VI Sesja Paleolimnologiczna

Transkrypt

1 VI Sesja Paleolimnologiczna Zapis zimnych zdarzeń klimatycznych późnego vistulianu i holocenu w osadach biogenicznych jezior i torfowisk Łódź, marca 2015 Przewodnik do warsztatów okrzemkowych Monika Rzodkiewicz Poznań, 2015

2 2

3 Spis treści 1. Charakterystyka okrzemek Budowa komórki Siedlisko Okrzemki jako wskaźnik produktywności Okrzemki jako wskaźnik zasolenia Okrzemki jako wskaźniki ph Przygotowanie preparatów mikroskopowych Oznaczanie taksonów okrzemek Identyfikacja rodzajów Bibliografia Spis rycin

4 1. Charakterystyka okrzemek Okrzemki należą do gromady Bacillariophyta. Ich występowanie jest związane z obecnością wody, zasiedlają więc różne typy ekosystemów, morza, jeziora, rzeki, źródła, lód morski, wilgotne gleby, skały, w różnych szerokościach geograficznych (Rakowska 2003). Szacuje się, że w Polsce występuje około 3500 gatunków okrzemek, przy czym liczba ta obejmuje zarówno zasiedlające wody słodkie, jak i słone. Badania nad bioindykatorami wykazały, że okrzemki należą do grupy najlepszych wskaźników stanu środowiska. Reagują one między innymi na zmiany warunków troficznych oraz warunków związanych z zanieczyszczeniem materią organiczną, co obecnie pozwala wykorzystywać je w monitoringu wód powierzchniowych na obszarach o różnym stopniu przekształceń antropogenicznych (Bąk i in. 2013). Ryc. 1. Żywa okrzemka z widocznymi chloroplastami ( Najstarsze znane kopalne okrzemki pochodzą z dolnej kredy. Okrzemki miały prawdopodobnie znacznie dłuższą historię niż ta, ponieważ istnieją doniesienia o skamieniałości triasowych i prekambryjskich, które to mogą być okrzemkami lub krewnymi okrzemek ( 4

5 Ryc. 2. Z lewej pojedyncza okrywa Actinoptychus heliopelta, po prawej Sceptroneis caduceus. Obie okrzemki znaleziono w morskich, mioceńskich osadach z formacji Calvert w Maryland ( Ryc. 3. Zdjęcie z mikroskopu skaningowego Ellerbeckia arenaria. Okrzemka pochodzi z osadów jeziornych wydatowanych na miocen (Phot. Sarah Spaulding, W niektórych jeziorach akumulacja okrzemek w osadach może być tak duża, że mogą one stanowić całą warstwę, laminę. Takie laminy okrzemkowe mogą odpowiadać nawet cyklom rocznym. Obserwując zmianę składu gatunkowego w takich laminach uzyskujemy informacje o zmianach środowiskowych, klimatycznych. 5

6 Ryc. 4. Zdjęcie z mikroskopu skaningowego, ukazujące różnorodność okrzemek w osadach jeziornych ( 2. Budowa komórki Okrzemki to jednokomórkowe rośliny. Są niewielkie, ich rozmiar bowiem wynosi od 5µm do 500 µm. Mogą żyć pojedynczo lub tworzyć kolonie: nici, wstęgi, łańcuchy, gwiazdki, krzaczki oraz bezkształtne skupienia. Komórki bądź też kolonie mogą żyć swobodnie, mogą również łączyć się za pomocą galaretowatej substancji lub kolców lub też przyczepić się do podłoża. Ryc. 5. Asterionella formosa Fot. Fot. Janina Kownacka Cechą która odróżnia okrzemki od innych glonów jest dwuczęściowa okrywa (pancerzyk, skorupka) zbudowany z dwutlenku krzemu uwodnionej małą ilością wody (SiO 2 + H 2 O). 6

7 Zbudowany z krzemionki pancerzyk jest odporny na degradację i pozostaje w środowisku długi czas po obumarciu organizmu. Kształt pancerzyka i jego ornamentacja są istotnymi cechami w systematyce okrzemek. Pancerzyk okrzemek składa się z kilku elementów. Są to dwie okrywy bogato ornamentowane oraz kilka mniejszych łączące je elementów tworzących tzw. pas obwodowy. Ryc. 6. Budowa okrywy okrzemkowej ( Każdy pancerzyk składa się z dwóch połówek. Starsza, większa okrywa (zwana wieczkiem) razem z połączonymi z nią elementami pasa zwana jest epiteką, natomiast młodsza, mniejsza okrywa (zwana denkiem) i połączone z nią elementy zwane są hypoteką. Ryc. 7. Budowa komórki (Mann 2002) 7

