Sukcesja wtórna fitoplanktonu w okresowych zbiornikach wodnych: wpływ temperatury i fotoperiodu na strukturę zbiorowisk

Drobne, astatyczne zbiorniki wodne są niezwykle cennym, a zarazem najsłabiej poznanym rodzajem wód powierzchniowych. Wśród nich, stawy wiosenne są szczególnie wrażliwe na zmiany klimatu. Stanowią one doskonały poligon dla szerokiej gamy badań ekologicznych oraz monitoringu globalnych zmian środowiska. Funkcjonowanie tych zbiorników w sposób istotny zależy od struktury i funkcjonowania zbiorowisk glonów planktonowych, będących ich ważnym komponentem i grupą producentów pierwotnych. Fitoplankton wód okresowych jest bardzo specyficzny, zdominowany przez gatunki tolerujące zmienne i niekiedy ekstremalne warunki środowiskowe. Po każdym okresie suszy zbiorowiska planktonu de facto tworzą się na nowo, głównie na drodze sukcesji wtórnej dzięki komórkom przetrwalnym, zachowanym w osadach dennych. Proces rekolonizacji jest kluczowy dla przyszłej struktury zbiorowisk, jednak czynniki wpływające na jej przebieg i kształtowanie się zbiorowisk glonów na początku hydroperiodu nie są dotąd poznane. Jest to zagadnienie niezwykle ważne, zwłaszcza w dobie globalnych zmian klimatu, wpływających na częstotliwość i czas występowania zjawisk pogodowych warunkujących obecność wody w okresowych stawach.
Badania były prowadzone w warunkach laboratoryjnych i miały na celu stwierdzenie w jakim stopniu i w jaki sposób fotoperiod i temperatura wody wpływają na przebieg sukcesji wtórnej glonów i strukturę zbiorowisk fitoplanktonu, zaraz po wypełnieniu zbiornika wodą (początek hydroperiodu). W okresie letnim pobrano próbę powierzchniowej warstwy osadu dennego, z wyschniętego okresowego stawu wiosennego, a następnie osad umieszczono w akwariach (3 serie po 60 akwariów) i zalano go wodą destylowaną. Po inkubowaniu prób w stałych warunkach termicznych (4, 16 oraz 25°C) oraz świetlnych (fotoperiod długości 0, 8, 16 oraz 24 godziny), z każdego akwarium pobierane były próby do analiz fykologicznych (łącznie 180), raz w tygodniu (przez okres 5 tygodni). Kombinacje 3 różnych temperatur i fotoperiodu były odpowiednikiem różnych scenariuszy klimatycznych, w których długość fotoperiodu odzwierciedlała długość dnia, kiedy wypełnienie wodą okresowych zbiorników wodnych przypada na zimę lub późną wiosnę/wczesne lato. Zabiegi przeprowadzone z wykorzystaniem fotoperiodu 24 h wykazały wyłączny wpływ temperatury, gdy dostęp do światła był nieograniczony. W sumie było 12 eksperymentalnych kombinacji temperatury i fotoperiodu, a każda z nich w 15 powtórzeniach.
Wykazano, że długość fotoperiodu i temperatura istotnie wpłynęły na przebieg sukcesji wtórnej fitoplanktonu. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na bogactwo gatunkowe fitoplanktonu, całkowitą liczbę osobników i liczebność grup taksonomicznych w trakcie sukcesji był fotoperiod. Najkorzystniejszymi warunkami dla rozwoju fitoplanktonu (szczególnie dla głównych grup systematycznych, zielenic i kryptofitów, chętnie zjadanych przez zooplankton), były długi fotoperiod (16 h) i umiarkowana temperatura (16°C) - warunki panujące w terenie w czasie późnowiosennych podtopień po ciepłej, bezśnieżnej zimie. W takich warunkach bogactwo gatunkowe fitoplanktonu było również największe. Przy krótkich fotoperiodach i niskich temperaturach (w czasie wypełnienia stawów wodą w zimie, w terenie), zbiorowiska zdominowane były przez okrzemki, eugleniny i sinice. Zgodnie z przewidywaniami, wysoka temperatura (25°C) sprzyjała spadkowi różnorodności gatunkowej fitoplanktonu i liczebności zielenic. Okrzemki natomiast zawsze stanowiły grupę dominującą w początkowej fazie sukcesji fitoplanktonu (zarówno pod względem bogactwa gatunkowego, jak i liczebności), niezależnie od temperatury i fotoperiodu. Niniejsze badania pokazują, że zmiany klimatyczne spowodują sezonowe zmiany w liczebności gatunków lub nawet ich zanikanie, a w konsekwencji duże zmiany w bioróżnorodności ekosystemów wodnych w przyszłości.