ÄŚeskyŘízení kvality vody v nádržích
Projekt č. S6017004 probíhal v letech 2000-2004 v rámci programu podpory cíleného výzkumu a vývoje v AV ČR.
Souhrnné údaje
Za dobu trvání projektu bylo odebráno celkem 200 vzorků z více než 50 vybraných eutrofních nádrží. Bylo stanoveno složení fytoplanktonu, procentuální podíl cyanobakterií, u 80 vzorků bylo analyzováno množství microcystinů (jedny z nejstudovanějších toxických látek produkovaných sinicemi) v biomase sinic a složení hlavních strukturních variant, u 24 vzorků bylo stanoveno genetické složení společenstev cyanobakterií metodou DGGE a následnou konfrontací s knihovnou sekvencí.
Byly izolovány hlavní druhy sinic tvořících vodní květ. Nově založená sbírka izolátů nyní čítá více než 200 kmenů. Některé dosud neregistrované klonové izoláty byly poskytnuty k sekvenování (16S r RNA) a jejich sekvence budou zařazeny do mezinárodní knihovny sekvencí sinic. Sbírka bude intenzivně využívána i po skončení projektu.
Byla provedena důkladná fotografická dokumentace společenstev fytoplanktonu, která byla využita při popularizaci výsledků projektu a vytvoření informačních materiálů pro veřejnost.
Výsledky
Nalezené sinice vytvářely vodní květ na většině zkoumaných lokalit, z nichž 10 je používáno jako zdroj pro úpravny pitné vody a ostatní jsou využívány k rekreaci.
Zatímco v roce 2000 byl vodní květ sinic různé kvantity nalezen na 47 % zkoumaných přehrad, v roce 2003 to bylo již 70 %. Vodní květy sinic nejsou ani zdaleka na ústupu, ale naopak představují závažný problém. Jejich množství, intenzita a načasování záleží z velké části i na charakteru vegetační sezóny (počasí) a průběhu teplot v daném roce. Jako příklad může posloužit srovnání let 2003 a 2004. V roce 2003, kdy panovala v období červen až září tropická vedra doprovázená nízkými srážkami, se silný vodní květ vyskytoval téměř ve všech nádržích. V následujícím roce 2004 teploty nedosahovaly předchozích extrémů a vodní květ nebyl na řadě lokalit ani zdaleka tak intenzivní jako v předchozím roce, na jiných eutrofních nádržích byly dominantní různé druhy řas. Provedené odběry dále potvrdily, že riziko výskytu vodního květu sinic je vyšší v přehradách s vysokým obsahem živin. Na několika zkoumaných oligotrofních přehradách byl vodní květ buď velmi slabý, nebo nebyl vytvořen vůbec (Žlutice, Stanovice).
Druhové složení vodního květu se liší v závislosti na konkrétní lokalitě. Na většině zkoumaných lokalit dominují v posledních letech druhy rodu Microcystis (v roce 2003 dominovaly 65 % lokalit, na dalších 30 % lokalit se vyskytovaly v menším množství), zejména druh M. aeruginosa, který je celosvětově rozšířen a patří mezi nejnebezpečnější sinice. Ostatní sinice rodů Anabaena, Aphanizomenon, Woronichinia a Planktothrix byly méně časté.
I přes provedené detailní analýzy druhového složení vodního květu nelze na základě informací z předchozích let s určitostí předpovědět, který druh sinice bude na dané lokalitě dominovat v následujícím roce. V roce 2004 bylo na mnoha lokalitách druhové složení značně odlišné od předchozího roku, pravděpodobně jako důsledek odlišného charakteru počasí a průběhu teplot. Během trvání projektu bylo zaznamenáno několik případů, kdy vodní květ byl tvořen druhy, které se běžně nevyskytují a o jejich toxicitě není nic známo. To je případ např. nádrže Oleksovice, kde byl v roce 2002 zaznamenán silný vodní květ tvořený vláknitou sinicí Anabaenopsis arnoldii. Introdukce nových, u nás se dříve nevyskytujících a potenciálně nebezpečných druhů sinic představuje riziko, kterému je třeba věnovat patřičnou pozornost.
