Waterkwaliteitsbepaling aan de hand van fytoplankton

Transcriptie

1 Waterkwaliteitsbepaling aan de hand van fytoplankton Algen in het voedselweb Algen staan aan het begin van de voedselketen in het water (zie onderstaande figuur). Het fytoplankton vormt het voedsel voor het dierlijke plankton, waaronder watervlooien en roeipootkreeftjes. Deze diertjes worden zelf weer gegeten door vis als Spiering, jonge Brasem en Blankvoorn. Deze vissen kunnen op hun beurt een prooi worden van Baars, Snoek, Snoekbaars, Fuut en Aalscholver. Baars Snoek Snoekbaars Fuut Aalscholver Spiering Jonge brasem Zoöplankton (dierlijk plankton) Blankvoorn Fytoplankton Fytoplanktonsoorten verschillen in begraasbaarheid en verteerbaarheid. Zoöplanktonsoorten verschillen in voorkeur voor de grootte van hun voedseldeeltjes. Begrazing door zoöplankton leidt daardoor al gauw tot een verandering in de soortensamenstelling van het fytoplankton. Sommige algensoorten zijn te groot om te kunnen worden begraasd. Deze algen profiteren van de begrazing van andere soorten en blijven zo uiteindelijk als enige algensoort in het plankton over. Een voorbeeld is de blauwalg Aphanizomenon flos-aquae, die in voedselrijke meren en boezemwateren gevonden kan worden. Bij een hoge graasdruk van watervlooien kan deze soort in de zomermaanden grote kolonies vormen, die als kleine grassprietjes in het water te zien zijn.

2 Algen en eutrofiëring Van de belangrijkste voedingsstoffen voor fototrofe algen is fosfaat van nature het schaarst in de meeste watersystemen. Dit komt omdat de toevoer van fosfaat afhankelijk is van langzame processen: verwering en erosie (Reynolds 1978). Door menselijke activiteiten is het gehalte van fosfaat, maar ook van stikstof, in het oppervlaktewater sterk gestegen. Dit proces heet eutrofiëring. Omdat de voedingsstoffen hierdoor niet langer groeibeperkend zijn, kan het fytoplankton doorgroeien tot het water zo troebel is, dat de factor licht beperkend wordt. Niet alleen de biomassa, maar ook de soortensamenstelling van fytoplankton verandert als gevolg van eutrofiëring. Algensoorten die aangepast zijn aan minder licht hebben een voordeel in het troebele water. Dit geldt bijvoorbeeld voor de blauwalgen Limnothrix redekei en Planktothrix agardhii. En verder, door eutrofiëring neemt wel fosfaat toe, maar niet silicium, dat een essentiële voedingsstof is voor kiezelalgen. Wanneer de verhouding silicium:fosfaat door eutrofiëring daalt, kunnen soorten met een lagere siliciumbehoefte (zoals groenalgen, blauwalgen en dinoflagellaten) in het voordeel zijn boven soorten met een hogere siliciumbehoefte (zoals kiezelwieren en goudalgen). De belangrijkste eutrofiëringseffecten via het fytoplankton zijn samengevat: troebelheid door een hogere biomassa van planktonalgen (hierdoor verdwijnen waterplanten en verandert de soortensamenstelling van macrofauna en vis) bloei van blauwalgen in de zomer (in ondiepe meren van bijvoorbeeld Planktothrix agardhii, in diepere meren van bijvoorbeeld Microcystis). Enkele belangrijke milieufactoren De soortensamenstelling van fytoplankton wordt bepaald door een aantal factoren, die hieronder genoemd worden. 1) Het zoutgehalte en de alkaliniteit van het water (bufferend vermogen). In ongebufferde, zure vennen vinden we heel andere soorten dan in onze grote, matig tot sterk gebufferde plassen en meren, of in brakke wateren. 2) Het lichtklimaat onder water, in relatie tot turbulentie (waterbeweging). In troebele en turbulente rivieren overheersen het gehele jaar kiezelalgen (Stephanodiscus, Skeletonema). In heldere, matig voedselrijke meren overheersen in het voorjaar kiezelalgen (Asterionella, Cyclotella) en goudalgen (Dinobryon) en in de zomer dinoflagellaten (Ceratium), sieralgen en kleine chroococcale blauwalgen (Cyanodictyon, Snowella, Woronichinia). Wanneer deze meren voedselrijker en daarmee troebeler worden, gaan in het voorjaar andere kiezelalgen domineren (Stephanodiscus, Diatoma) en in de zomer andere blauwalgen (Aphanizomenon, Limnothrix, Microcystis, Planktothrix). 3) De watertemperatuur. Kiezelalgen uit de voorjaarspiek zijn aangepast aan lagere temperaturen. Wanneer de hoeveelheid licht in het vroege voorjaar geleidelijk toeneemt beginnen ze te groeien. Veel blauwalgen daarentegen zijn aangepast aan hogere temperaturen en ontwikkelen zich pas later in het seizoen. 4) Begrazing door zoöplankton. Deze is in meer of mindere mate selectief. Hierdoor verschuift de soortensamenstelling in de richting van soorten die moeilijker begraasbaar zijn, zoals kolonievormende blauwalgen (bijvoorbeeld Anabaena lemmermannii, Aphanizomenon flos-aquae), grotere sieralgen (Closterium aciculare, Staurastrum planctonicum), grotere kiezelalgen (Actinocyclus normanii, Fragilaria crotonensis) en grotere, of met een slijmmantel omgeven groenalgen (Oocystis, Sphaerocystis).