8 Powierzchnia okryw jest płaska, tylko brzeg może być wygięty i niekiedy dość znacznie przedłużony, tworząc tzw. płaszcz. Pas obwodowy nie jest zrośnięty z okrywą, jedynie bardzo ściśle do niej przylega. Niekiedy płaszcz jest tak silnie rozwinięty, że brak jest pasa obwodowego lub jest on bardzo wąski. U wielu gatunków między okrywą a pasem obwodowym znajduje się jedna lub kilka tzw. warstewek. Są to krzemionkowe twory mające kształt obręczy, które mogą być z jednaj strony otwarte, półkoliste albo łuskowato zachodzące na siebie. Ilość warstewek uzależniona jest od wieku komórki. Niekiedy na wstawkach wyrastają do środka pancerzyka krzemionkowe blaszki, czyli przegródki (septa), dzieląc wnętrze komórki na kilka przedziałów, do których wnika protoplast. Są one równoległe do okryw, a wykształcają się albo tylko przy jednym z biegunów komórki, albo wzdłuż jej brzegów (Bąk i in. 2013). Ryc. 8. Przykłady różnych okryw okrzemkowych. Zdjęcie wykonano w Pracowni Mikroskopii Skaningowej i Mikroanalizy, Wydziału Nauk Geograficznych i Geologicznych UAM w Poznaniu ( fot. M. Rzodkiewicz) W wyniku zróżnicowania pancerzyka na denko i wieczko oraz pas obwodowy, każda komórka okrzemek może być pokazana w dwóch pozycjach względem obserwatora. Określane są one mianem widoku od strony okrywy (wieczka, denka) gdy okrywa ustawiona jest prostopadle względem obserwatora i widoku od strony pasa, gdy pas obwodowy jest prostopadły do obserwatora. 8

9 Ryc. 9. Widok okryw okrzemkowych pod mikroskopem (Bąk i In. 2013) Dla właściwej identyfikacji komórki muszą być widziane od strony okrywy, chociaż w niektórych rodzajach Chaetoceros i Rhizosolenia bardziej przydatnym do identyfikacji jest widok od strony pasa obwodowego (Bąk i In. 2013). Ryc. 10. Widok najważniejszych elementów okrywy podczas identyfikacji okrzemek 9

10 Ułożenie prążków i kształt skorupki umożliwiły wyodrębnienie dwóch podklas: Centricae i Pennatae. Okrzemki z obu tych podklas oznacza się między innymi na podstawie kształtu i ornamentacji krzemionkowych skorupek. Centricae mają okrywy okrągłe lub eliptyczne. Ornamentacja jest promienista, czasem nieregularna, ale ma wiele osi symetrii. Ryc. 11. Dwie główne podklasy: Centricae i Pennatae (Taylor i in. 2007) Pennatae mają podłużną szczelinę tzw. rafę lub pole podłużne. Te, które mają taką szczelinę, mogą pełzać po podłożu. Jest to bardzo duża grupa, licząca około 10 tysięcy gatunków. Okrywy są lancetowate, proste, wygięte, mają pierzastą ornamentację. Można je spotkać w planktonie, w peryfitonie, w bentosie. Ryc. 12. Schematyczny diagram okrzemek centrycznych (Hasle, Syvertsen 1997) 10

11 Ryc. 13. Schematyczny diagram okrzemek wydłużonych (Hasle, Syvertsen 1997) 3. Siedlisko Okrzemki mogą występować w siedliskach wodnych i wodno-lądowych. Niektóre okrzemki żyją jako wolne komórki pływające w planktonie stawów, jezior i mórz, inne dzięki szczególnym adaptacjom mogą zostać zawieszone w wodzie. Aby zapobiec zatonięciu wytwarzają długie łańcuchy inne tworzą zygzakowate lub gwiaździste formy. Niektóre gatunki okrzemek rosną przymocowane do powierzchni. Mogą one żyć przyczepione do skały lub roślin wodnych. Pancerzyki tych gatunków są ukształtowane w taki sposób, by pomóc w zaczepieniu, np. mogą być łukowate lub zakrzywione, aby dobrze pasowały np. do trzpienia kawałku mchu wodnego (Taylor i in. 2007). Ryc. 14. Zdjęcie SEM Cocconeis placentula i Rhiocosphenia sp. na Chaetomorpha Linum. Cocconeis jest gatunkiem poroślowym, Rhoicosphenia przywiązuje się poprzez warstwę śluzu. Pasek skali = 50 mm (Tiffany M.A., 2011) 11

