Wpływ ryb na ekosystem
1. bezpośrednie zjadanie organizmów przez inne organizmy zwierzęce i roślinne
-zaburza wzajemny stosunek zależności i oddziaływań
-zniknięcie jakiegoś poziomu powoduje nieodwracalne skutki dla całego ekosystemu
-przyśpieszenie obiegu materii i przepływu energii w zbiorniku, zmącenie osadów dennych, metabolizm, wydalanie moczu i kału
-spowolnienie obiegu materii i przepływu energii poprzez wnikanie dużych ilości fosforu w organizmy ryb
Interakcje troficzne między rybami a pozostałymi komponentami biocenotycznymi:
1. uczestnictwo w obiegu materii i energii
2. wpływ na liczebność i skład wielu grup organizmów roślinnych i zwierzęcych
3. tworzenie „nisz” co stwarza możliwość introdukcji i aklimatyzacji dla innych gatunków
4. biomanipulacja
Piramida troficzna- prawidłowe proporcje (Woźniecki, 1996)
Co się bada?
1. liczbę gatunków ryb
2. bogactwo i jednorodność gatunkową
a) indeks bogactwa gatunkowego Margalefa:
D= S-1 / ln N
b) indeks Shannona-Wienera
H`= ∑ p1 log p1
c) indeks jednorodności gatunkowej Pielon
J= H` / H`max
H`max= logS
3. strukturę liczebności i biomasy
4. udział ryb drapieżnych (w %)
a) deficyt ryb drapieżnych
b) liczebność
-litoral
-toń
c) biomasa
-litoral
-toń
Badania ichtiofauny na rzekach:
1. rejestry zarybień i rejestry połowów wędkarskich, ankietowanie
2. monitoring ichtiofauny poprzez kontrolne połowy - elektropołowy
Po co?
1. inwentaryzacja ichtiofauny rzek
2. prowadzenie racjonalnej gospodarki rybackiej
3. wymagany monitoring ichtiofauny wód śródlądowych (Ramowa Dyrektywa Wodna)
Badania na jeziorach:
1. odłowy gospodarcze (obecnie firmy komercyjne, rzadko użytkownik)
2. rejestr zarybień i rejestry połowów wędkarskich
3. różne metody połowu ryb
4. połowy kontrolne przy użyciu sieci do badań biologicznych typu Norden-S (tzw. gill net)
Sprzęt rybacki i narzędzia do połowu ryb.
Połów- proces zmniejszający do pozyskania ryb i nierybnych zasobów wodnych.
Odłów ryb kończy cykl produkcyjny gospodarki rybackiej.
Połów zmierza do pozyskania jak największej ilosci ryb przy minimum wysiłku połowowego.
Odłowy powinny być przeprowadzane po zakończeniu sezonu, w którym ryba uzyskuje maksymalne przyrosty.
Okres ochronny jest w czasie przed tarłowym i w czasie tarła.
Wymiar ochrony do pierwszego tarła.
Narzędzia:
1) czynne
- włok (niewód)
- włoczek
- przewłok
2) bierny
- uchwytujące
- oplatające
- pułapkowe
- haczykowe
Narzędzia czynne:
Włok - sieciowe narzędzie połowu ryb. Włok morski - wielki wór (o 2 klinowanych skrzydłach, które rozwierają się podczas ciągnięcia włoka w wodzie) zwężający się w matnie. Wleczony przez łodzie, kutry w pobliżu dna. Mają różną wielkość oczek, by była selektywność ryb (by nie było np. jednego gatunku we włoku).
Wymiary:
- długość skrzydła 200 - 300 m
- wysokość skrzydła 16 - 22 m
- wielkość oczek:
* stynkowy (10 mm matnia, 6 mm kutel),
* uklejnik (10 mm matnia, 8 mm ),
* jazgarnik (12 mm, 8 mm, długość kutla 2 m)
- długość matni do 30 m, długość kutla ok. 2m
- skrzydła krótkie posiadają sznury (falbanki)
Włok denny - włok wleczony po dnie. Włok pelagiczny - tuka pelagiczna - włok do połowu na pełnym morzu, nas dużych głębokościach, zwykle ciągniony przez 2 statki sieć ma kształt leju, z dużą przednią częścią i wąskim gardłem w tyle, ciągniony przez 1 lub 2 kutry.
