice, mäkkýše, červy, kôrovce a pod.,
• temporárne (dočasné), ktoré iba časť životného cyklu prežijú vo vode, napr. larvy hmyzu a pod.

Prítomnosť makrofytov vo vodnom prostredí má výrazný vplyv na prítomnosť iných vodných organizmov – bentických, ale aj rýb alebo obojživeníkov a iných organizmov mimo vodného prostredia. Ich význam je pozitívny, ale aj negatívny.

Pozitívny vplyv je, že rastliny spotrebuvávajú množstvo živín z vodného prostredia. Ich nevýhodou je strata vodného priestoru pri nadmernom prerastení.

Rámcová smernica o vodách určuje makrofyty ako jeden z prvkov kvality pre povrchové vody – rieky, nádrže, pričom ich charakterizuje:

• taxonomické zloženie a
• početnosť.

Všeobecné faktory určujúce štruktúru a druhové zloženie sú:

• hydrologický režim a výška vodného stĺpca,
• svetlo,
• substrát,
• živiny,
• znečistenie.

U makrofytov sa stretávame s rôznymi rastovými formami, ktoré sú:

• submerzná vegetácia,
• koreniace rastliny s plávajúcimi listami a kvetmi,
• emerzná vegetácia,
• voľne plávajúce rastliny,
• makroskopické riasy.