3 5) De voedselrijkdom (trofiegraad). Er is een duidelijke relatie tussen de alkaliniteit en het fosfaatgehalte (Vighi & Chiaudani 1985): hoe hoger de alkaliniteit, hoe hoger van nature het fosfaatgehalte. Het verband tussen soortensamenstelling en voedselrijkdom berust daarom deels op de bovengenoemde invloed van de alkaliniteit: laag-alkaliene, van nature voedselarme plassen herbergen oligotrafente soorten, hoog-alkaliene, van nature voedselrijke plassen zijn gekenmerkt door eutrafente soorten. In wateren die van nature voedselarm zijn (niet tot zwakgebufferde wateren) verschuift de soortensamenstelling bij toename van de voedselrijkdom (eutrofiëring). In plaats van langzaamgroeiende soorten (o.a. sieralgen) en mixotrofe soorten (o.a. goudalgen) treden sneller groeiende groenalgen (o.a. flagellaten en Chlorococcales) en cryptophyceeën in de zomer op de voorgrond. Samenvattend kunnen we dus stellen dat plankton een verzamelnaam is voor microscopisch kleine organismen die voornamelijk drijvend in het water leven. Plankton staat aan de basis van de voedselketen van een aquatisch milieu. Plankton wordt als volgt ingedeeld: Zoöplankton: dierlijk plankton Fytoplankton: plantaardig plankton, dit plankton maakt gebruik van fotosynthese voor hun energievoorziening waardoor ze behalve een belangrijke voedselbron ook van essentieel belang zijn voor het zuurstofgehalte in het water. Bemonstering van plankton Neem een planktonmonster door vanaf de kant een emmer water te vullen. Haal de grote delen (plantjes, takjes) uit het monster en homogeniseer de inhoud van de emmer. Vul nu vanuit de emmer een monsterpot of fles (inhoud: 700 ml tot 1 liter) met vlakke bodem. Dit monster kan maximaal 24 uur koel en donker bewaard worden. Neem het planktonmonster mee naar school. Filtreer op school het planktonmonster over planktongaas om verontreinigingen uit het monster te verwijderen. Conserveer het planktonmonster met lugol (een fixatiemiddel met jodiumbestanddelen). Voeg hiervoor 1ml lugol per 500 ml monster toe. Zet het geconserveerde planktonmonster op een rustige plaats. Al het plankton is nu gedood en zal in de pot of fles bezinken. Aangezien plankton zeer licht is duurt het geruime tijd tot al het plankton op de bodem van de pot of fles ligt. Neem voor de bezinktijd minimaal drie uur per cm waterkolomhoogte. Verwerking planktonmonster Behandel het bezonken planktonmonster voorzichtig. Zorg ervoor dat het plankton op de bodem blijft liggen. Hevel de bovenstaande vloeistof tot twee cm boven de bodem af. Maak hiervoor gebruik van een dun siliconen slangetje. Neem nu met een pipetje een beetje monster van de bodem. Leg een druppel hiervan op een objectglas en dek af met een dekglaasje. Bekijk het preparaat onder de microscoop bij een vergroting van 100 of 400 maal. Als het preparaat te vol is, door detritus of plankton, kan een verdunning worden gemaakt. Doe dit door wat materiaal van de bodem op te zuigen met een pipetje en dit in een bekerglaasje te mengen met wat van de bovenstaande vloeistof. Maak hiervan weer een preparaat en beoordeel de dichtheid van het preparaat onder de microscoop.