Włok duński - sieć rybacka w kształcie stożka. Składa się z 2 długich skrzydeł, do których przymocowane są ciężkie liny. Liny zataczają kręgi po dużym obszarze.
Włoczek - mniejsze wymiary podobne z konstrukcji do niewodu, służy do połowu węgorzy.
Przewłok:
- długość skrzydeł 60 - 80 m
- wysokość 6 - 15 m
- wielkość oka w matni 28 mm
- wielkość oka w kutle 22 - 26 m
Narzędzia bierne:
a) uchwytujące
- wonton - płat tkaniny sieciowej rozpięty na linkach bocznych, górnej i dolnej.
Określone dla gatunków:
- uklejowy oczka 8 - 12 mm
- sielanowy oczka 20 - 28 mm
- okoniowo - płociowy oczka 30 - 40 mm
- siejowy oczka 45 - 55 mm
- leszczowy oczka 60 - 90 mm
Łowność zależy od materiału z jakiego jest siatka zrobiona. Najlepsze są wontony żyłkowe.
Gdy mamy płytkie jezioro na dnie są ustawiane wontony, a gdy mamy głębokie jezioro to wontony na bojach są umieszczane na wysokości pelagialu.
b) oplatające
- drygawica - zbudowana jest z 3 płatów tkaniny obsadzonych na wspólnych linkach. Płaty zewnętrzne zwane są kratą lub podrygiem, duże rozmiary oczek zwykle 90 - 150 mm. Tkanina wewnętrzna zwana jadrem ma oczka o wielkości od 20 - 90 mm (ok. 3 - 4 razy cieńsza od kraty).
- węgorzowe: jadro 20 - 22 mm, krata 110 mm
- szczupakowe: jadro 30 mm, krata 160 mm
- okoniowo - płociowe: jadro 30 - 40 mm, krata 170 mm
- leszczowo - linowe: jadro 40 - 90 mm, krata 160 - 250 mm
c) pułapkowe
Kilka klatek łownych. Siatkę rozpina się na szkielecie sztywnym.
Wśród nich wyróżniamy:
- wiersz
- żaki - kilka klatek łownych, siatka na szkielecie, w zależności od rozmiarów i od oczek tkaniny wyróżnia się 3 typy: szczupakowe, linowe, węgorzowe.
- kozaki - żaki kombinowane z 3 lub 4 klatek łownych
- węgornie - najlepszy efekt połowy wiosną i jesienią
- mieroża - odmiana żaka powiększona o przedsionek oparty na łukowatym pałąku.
d) haczykowe
- sznury - linka (belka), na której przyczepione są linki (przyponami, trokami) z haczykami. Sznur węgorzowy przypony długość 50 - 60 cm i przymocowane w odległości 2 - 3 m od siebie. Miętusowe przypony 20 cm, a odległość między nimi ok. 50 cm
- okrężnica
- pęczki - boja (pływak) z przeponami ok 3 - 5 m zakończone hakiem.
Zastosowanie prądu elektrycznego.
Prąd zmienny zabija ryby.
Prąd stały działa inaczej.
Ryby w polu elektrycznym prądu stałego wykazują zjawisko elektrotaksji. W trakcie działania prądu na elektrodach, następuje paraliż ryby na kilkanaście sekund lub na kilka minut i kieruje się ona w stronę elektrody z kasarkiem.
Po chwili ryba dochodzi do siebie i zostaje wypuszczona.
Rybactwo jako składnik ekosystemu wodnego - interakcje troficzne
Interakcje międzygatunkowe - zależności, oddziaływania i reakcje zachodzące między różnymi osobnikami lub populacjami wspólnie bytującymi w określonym środowisku. Współzależności biotyczne między gatunkami mogą być różne. Oddziaływanie dwóch gatunków na siebie może być pozytywne, negatywne lub neutralne. Klasyfikacja tych reakcji oparta jest na korzyściach lub szkodach jakie ponosi jeden lub oba gatunki.