12 (1) pokazuje przywiązane Cymbella sp. do podłoża za pomocą łodygi ze śluzu, (2) przedstawia Encyonema caespitosum zamieszkujących rurki ze śluzu, (3) pokazuje dychotomicznie rozgałęzienia śluzowatej łodygi, do których dołączone są komórki Gomphonema sp., (4) Melosira varians z komórkami przymocowane do podłoża, drugie za pomocą wkładek śluzu, (5) kolonie gwiaździsto ułożonych okrzemek Asterionella formosa, (6) Achnanthidium minutissimum przymocowany za pomocą kleju roślinnego do łodygi do Lyngbya sp. (Taylor i in. 2007) Ryc. 15. Różne formy kolonii okrzemkowych (Taylor i in. 2007) Niektóre gatunki okrzemek tworzą łodyżkę, którą są przymocowane do powierzchni. Podczas gdy niektóre gatunki tworzą krótkie łodygi lub klocki śluzu, inne tworzą długie rozgałęzione łodygi, które pomagają trzymać komórki w miejscu i są odporne na fale lub duży przepływ w rzekach. Łodygi mogą również pomagać w pozyskiwaniu substancji odżywczych z wody. Okrzemki mogą wytwarzać śluzowatą podkładkę, która umożliwia im ruch ślizgowy po powierzchni skały lub ziaren piasku, a niektóre okrzemki tworzą rury śluzu w których mogą poruszać w górę i w dół. Mają one różne zdolności do przenoszenia, w zależności od gatunku, np. mogą one podróżować z różnymi prędkościami maksymalnymi, w zależności od stopnia rozwinięcia rafy (Taylor i in. 2007). 4. Okrzemki jako wskaźnik produktywności Efektem wzbogacenia wód powierzchniowych w nieorganiczne składniki pokarmowe (substancje biogeniczne) jest nadmierny rozwój zbiorowisk roślinnych (głównie planktonowych) oraz następstwa tego rozwoju rozkład wytworzonej substancji organicznej. Ogólne wzbogacenie wód w substancje odżywcze spowodowany naturalnymi procesami bądź też w sposób sztuczny, określany jest mianem eutrofizacji. 12

13 Objawem a tym samym miarą eutrofizacji jest zarówno ilość jak i jakość zbiorowisk roślinnych oraz szybkość rozkładu materii organicznej. Proces eutrofizacji zachodzi od początku istnienia zbiorników wodnych. W przeszłości jego przyczyna były sole mineralne wypłukiwane w gleby przez spływ wód z otaczających lądów. Przyspieszenie procesu eutrofizacji w kilku ostatnich dziesięcioleciach wiąże się ze wzmożonym dopływem ścieków miejskich, przemysłowych, rolniczych. W wodach stojących symptomem eutrofizacji są tzw. zakwity wody wywołane masowym rozwojem najczęściej sinic, a często również i okrzemek. Ze względu na dobrze określone preferencje troficzne okrzemki należą do tych organizmów które stosowane są jako wskaźniki warunków troficznych zbiorników wodnych Neumann (1932) wyróżnił następujące klasy żyzności wód: eutroficzne okrzemki żyjące w żyznych zbiornikach wodnych o wysokiej produkcji pierwotnej, mezotroficzne okrzemki żyjące w zbiornikach o średniej żyzności i niezbyt dużej ilości substancji biogennych i organicznych, oligotroficzne okrzemki żyjące w zbiornikach o niskiej zawartości biogenów i stosunkowo niewielkiej produkcji pierwotnej, dystroficzne okrzemki żyjące w jałowych zbiornikach wodnych o bardzo niskiej produkcji biologicznej, których wody charakteryzują się kwaśnym odczynem i warunkami beztlenowymi. 5. Okrzemki jako wskaźnik zasolenia Pierwszą klasyfikację okrzemek występujących w wodach słonych opracował Kolbe (1927). Podzielił on okrzemki w zależności od przywiązania do odpowiedniego zakresu zasolenia na następujące grupy: euhaloby gatunki typowo morskie, których optimum rozwoju występuje w zbiornikach o zasoleniu mezohaloby gatunki słonawowodne (brakiczne), zasiedlające wody o zasoleniu 5-20 oligohaloby gatunki żyjące w wodach słodkich, wśród których wyróżnia się: - halofilne żyjące w zbiornikach słodkowodnych, ale tolerujących nieznaczne zasolenie wód (do 5 ), - obojętne typowo słodkowodne taksony, których formy euryhalinowe mogą żyć również w wodach słabo zasolonych, ale nigdy nie osiągają masowego rozwoju. 13