Analýzy množství microcystinů (dále jen MCYST) ve vodě v roce 2003 ukázaly, že 85 % vodních květů produkovalo MCYST, jejichž množství v jednotlivých přehradách bylo velmi variabilní a místy dosahovalo hodnot až několik tisíc µg MCYST na gram sušiny fytoplanktonu. Množství MCYST bylo několikanásobně vyšší v srpnových než v červencových odběrech. Riziko spojené s výskytem MCYST se výrazně zvyšuje v druhé polovině léta. Množství MCYST ve vodě závisí na abundanci sinic na dané lokalitě. Dále byla zjištěna pozitivní závislost mezi množstvím MCYST a biomasou sinic rodu Microcystis. Zejména druh M. aeruginosa lze použít jako indikátor snížené jakosti vody a při jeho hromadném výskytu v nádrži doporučujeme zvýšení monitoringu takto postižené lokality. I když v současné době ještě nejsou známy výsledky analýz vzorků z roku 2004, doposud zjištěné poznatky přesvědčivě ukazují, že vodní květy sinic představují v současnosti závažný problém, kterým je třeba se dále intenzivně zabývat.
Z materiálu odebraného v letech 2000 – 2004 byla založena sbírka kmenů sinic, která k dnešnímu dni čítá více než 200 položek. Hlavní druhy tvořící vodní květ byly úspěšně izolovány a kultivovány v laboratorních podmínkách. Ve sbírce se nalézá 59 kmenů kokálních, 76 vláknitých a kolem sta izolátů pikoplanktoních sinic. Kultivované kmeny sinic byly podrobeny genetickým a morfologickým analýzám, které jsou nezbytné pro jejich správné taxonomické zařazení a hlubší poznání. Izolace vybraných druhů vláknitých cyanobaktérií a následná sekvenace DNA ukázala příbuznost rodu Anabaena a Aphanizomenon. Druh Aphanizomenon issatschenkoi byl na základě morfologické a genetické analýzy oddělen od druhu A. gracile. Další morfologické studie ukazují na značnou fenotypovou plasticitu vláknitých sinic rodu Anabaena, která znesnadňuje jejich správnou identifikaci ve vzorcích. Jako velmi nestabilní morfologický znak se ukázala zejména spiralizace vláken. V současnosti probíhá studium velikostní variability nejrozšířenějších morfotypů sinic rodu Microcystis (M. aeruginosa, M. ichthyoblabe, M. flos-aquae).
Molekulární biodiversita společenstev sinic v 16 našich nádržích byla studována v rámci projektu EU MIDI-CHIP, který skončil v roce 2003. Vytvořená sbírka izolátů bude i po ukončení projektu sloužit ke studiu ekologických nároků hlavních druhů vytvářející vodní květy a dalšímu výzkumu zaměřenému na studium kompetičních vztahů mezi druhy, jehož cílem by měla být změna ve složení letního květu směrem k dominanci neškodných zelených řas namísto sinic.
Za dobu trvání projektu byla pořízena důkladná fotografická dokumentace odebraného materiálu. Objem digitálních dat se blíží k 20 GB, což představuje více než 5 tisíc fotografií. Fotografie řas a sinic byly kromě dokumentace vědeckých aktivit použity k informování laické i odborné veřejnosti o průběhu a obsahu prováděného výzkumu. Bylo sepsáno mnoho popularizačních článků, jejichž cílem bylo uvědomit veřejnost o problematice vodních květů sinic. Široká veřejnost byla rovněž oslovena prostřednictvím fotografických výstav. Bylo vytvořeno několik informačních materiálů, z nichž za zmínku stojí především série mikrofotografických pohlednic (ve spolupráci s firmou Olympus), jejímž cílem je seznámit laickou i odbornou veřejnost s problematikou vodního květu a tímto způsobem přispět k její popularizaci. V současnosti je v tisku informační materiál, který přehledně shrnuje výsledky projektu. Aktuálně připravujeme ke zveřejnění internetovou galerii nalezených druhů řas a sinic, která významně pomůže při správné identifikaci fytoplanktonu ve vodohospodářské praxi.