Do reakcji pozytywnych (nieantagonistycznych) zaliczamy:
1. Komensalizm- najbardziej pierwotny typ oddziaływań protekcjonistycznych polegający na tym, że jedna populacja czerpie korzyści z obecności drugiej populacji. Dla drugiej populacji zaś istnienie i funkcjonowanie populacji pierwszej nie ma znaczenia. Oddziaływanie typu "+0". Komensalizm jest często spotykany zarówno w świecie roślin jak i zwierząt. Przykładem tego oddziaływania są przeróżni dzicy lokatorzy wykorzystujący wytwory innych zwierząt lub same osobniki jako miejsce schronienia, np. chrząszcze i pająki żyjące w mrowiskach lub termiterach, drobne bezkręgowce zamieszkujące ciała gąbek i raf koralowych, różanka składająca swoją ikrę w ciele małży słodkowodnych (Mutualizm- tzw. symbioza obligatoryjna). Sporo gatunków pożywia sie resztkami pozostawionych przez innych, silniejszych drapieżników.
Do reakcji negatywnych (antagonistycznych) zaliczamy:
2. Amensalizm (antybioza)- jest to typ oddziaływania ujemnego, w którym obecność i czynności życiowe gatunku hamują rozwój populacji drugiego gatunku, nie czerpiąc z tego żadnych korzyści. Jest to reakcja jednostronna, ponieważ obecność gatunku drugiego w żaden sposób nie wpływa na gatunek pierwszy. Jest to oddziaływanie typu "-0". Dokładne określenie bilansu takich interakcji nie jest proste, gdyż osłabienie przedstawicieli jednego gatunku przez zmniejszenie konkurencji, może przynieść pewną korzyść przedstawicielom gatunku drugiego. Przykłady: bobry budują żeremia, które zmieniają warunki wodne w biocenozach leśnych (zbyt duża wilgotność siedliska jest niekorzystna dla wielu gatunków roślin i zwierząt), ujemne oddziaływanie brzozy na sosnę, grzyb pędzlak produkujący penicylinę ogranicza rozwój bakterii.
3. Konkurencja- zachodzi między populacjami o tych samych wymaganiach życiowych zajmujących wspólną niszę ekologiczną. Konkurujące gatunki wywierają na siebie niekorzystny wpływ współzawodniczący "--". Najostrzej zaznacza się między osobnikami tego samego gatunku lub gatunku blisko ze sobą spokrewnionych (np. żaba wodna i żaba trawna; nornica ruda i mysz leśna; szczur wędrowny i szczur śniady) lub między osobnikami różnych gatunków , ale o podobnych wymaganiach życiowych (np. zwierzęta roślinożerne: zebra, antylopa, bawół). Osobniki te zajmują tę samą niszę ekologiczną, a co za tym idzie współzawodniczą ze sobą o ten sam pokarm i to samo terytorium. Konkurencja jest tym silniejsza im bardziej nisze ekologiczne dwóch gatunków nakładają się na siebie (wg zasady - jedna nisza jeden gatunek). Przykłady: sandacz - szczupak: niekorzystne dla ekosystemu, może prowadzić do kanibalizmu; sumik karłowaty - gatunek obcy wypiera znane rodzinne gatunki; czebaczek amurski - gatunek obcy, pojawił się 10 lat temu, konkurent karpia; karaś srebrzysty - dla gatunków hodowlanych konkurent. gatunki obce są niebezpieczne bo wywierają duży wpływ na nowe środowisko, a środowisko na niego nie.
4. Drapieżnictwo- dotyczy zwykle zwierząt i zachodzi w układzie "drapieżnik - ofiara". Jest to jeden z mechanizmów regulujących liczebność zwierząt w biocenozie. Polega na tym, iż przedstawiciele jednego gatunku odżywiają się osobnikami drugiego gatunku (drapieżca w sposób gwałtowny zabija ofiarę). Drapieżnictwo może mieć charakter międzygatunkowy lub wewnątrzgatunkowy (kanibalizm). Oddziaływanie typu "+-".