14 Podział ten zmodyfikował Hustedt (1953) i zaproponował on obniżenie dolnej granicy w kategorii mezohalobów z 5 do 0,2 zasolenia. Ponadto zaproponował on używanie terminu polihaloby dla stenohalinowych form morskich oraz euhaloby jako bardziej ogólny termin obejmujący polihaloby i mezohaloby. Wydzielił on: 1. Polihaloby przy zasoleniu powyżej 30, 2. Mezohaloby przy zasoleniu w granicach 0,2-30, α-mezohaloby przy zasoleniu (dolna warstwa) uwarstwione estuaria, ß-mezohaloby przy zasoleniu 0,2-10 (górna warstwa) uwarstwione estuaria, euryhalinowe mezohaloby przy zasoleniu 0,2-30, 3. Oligohaloby: Halofilne Indyferenty 4. Halofoby Inną klasyfikację okrzemek pod względem zasolenia zaproponował van Dam i in. (1994, za van derwerff & Huls, ). Jest to klucz do okrzemek słodkowodnych jednakże kilka taksonów może przeżyć również w wodach słonawych. W klasyfikacji zaproponowanej przez van Dam i In. (1994) okrzemki zostały sklasyfikowane w cztery grupy, które są związane ze stężeniem chlorku: Class Description Cl - (mg l -1 ) Salinity ( ) 1 fresh < 100 < fresh brackish < 500 < brackish fresh brackish Okrzemki jako wskaźniki ph Jednym z powszechnie stosowanych systemów podziału okrzemek na grupy ekologiczne jest system oparty na wartościach odczynu wody (ph) System ten zastał opracowany przez Hustedta ( ). Podzielił on okrzemki na pięć kategorii: 1. alkalibiontyczne występujące przy ph > 7, 14

15 2. alkalifilne występujące przy ph bliskim obojętnemu lub lekko zasadowym (ph około 7, ale największe rozprzestrzenienie przy ph > 7,, 3. indyferentne/obojętne preferujące ph=7, 4. acydofilne występujące przy ph=7, największe rozprzestrzenienie przy ph < 7, 5. acydobiontyczne występujące przy ph poniżej 7 (kwaśnym) optimum rozprzestrzenienia przy ph = 5,5 i poniżej). Większość okrzemek rozwija się najlepiej w wodach o odczynie obojętnym (ph około 7). W wodach kwaśnych flora okrzemek jest z reguły uboga w gatunki, chociaż mogą one być reprezentowane przez duże ilości osobników, np. przy ph = 5 dominacja gatunków z rodzajów Tabellaria, Eunotia oraz Kobayasiella subtilissima, zaś przy ph 3.5 do 6 Eunotia, Frustulia, Stenopterobia, Pinnularia (Pliński, Witkowski 2009). 1. Eunotia diadema 2. Frustulia quadrisinuata 3. Stenopterobia Phot. Loren Bahls (Bahls 2012a) 4. Kobayasiella subtilissima Phot. Carrie Graeff (Kociolek, Graeff 2011) 5. Tabellaria fenestrata Phot. Elizabeth Ruck (Spaulding Edlund 2010) 6. Pinnularia microstauron Phot. Loren Bahls (Bahls 2012b) Phot. Dawn DeColibus (DeColibus 2013).) Phot. Loren Bahls (Bahls 2014) Ryc. 16. Przykłady okrzemek występujących w skrajnych wartościach ph, 1. Eunotia diadema Ehrenberg, 2. Frustulia quadrisinuata Lange-Bertalot, 3. Stenopterobia Brébisson ex Van Heurck, 4. Kobayasiella subtilissima (Cleve) Lange-Bertalot, 5. Tabellaria fenestrata (Lyngbye) Kützing, 6. Pinnularia microstauron (Ehrenberg) Cleve 15