4 Beoordeling van het plankton Beoordeel de waterkwaliteit met behulp van de methode van Desscher & van der Mark. Hiervoor moet je de waargenomen organismen kunnen indelen in vier groepen. Deze groepen zijn sterk aan een bepaalde hoeveelheid organische stoffen gebonden. De volgende groepen worden onderscheiden: W O G S Wimperdiertjes (Ciliata) Oogflagellaten (Euglenophyta) Groenalgen (Chlorophyta) en diatomeeën of kiezelalgen (Bacillariophyta) Sieralgen (Desmidiales) en goudalgen (Chrysophyta). Hoe herken je ze? W O G S Zijn kleurloze, snel ronddraaiende of voortbewegende diertjes. Zijn groene organismen met een duidelijke rode oogvlek en een zweephaar. Groenalgen zijn groen en NIET in twee gelijke delen verdeeld. Diatomeeën zijn geelbruin en met fijne streepjes/puntjes op het oppervlak. Diatomeeën zijn sigaarvormig of rond, en ze bewegen soms traag uit zichzelf. Sieralgen zijn groen, en in twee identieke helften verdeeld. Goudalgen zijn goudgeel.. Enkele voorbeelden van de vier onder te verdelen organismen: Groep Voorbeelden Verontreinigingsgraad W Wimperdiertjes Zeer grote hoeveelheden organische stof

5 O Oogflagellaten Grote hoeveelheden organische stof G Groenalgen Matige hoeveelheden organische stof

6 en diatomeeën S Weinig organische stof Sieralgen en goudalgen

7

8 In bovenstaand overzicht zijn de meest voorkomende soorten per groep weergegeven. In de groepen komen nog veel meer soorten voor. Raadpleeg een determinatieboekje voor aangetroffen soorten die niet in het overzicht staan of vraag hulp van een expert. Noteer het aantal verschillende soorten die je gevonden hebt per groep in de onderstaande tabel. Let op het gaat hier om het aantal soorten niet het aantal individuen. 1. Aantal soorten wimperdiertjes. = W 2. Aantal soorten oogflagellaten. = O 3a. Aantal soorten groenalgen. 3b. Aantal soorten diatomeeën De som van 3a + 3b = G 4a. Aantal soorten sieralgen. 4b. Aantal soorten goudalgen. De som van 4a + 4b = S Bereken de verontreinigingsgraad (Saprobie index) van het te beoordelen water volgens Desscher & van der Mark met onderstaande formule: Saprobie index = 3*S + G O 3*W (W+O+G+S) De groepen S en W worden met 3 vermenigvuldigd, omdat zij als indicatoren van uiterste klassen erg belangrijk zijn. Vergelijk je berekende Saprobie index met de waarden in onderstaande tabel. Saprobie index Verontreinigingsgraad van het water -3 < S < -1,5 Zeer sterk verontreinigd (polysaproob) -1,5 < S < 0 Sterk verontreinigd ( -mesosaproob) 0 < S < 1,5 Matig verontreinigd ( - mesosaproob) 1,5 S < 3 Nauwelijks verontreinigd (oligosaproob) Verwerking Welke conclusie kun je trekken over de verontreinigingsgraad van het water op grond van het plankton? Vergelijk deze conclusie met de verontreinigingsgraad die gevonden is bij de biologische beoordeling van het water op grond van de kleine waterdieren (zoetwaterinvertebraten) en met de beoordeling van het water op grond van de abiotische metingen die gedaan zijn.