Popularizační a odborné články
KOMÁRKOVÁ J. (2002): Cyanobacterial picoplankton and its colonial formations in two eutrophic canyon reservoirs (Czech Republic).- Arch. Hydrobiol. 154 (4): 605-623.
KOMÁRKOVÁ J. (2002): Do cyanobacterial picoplankton exist in eutrophic reservoirs? - Verh. Internat. Verein. Limnol. 28: 497-50
KOMÁRKOVÁ J. & KOMÁREK O. (2002): Yearly cycles of Phytoplankton composition and biomass in the Římov reservoir, Czech Republic. – Extended Abstracts from 4th Internationl Conference on Reservoir Limnology and Water Quality: 172-173.
KOMÁRKOVÁ J. & ŠIMEK K. (2003): Unicellular and colonial formations of picoplanktonic cyanobacteria under variable environmental conditions and predation pressure - Algological Studies 109, (Cyanobacterial Research 4): 327-340.
KOMÁRKOVÁ J., KOMÁREK O. & HEJZLAR J. (2003): Evaluation of the long term monitoring of phytoplankton assemblages in a canyon-shape reservoir using multidimensional statistic method. Hydrobiologia 504, 143-157
ZNACHOR, P. (2002): Kvetoucí přehrady. – Živa 3: 112 – 113.
ZNACHOR, P. & KOMÁRKOVÁ, J. (2002): Phytoplankton bloom species diversity in several Czech Reservoirs. – Extended Abstracts from the 4th Internat. Conf. on Reservoir Limnology and Water Quality, Č. Budějovice, 380 – 383.
ZNACHOR, P. (2003): Řasy a sinice našich stojatých vod. – Dobrá Voda 6 (1): 29.
ZNACHOR, P. (2003): Řasy a sinice našich stojatých vod – 2. díl. - Dobrá Voda 6 (2): 32.
ZNACHOR, P. (2003): Skutečnost a mýty o sinicích a vodním květu. – www.neviditelny pes 25.8. 2003.
VRTIŠKA, O. & ZNACHOR, P. (2003): Rozkvetlá voda. – ABC 18: 8-9.
JELÍNEK, J. & ZICHÁČEK, V. (2003): Biologie pro gymnázia. – Nakladatelství Olomouc, 574 pp. – část fotografické přílohy.
ZNACHOR, P. (2003): Vodní květy sinic a problémy spojené s jejich výskytem v našich nádržích. – Vodní hospodářství 9: 251–253.
ZNACHOR, P. (2003): Vodní květy sinic v našich přehradách. – Rybářství 11. 642–643.
ZNACHOR, P. (2003): Skutečnost a mýty o sinicích a vodním květu. – www.enviweb.cz 25.8. 2003.
ZNACHOR, P. (2003): Mikrofotografování vodního květu řas a sinic. – Magazín Fotografie 12: 58–61.
ZNACHOR, P. (2003): Skutečnost a mýty o sinicích a vodním květu v našich nádržích, Sborník referátů konference Vodohospodářské aktuality 2003, Pardubice, 17–29.
ZNACHOR, P. (2004): Toxic bloom in reservoirs and fishponds.–http://www.aquamedia.at/templates/index.cfm/id/11409
ZNACHOR, P. (2004): – Water bloom: The fight against it.–http://www.aquamedia.at/templates/index.cfm/id/11417
ZNACHOR, P. (2004): – Cyanotoxins: Effect on human organism.– http://www.aquamedia.at/templates/index.cfm/id/11419
ZNACHOR, P. (2004): – Blue-green algae: Production and Function of Cyanotoxins.– http://www.aquamedia.at/templates/index.cfm/id/11422
ZNACHOR, P. (2004): Nevítané květy sinic. – National Geographic, červen 2004: 8–10.
ZNACHOR, P. & LODEOVÁ, J. (2004): Hromadný výskyt zelené řasy v řece Malši.– Živa 4:155–156.