16 7. Przygotowanie preparatów mikroskopowych Bardzo popularną metodą przygotowania preparatów mikroskopowych jest metoda zaproponowana przez Battarbeego (1986), która polega na spalaniu materii organicznej za pomocą kwasów. Z wysuszonego materiału odważamy około 1g materiału, jeżeli dysponujemy materiałem mokrym wówczas potrzebujemy 1 cm 3 osadu. (a) (b) (c) Ryc. 17. Etapy przygotowania preparatów okrzemkowych, (a) przygotowanie odpowiedniej naważki,(b) spalanie materii organicznej, (c) nakrapianie zawiesiny na szkiełka nakrywkowe W celu wyeliminowania węglanu wapnia osad traktuje się 10% kwasem solnym w ilości 10-20ml. Próbki odstawiamy na kilka godzin, od czasu do czasu mieszając zawiesinę. Jeżeli mamy duże zanieczyszczenie węglanem wapnia, wówczas możemy próbki zalane kwasem solnym zostawić na całą noc. Po zakończeniu reakcji należy przepłukać materiał wodą destylowaną. Materię organiczną usuwa się z prób zalewając je 37% nadtlenkiem wodoru (perhydrol) i gotuje, aż do całkowitego zaniku reakcji. Następnie próbki należy ponownie, kilkakrotnie przepłukać wodą destylowaną. Objętość prób uzupełnia się do 100ml. Tak przygotowaną zawiesinę nanosi się przy pomocy pipet na szkiełka nakrywkowe. Preparaty trwałe wykonuje się zatapiając oczyszczone pancerzyki okrzemek w ośrodku stałym, Naphrax o współczynniku załamania światła ~1,7 (współczynnik załamania światła okryw krzemionkowych wynosi 1,43). W ten sposób przygotowane preparaty krótko podgrzewamy na płycie grzejnej w celu usunięcia z nich pęcherzyków powietrza i resztek wilgoci. Każdy preparat musi być natychmiast po sporządzeniu zaopatrzony w etykietę z krótko podanymi najważniejszymi danymi dotyczącymi miejsca i daty dokonania zbioru, numeru próbki. 16

17 Ryc. 18. Preparaty bardzo dobre, czyste, z odpowiednią liczbą równomiernie rozłożonych okryw okrzemek w polu widzenia (powiększenie 1000x; Picińska-Fałtynowicz, Błachuta 2010) (a) (b) (c) Ryc. 19. Preparat (a) jest dobry, trochę za gęsty,można go przeliczyć, lepiej jednak rozcieńczyć oczyszczony materiał i zrobić nowy preparat, (b) preparat zły, bardzo gęsty, liczenie okryw trudne i obarczone dużym błędem, należy rozcieńczyć 2- krotnie oczyszczoną próbkę, (c) preparat zły, zbyt zanieczyszczony, przez to małe delikatne okrywy mogą być niewidoczne, jeszcze raz wytrawić i dobrze przepłukać (Picińska-Fałtynowicz, Błachuta 2010) (a) (b) (c) Ryc. 20. Źle przygotowane, zbyt rzadkie preparaty (a) należy co najmniej 4-krotnie zagęścić, (b) okrywy są niewypełnione żywicą, ponadto jest bardzo dużo bąbli powietrza, zaleca się przepłukać i zagęścić 3-krotnie, (c) dodatkowo okrywy okrzemek są niewypełnione żywicą, nie widać ornamentacji, zaleca się przepłukać wodą destylowaną i zagęścić 2-krotnie (Picińska-Fałtynowicz, Błachuta 2010) (a) (b) (c) Ryc. 21. Źle przygotowane preparaty, zanieczyszczone niespaloną w procesie oczyszczenia materią organiczną, (a) liczba okryw okrzemek dostateczna, ale są małe, przez to niewidoczne przy tak dużym zanieczyszczeniu, zaleca się jeszcze raz wytrawić i bardzo starannie przepłukać, (b) okrywy rozłożone równomiernie, nałożone na siebie, zaleca się jeszcze raz wytrawić i bardzo dobrze przepłukać, (c) preparat zbyt gęsty, zaleca się bardzo starannie przepłukać i rozcieńczyć 2-krotnie (Picińska-Fałtynowicz, Błachuta 2010). 17