Strategia drapieżnictwa- w zależności od możliwości drapieżnika i ofiary jest wiele strategii polowania. Jednak zawsze panuje zasada, że koszty energetyczne do zdobycia pokarmu muszą być mniejsze niż zysk. Dlatego też, zwierzęta drapieżne starają się polować na ofiary większe od siebie, co nie oznacza, że s silniejsze. Np. ryby planktonożerne; ryby i rybak; płoć jest zjadany przez szczupaka i sandacza. Ryba zawsze zje ofiarę większą i bardziej kaloryczną, żeby zrekompensowało jej to braki energetyczne.
5. Pasożytnictwo- negatywny typ zależności między organizmem żywiciela a pasożytem, gdzie pasożyt żyje kosztem i działa na szkodę gospodarza, jednocześnie potrafiąc bez niego samodzielnie żyć. Oddziaływanie typu "+-". Im układ pasożyt - żywiciel trwa dłużej tym jest bardziej stabilny (wytwarza się swoista równowaga). Cechą charakterystyczną tej równowagi są tak niewielkie napięcia, że pasożyt nie zabija swojego gospodarza, a więc nie ogranicza znacząco jego populacji. Pasożyt może pełnić funkcje regulatora zagęszczania, np. u drapieżników. Np. minóg.
Schemat łańcucha troficznego jeziora:
Podział ryb ze względu na sposób odżywiania się:
1. Ryby spokojnego żeru (niedrapieżne)- odżywiają się głównie pokarmem roślinnym i drobnymi bezkręgowcami:
- gatunki roślinożerne - odżywiają się planktonem roślinnym (glonami) świnka, wzdręga; odżywiające się roślinami wyższymi - tołpyga biała, tołpyga pstra, amur biały
- gatunki planktonożerne - odżywiające się planktonem zwierzęcym - stynka, ukleja, sielawa, sieja, stadia larwalne narybkowe większości gatunków ryb słodkowodnych
- gatunki bentosożerne - odżywiające się fauną bezkręgową zasiedlającą osady denne zbiorników wodnych (zoobentos) - lin, karaś, płoć, ?
2. Ryby drapieżne- odżywiające się innymi rybami i dużymi skorupiakami: okoń, szczupak, sandacz, pstrąg, sum, na drapieżny tryb życia przechodzą w różnym wieku, np. szczupak od długości 25 mm, sandacz 35 mm, okoń 14 mm.
Karp - ryba spokojnego żeru. Ze względu na rodzaj preferowanego pokarmu zaliczamy do gatunków bentosożernych (aktywnie penetrujących dno zbiornika w poszukiwaniu pokarmu).
Brak żołądka, funkcje trawienne przejmuje I pętla jelita - stąd też w przewodzie pokarmowym nie ma wydzielenia kwasu solnego i pepsyny, a trawienie zachodzi w jelicie za pomocą enzymów wydzielanych przez wątrobę i trzustkę. Gat. bardzo niekorzystny dla ekosystemu (tak jak tołpyga i amur).
Rozporządzenie Min. Rol. i Roz. Wsi w sprawie operatu rybackiego określa:
-sposoby sporządzania operatu rybackiego
-szczegółowe wymagania jakim powinien odpowiadać operat rybacki
-jednostki uprawnione do opiniowania operatów rybackich
-sposoby opiniowania operatu rybackiego
Biomanipulacja.
Skuteczne narzędzie do walki z eutrofizacją wód.
Wpływ ryb na cały ekosystem jeziorny, zarówno na jego komponenty abiotyczne (przezroczystość wody, uwalnianie i krążenie biogenów), jak też biotyczne (fitoplankton, peryfiton, makrolity, zooplankton, zoobentos).