ZNACHOR, P. (2004): Sinice a vodní květ. Skutečnost, mýty a současná situace. 9. srpna 2004, www.stranypotapecske.cz.
ZNACHOR, P. (2004): Vodní květy nejsou o vůni.... – Česká hlava, svět vědy 9: 34–36.
ZNACHOR, P. & LODEOVÁ, J. (accepted): The occurrence of a bloom-forming green alga Pleodorina indica (Iyengar) Nozaki (Volvocales) in the downstream reach of the River Malše (Czech Republic). Hydrobiologia.
Postery
KOMÁRKOVÁ J., ZNACHOR P., BOUTTE CH., TARCZYNSKA M. & MANKIEWICZ, J. (2003): Cyanobacterial water blooms in Czech republic, their morphospecies, toxins and molecular diversity. Final conference of the MIDI.- CHIP Project (EVK-CT1999-00026), September 20-22..2003, Brussels.
ZAPOMĚLOVÁ E., KAŠTOVSKÁ K., HROUZEK P., ŠABACKÁ M., STIBAL M., CAISOVÁ L. (2004): Morphological variability of selected heterocytous strains as a response to various temperature, light intensity and media treatment. –16. Symposium of the IAC, Luxembourg, August 30– September 3.
ZAPOMĚLOVÁ, E. (2003): Changes in morphology of several strains of planktonic cyanobacteria Anabaena and Aphanizomenon under different environmental conditions. – Final conference of the MIDI.- CHIP Project (EVK-CT1999-00026), September 20-22..2003, Brussels.
ZNACHOR, P. & KOMÁRKOVÁ, J. (2002): Phytoplankton bloom species diversity in several Czech reservoirs. 4th Internat. Conf. on Reservoir Limnology and Water Quality, Č. Budějovice, August 12 – 16, 2002.
ZNACHOR P., JURCZAK T., KOMÁRKOVÁ, J., MANKIEWICZ J., LODEOVÁ J., ZAPOMĚLOVÁ E. & KAŠTOVSKÁ K. (2004): Cyanobacterial bloom species composition and microcystin concentrations in Czech reservoirs. 6th ICTC, Bergen, June 21–27, 2004.
Výstavy
KVETOUCÍ PŘEHRADY – výstava mikrofotografií vodního květu v pavilonu P 4 u příležitosti výstavy Země živitelka, 30.08. 2001 – 05.09. 2001
Výstava “JAK VYPADÁ VODNÍ KVĚT?", Gymnázium Jírovcova, České Budějovice. Popularizační výstava fotografi vodních květů. Září 2003.
Výstava “CZECH PRESS PHOTO" kategorie Příroda a životní prostředí, série fotografií “Vodní květy řas a sinic v našich přehradách“, listopad 2003, Praha.
Soutěžní výstava “VODA 2004", kategorie Volná fotografická tvorba, série fotografií “Vodní květy řas a sinic v našich přehradách”, červen 2004, Praha.
Soutěžní výstava “EKOLOGIE V OBJEKTIVU 2004", série fotografií Vodní květy sinic, říjen 2004, Praha.
Výstava “ŘASY, SINICE A VODNÍ KVĚT V NAŠICH NÁDRŽÍCH", Praha, výstava fotografi řas a sinic, prosinec 2004.
Výstava “ŘASY, SINICE A VODNÍ KVĚT V NAŠICH NÁDRŽÍCH", České Budějovice, HaP, výstava fotografi řas a sinic, březen-duben 2005.
Výstava “ŘASY, SINICE A VODNÍ KVĚT V NAŠICH NÁDRŽÍCH", České Budějovice, Metropol, výstava fotografi řas a sinic, 2006.
Informační materiály pro veřejnost
ZNACHOR, P. (2002): Řasy a sinice našich přehradních nádrží.- Série mikrofotografických pohlednic.
ZNACHOR, P. (2004): Vodní květy sinic v našich nádržích (Cyanobacterial blooms in Czech reservoirs). Informační materiál shrnující výsledky projektu.