18 DOBRZE WYKONANY PREPARAT powinien mieć następujące cechy (Picińska-Fałtynowicz, Błachuta 2010): Szkiełko nakrywkowe umieszczone pośrodku szkiełka podstawowego, a trwałą etykietę z pełną informacją (taką samą jak na próbce wyjściowej) na jednym z boków, na tej samej stronie (powierzchni), na której naklejone jest szkiełko nakrywkowe; Całkowicie i jednorodnie wypełnioną Naphraxem przestrzeń pod szkiełkiem nakrywkowym, bez pęcherzyków powietrza i ubytków żywicy przy krawędziach szkiełka; Równomiernie rozłożone okrywy okrzemek, wypełnione żywicą (bez bąbli powietrza w środku) w ilości (25) sztuk w polu widzenia pod powiększeniem mikroskopu 1000x Okrywy okrzemek powinny leżeć w jednej płaszczyźnie, tak aby były widoczne jednocześnie w polu widzenia przy tej samej ostrości; Brak lub niewielka ilość zanieczyszczeń w postaci drobnych cząstek mineralnych lub/i cząstek niespalonej materii organicznej W przypadku, gdy materiał zawiera zbyt dużo zanieczyszczeń w stosunku do okryw okrzemek i rozcieńczenie próby nie poprawi jakości preparatu, materiał należy ponownie poddać procesowi oczyszczenia. W przypadku, gdy w materiale przeważają całe komórki okrzemek lub ich kolonie (taśmy, zygzaki), należy również ponownie wytrawić próbę. Jeśli komórki ułożą się w preparacie od strony pasa obwodowego (bokiem) to z reguły nie można zidentyfikować gatunku. Z kolei, jeśli nie rozpadły się kolonie, to oprócz trudności z prawidłowym oznaczeniem taksonu, będzie zaburzona liczebność poszczególnych gatunków (Picińska-Fałtynowicz, Błachuta 2010). 8. Oznaczanie taksonów okrzemek Okrzemki powinny być identyfikowane w oparciu o przygotowane preparaty trwałe, przeglądane pod powiększeniem co najmniej 1000x, tzn. z użyciem obiektywu immersyjnego. Takie warunki analizy pozwalają na prawidłowe rozpoznanie cech budowy ściany komórkowej (okrywy), niezbędnych do oznaczenia taksonów okrzemek. Niezbędne jest również mierzenie komórek, w przypadku okrzemek z rzędu Centrales wykonuje się pomiar średnicy okrywy, a dla przedstawicieli Pennales zazwyczaj długość i szerokość. Dodatkowymi cechami metrycznymi jest liczba elementów ornamentacji okrywy, przeliczana najczęściej na odcinek 10 µm (prążki, punkty, lineale, areole itp.). Dlatego, konieczne jest wyliczenie wartości mikrometrycznych dla każdego używanego obiektywu i okularów konkretnego mikroskopu lub stosowanie kamery i odpowiedniego programu analizy obrazu (Picińska-Fałtynowicz, Błachuta 2010). 18

19 Klucze do oznaczania okrzemek Krammer K., Lange-Bertalot H., Süβwasserflora von Mitteleuropa, 2/1. Bacillariophyceae, 1. Teil: Naviculaceae. Gustav Fischer Verlag, Jena. s Krammer K., Lange-Bertalot H., Süβwasserflora von Mitteleuropa, 2/2. Bacillariophyceae, 2. Teil: Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart Jena. s Krammer K., Lange-Bertalot H., 1991a. Süβwasserflora von Mitteleuropa. 2/3. Bacillariophyceae, 3. Teil: Centrales, Fragilariaceae, Eunotiaceae. Gustav Fischer Verlag, Jena. s

20 Krammer K., Lange-Bertalot H., 1991b. Süβwasserflora von Mitteleuropa, 2/4. Bacillariophyceae, 4. Teil: Achnanthaceae. Kritische Ergänzungen zu Navicula (Lineolatae) und Gomphonema. Gustav Fischer Verlag, Jena. s DODATKOWA LITERATURA: Krammer, Kurt Die cymbelloiden Diatomeen. Eine Monographie der weltweit bekannten Taxa. Til 1. Allgemeines und Encyonema Part. Bibliotheca Diatomologica, 36: Krammer, Kurt, Die cymbelloiden Diatomeen. Eine Monographie der weltweit bekannten Taxa. Til 2. Encyonema part., Encyonopsis und Cymbellopsis. Bibliotheca Diatomologica, 37: Krammer, Kurt, The genus Pinnularia. Diatoms of Europe. Vol. 1. Ed. By H. Lange- Bertalot. A.R.G. Gantner Verlag K. G. Florida Krammer, Kurt, Cymbella. Diatoms of Europe. Vol. 3. Ed. By H. Lange-Bertalot. A.R.G. Gantner Verlag K. G. Florida Krammer, Kurt, Cymbopleura, Delicata, Navicymbula, Gomphocymbellopsis, Afrocymbella. Diatoms of Europe. Vol. 4. Ed. By H. Lange-Bertalot. A.R.G. Gantner Verlag K. G. Florida Lange-Bertalot, Horst, Navicula sensu stricto. 10 Genera Separated from Navicula sensu lato. Frustulia. Diatoms of Europe. Vol. 2. Ed. By H. Lange-Bertalot. A.R.G. Gantner Verlag K. G. Florida Lange-Bertalot, Horst, Moser, Gerd, Brachysira. Monographie der Gattung. Bibliotheca Diatomologica, 29: Lange-Bertalot, Horst, Metzeltin, Ditmar, Indicators of Oligotrophy. 800 taxa representative of three ecologically distinct lake types, Carbonate buffered Oligodystrophic Weakly buffered soft water. Iconographia Diatomologica, Vol. 2: Levkov, Zlatko, Amphora sensu lato. Diatoms of Europe. Vol. 5. Ed. By H. Lange- Bertalot. A.R.G. Gantner Verlag K. G. Ruggel, Lichtenstein