Ryby intensywnie penetrują dno w poszukiwaniu pokarmu. Powodują przez to intensywne mieszanie powierzchniowej warstwy dna i jego lepsze natlenienie.
Ponadto zmieniają warunki siedliskowe organizmów bentosowych, niszcząc ich domki czy kryjówki i przez to zwiększając dostępność fauny dennej dla innych drapieżników.
Przy penetracji dna ryby powodują resuspensję powierzchniowej warstwy osadów dennych, wpływając przez to na warunki fizyczne i chemiczne w wodzie.
Odżywiając się ryby powodują redukcję liczebności i biomasy konsumowanego pokarmu.
Skład gatunkowy i liczebność ryb związane są z trofią zbiornika, o której decydują tzw. bottom- up effect oraz top- down effect czyli kontrola od podstawy i od szczytu piramidy troficznej.
Bottom- up effect.
Główne założenia koncepcji:
- zasobność środowiska w związki biogenne (P i N) ma decydujący wpływ na całkowitą produkcję ekosystemu i relacje pomiędzy poszczególnymi poziomami troficznymi
- dopływ związków biogennych zwiększa produkcję fitoplanktonu oraz zagęszczenia odżywiającego się nim zooplanktonu
- zooplankton stanowi bardzo ważne źródło pokarmu dla wszystkich gatunków ryb, przynajmniej w pewnych stadiach ich rozwoju
- zagęszczenie ryb planktonożernych wpływa bezpośrednio na obsadę ryb drapieżnych
- koncentracja ta jest zgodna z kierunkiem przepływu energii od szczytu piramidy troficznej
Top- down effect.
Główne założenia koncepcji:
- ryby odgrywają szczególną rolę w ekosystemach jeziornych, które znajdują się na szczycie piramidy troficznej
- w przypadku wysokiego zagęszczenia ryb drapieżnych spada liczebność ich ofiar, czy ryb spokojnego żeru
- spadek liczebności ryb spokojnego żeru, pozwala to na silniejszy rozwój zooplanktonu
- zooplankton efektywnie wyżera fitoplankton, znacznie redukując jego biomasę
Biomanipulacja- polega na ingerencji w strukturę łańcucha troficznego w celu ograniczenia populacji lub też całkowitej eliminacji poszczególnych grup organizmów.
Najczęściej jest to kontrola „od szczytu” piramidy troficznego „top- down”.
Biomanipulacja bazuje na interakcjach zachodzących pomiędzy komponentami łańcucha troficznego (piramidy troficznej) w ekosystemach jeziornych oddziaływaniem pomiędzy rybami i ich bazą pokarmową.
Piramida (od góry w dół):
- konsumenci III rzędu
- konsumenci II rzędu
- konsumenci I rzędu
- producenci
Gatunki planktonożerne → selektywnie wyżerają z populacji ofiar największe osobniki, takie jak Daphnia spp., które aktywnie filtrują wodę z glonów.
Koncepcja biomanipulacji zapoczątkowana została obserwacjami terenowymi przez Hubacka (1962), a ujęto w formę teorii przez Shapiro i wsp. (1984).
Teoria ta przyjmuje, że jakość wody w zeutrofizowanych jeziorach, wyrażana ilością glonów fitoplanktonowych, jest bezpośrednio uzależniona od liczebności dużych aktywnie filtrujących wioślarek (Daphnia spp.)
Duże filtratory stanowią optymalny pokarm dla ryb planktonożernych, istnieje konieczność kontrolowania liczebności tych ryb.
Niska liczebność ryb planktonożernych może być utrzymywana jest dzięki licznej populacji ryb drapieżnych (zarybianie i ograniczenie połowów) lub eliminacji (poprzez odłów) ryb planktonożernych.
Wykres
Skuteczność zabiegów biomanipulacji:
- niewielka w jeziorach silnie zdegradowanych (hipertroficznych)
- niewielka w jeziorach głębokich (powyżej 6m maksymalnej głębokości)
- niewielka w zbiornikach górskich oraz o krótkim czasie retencji
- największa skuteczność w płytkich eutroficznych jeziorach i zbiornikach zaporowych
Biomanipulacja jest skuteczna tylko do pewnej granicy żywności zbiornika.