21 9. Identyfikacja rodzajów Centricae mają okrywy okrągłe lub eliptyczne. Ornamentacja jest promienista, czasem nieregularna, ale ma wiele osi symetrii. z tej grupy można spotkać zarówno w planktonie i w peryfitonie rodzaj Aulacoseira. Średnica komórek wynosi od 5 do 30 µm. Ryc. 22. Aulacoseira granulata Pennatae mają podłużną szczelinę tzw. rafę lub pole podłużne. Te, które mają taką szczelinę, mogą pełzać po podłożu. Jest to bardzo duża grupa, licząca około 10 tysięcy gatunków. Okrywy są lancetowate, proste, wygięte, mają pierzastą ornamentację. Można je spotkać w planktonie, w peryfitonie, w bentosie. Bez szczeliny, tylko z tzw. polem podłużnym, bardzo często możemy spotkać charakterystyczny planktonowy rodzaj Asterionella, występujący bardzo obficie wiosną i jesienią np. w jeziorze Wigry. Okrywy są długie na µm, szerokie na 1 2 µm. Występuje w kolonii w postaci gwiazdy. Często występujący w peryfitonie jest rodzaj Fragillaria mający okrywy wąskie (około 1 2 µm), nieraz silnie wydłużone, dochodzące do 300 µm długości. a Ryc. 23. Okrzemki z rodzaju Fragilaria: (a) Staurosira martyi, (b) Staurosira binodis, (c) Staurosira venter b Okrzemki posiadające szczelinę mają charakterystyczny wygląd. W materiale peryfitonowym możemy oglądać pod mikroskopem gatunki z rodzajów: Gomphonema, najczęściej mające 5 60 µm długości i 2 15 µm szerokości; Cymbella z wygiętą skorupką, z kropkami koło pustego c 21

22 pola, długą na µm; charakterystycznie wygiętą Gyrosigma z okrywami długości µm oraz rodzaj Navicula mający wydłużone, eliptyczne okrywy od 5 do 200 µm długości. Na roślinach wyższych np. trzcinie, na pewno spotkamy preferujące żywe łodygi gatunki z rodzaju Gomphonema, które przyczepiają się do podłoża za pomocą galaretowatych stylików. Martwe rośliny zasiedlane są przez gatunki z rodzaju Navicula, mające zdolność przemieszczania się. a b c d Ryc. 24. Okrzemki z rodzaju Gomphonema (a), Cymbella (b), Navicula (c), Gyrosigma (d) Ryc. 25. Okrywy okrągłe, bębenkowate lub rurkowate (Bąk i in. 2012) 22

23 Ryc. 26. Okrywy w kształcie maczugi (Bąk i in 2012) Ryc. 27. Okrywy w kształcie rogalika lub księżyca (Bąk i in. 2012) Ryc. 28. Okrywy sigmoidalne i gitarowego kształtu (Bąk i in. 2012) 23

24 Ryc. 29. Okrywy o kształcie owalnym (Bąk i in. 2012) Ryc. 30. Okrywy w kształcie igłowatym (Bąk i in. 2012) Ryc. 31. Okrywy w kształcie łódkowatym (Bąk i in. 2012) 24

25 Ryc. 32. Okrywy w kształcie łódkowatym (lancetowatym). Rafa na obu okrywach, cz.1 (Bąk i in. 2012) Ryc. 33. Okrywy w kształcie łódkowatym (lancetowatym). Rafa na obu okrywach, cz.2 (Bąk i in. 2012) 25

26 Ryc. 34. Okrywy w kształcie łódkowatym (lancetowatym). Rafa na obu okrywach w kanale przesuniętym ku brzegowi okrywy (Bąk i in. 2012) Ryc. 35. Okrywy w kształcie romboidalnym (Bąk i in. 2012) Podziękowania Warsztaty okrzemkowe były zorganizowane w ramach projektu badawczego finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (NN ) 26