Największe i stosunkowo długotrwałe (nawet do 10 lat) wyniki są osiągane przy koncentracji P poniżej 50μg dm -3 . Przy koncentracji 10-, 20- krotnie wyższej efekt biomanipulacji utrzymuje się zwykle przez okres 2 lat.
Trwałe efekty biomanipulacji są możliwe tylko dzięki odcięciu zewnętrznych źródeł zanieczyszczenia.
Przy ocenie efektów biomanipulacji ważny jest stosunek P do N w zbiorniku. Przy bardzo wysokich koncentracjach P w wodzie, wzrasta możliwość deficytu N, a wówczas istnieje tendencja do rozwoju sinic (pobierają one N atmosferyczny wygrywając w ten sposób koncentrację z glonami). Sinice rozwijają się masowo, nie mogą być efektywnie wyżerane przez duże filtratory zooplanktonowe (Daphnia spp.), gdyż nici sinic „zapychają” aparaty filtracyjne. Najbardziej narażane na zakwity sinic są małe zeutrofizowane zbiorniki, otoczone wysokimi drzewami, gdzie wiatr nie ma dostępu. Na terenie otwartych lub w zbiornikach o dużej powierzchni, gdzie woda jest skutecznie mierzona przez wiatr i mogą dominować drobne glony łatwo filtrowane przez zooplankton.
Podstawowe zabiegi biomanipulacyjne:
- introdukcja ryb drapieżnych (w naszych jeziorach: szczupak, sandacz)
- odłów ryb planktonożernych
Trudności w reakcjach zabiegów biomanipulacji:
1. Podczas introdukcji sandacza:
- gatunki stenotypowe, ograniczający występowanie do jeziora o małej przezroczystości
- wymaga jednocześnie znacznej ilości tlenu wypuszczonego w wodzie (dolna granica ok. 5 mg/dm3)
- wymaga żwirowatego dna do odbycia tarła
- cechuje go wysoka łowność (możliwość nadmiernej redukcji populacji rybacką i wędkarską eksplorację zbiornika)
2. Podczas indukcji szczupaka:
- gatunek ustępujący z jezior poddanych silnej eutrofizacji ze względu na małą przezroczystość wody, utrudniającą efektywne łapanie ofiar
- ograniczone w wielu zbiornikach ze względu na brak strefy litoralu, typowego siedliska dla szczupaka
- gatunek intensywnie eksploatowany przez rybaków i wędkarzy
Przykłady biomanipulacji:
1. J. Wirbel pow. 11 ha, max. głęb.4,4 m, woj. Warmińsko mazurskie. Otoczone lasami wodochłonnymi oraz niektórymi gospodarstwami domowymi. Ostoja dla wielu gatunków ptactwa wodnego i punkt wędkarski.
Główny problem: zanieczyszczenie akwenu ściekami bytowymi i gospodarczymi.
1989r.- narybek szczupaka wprowadzony
1992r.- całkowite usunięcie ryb (rotenon) → wzrost przezroczystości wody i 2,5- krotnie spadek biomasy glonów
2. J. Zwemlust (Holandia) pow. 1,5 ha, głęb. 2,5 m
Wykorzystanie: rekreacja
Główne zanieczyszczenie: podmakające ścieki z rzeki Vecht płynącej około 50m na zachód od jeziora.
1987- wypompowano wodę z jeziora, wyłowiono wszystkie ryby → ponowne napełnienie zbiornika wodą i zarybienie dwoma gatunkami (szczupak, wzdręga) → utworzenie miejsc tarliskowych
3. J. Miejskie pow. 48,5 ha, głęb. 2,2m, okolice Ostrowa Lubelskiego (pojezierze Łęczyńsko- Włodawskie).
Główny problem: niewłaściwa gospodarka rybacka, silna presja wędkarska, nadmierny wzrost populacji ryb planktonożernych i bentosożernych, głównie karpiowatych