27 10. Bibliografia Battarbee R.W., 1986, Diatom analysis. [In:] Berglund B. E. (red.): Handbook of Holocene paleoecology and paleohydrology. London, John Wiley and sons, ltd., pp Bąk M., Witkowski A., Żelazna-Wieczorek J., Wojtal A.Z., Szczepocka E., Szulc K., Szulc B., 2012, Klucz do oznaczania okrzemek w fitobentosie na potrzeby oceny stanu ekologicznego wód powierzchniowych w Polsce, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, Warszawa 2012 Kolbe R. W., 1927, Zur Ökologie, Morphologie und Systematik der Brackwasser-Diatomeen. Pflanzenforschung, s Hustedt F., , Systematische und ökologische Untersuchungen über die Diatomeen-flora von Java, Bali und Sumatra nach der Ergebnissen der Deutschen Limnologischen Sunda-Expedition. Arch. Hydrobiol. Suppl. 15: pp , , , ; 16: 1-155, Hustedt F., 1953, Die Systematik der Diatomeen in ihren Beziehungen zur Geologie und Ökologie nebst einer Revision des Halobien-Systems. Svensk. Bot. Tidskr. 47, pp Mann D. G, 2002,Diatoms, Organism and Image, [w:] du Buf H., Bayer M.M, (red.) Automatic diatom identification, Series in Machine Perception and Artificial Intelligence: Volume 51 Naumann 1932: Trophic conditions. [In.] Denys L., 1991/92: A check-list of the diatoms in the Holocene deposits of the western Belgian coastal plain with a survey of their apparent ecological requirements. Service Geologique de Belgique, T 1, 2 Picińska-Fałtynowicz J., Błachuta J., 2010, Wytyczne metodyczne do przeprowadzenia oceny stanu ekologicznego jednolitych części wód rzek i jezior oraz potencjału ekologicznego sztucznych i silnie zmienionych jednolitych części wód płynących Polski na podstawie badań fitobentosu, PRZEWODNIK METODYCZNY Zasady poboru i opracowania prób fitobentosu okrzemkowego z rzek i jezior, wersja 2010, 1-79 Pliński M., Witkowski A., 2009, Okrzemki Bacillariophyta (Diatoms) (with the English key for the identification to the genus), Cz. 1: Okrzemki Centryczne, Gdańsk Rakowska 2003, Okrzemki organizmy, które odniosły sukces. Kosmos, tom 52, nr 2-3 ( ), Taylor J.C., Harding W.R., Archibald C.G.M., 2007, A Methods Manual for the Collection, Preparation and Analysis of Diatom Samples, Version 1.0, WRC Report TT 281/07 Tiffany M.A., 2011, Epizoic and epiphytic diatoms, [w:] J. Seckbach and J.P. Kociolek (eds.), The Diatom World, Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology 19, , DOI / _8, Springer Science+Business Media B.V Van Dam H., Mertens A., Sinkeldam J., A coded checklist and ecological indicator values of freshwater diatoms from Netherlands. Netherlands Journal of Aquatic Ecology, 28:

28 Strony internetowe: Bahls, L. (2014). Pinnularia microstauron. In Diatoms of the United States. Retrieved March 14, 2015, from Bahls, L. (2012a). Eunotia diadema. In Diatoms of the United States. Retrieved March 14, 2015, from Bahls, L. (2012b). Kobayasiella subtilissima. In Diatoms of the United States. Retrieved March 14, 2015, from DeColibus, D. (2013). Tabellaria fenestrata. In Diatoms of the United States. Retrieved March 14, 2015, from Graeff, C. (2012). Frustulia quadrisinuata. In Diatoms of the United States. Retrieved March 14, 2015, from Kociolek, P., and Graeff, C. (2011). Frustulia amphipleuroides. In Diatoms of the United States. Retrieved March 14, 2015, from Spaulding, S., and Edlund, M. (2010). Stenopterobia. In Diatoms of the United States. Retrieved March 14, 2015, from

29 Spis rycin Ryc. 1. Żywa okrzemka z widocznymi chloroplastami ( 4 Ryc. 2. Z lewej pojedyncza okrywa Actinoptychus heliopelta, po prawej Sceptroneis caduceus. Obie okrzemki znaleziono w morskich, mioceńskich osadach z formacji Calvert w Maryland ( 5 Ryc. 3. Zdjęcie z mikroskopu skaningowego Ellerbeckia arenaria. Okrzemka pochodzi z osadów jeziornych wydatowanych na miocen (Phot. Sarah Spaulding, 5 Ryc. 4. Zdjęcie z mikroskopu skaningowego, ukazujące różnorodność okrzemek w osadach jeziornych ( 6 Ryc. 5. Asterionella formosa... 6 Ryc. 6. Budowa okrywy okrzemkowej ( 7 Ryc. 7. Budowa komórki (Mann 2002)... 7 Ryc. 8. Przykłady różnych okryw okrzemkowych. Zdjęcie wykonano w Pracowni Mikroskopii Skaningowej i Mikroanalizy, Wydziału Nauk Geograficznych i Geologicznych UAM w Poznaniu ( fot. M. Rzodkiewicz)... 8 Ryc. 9. Widok okryw okrzemkowych pod mikroskopem (Bąk i In. 2013)... 9 Ryc. 10. Widok najważniejszych elementów okrywy podczas identyfikacji okrzemek... 9 Ryc. 11. Dwie główne podklasy: Centricae i Pennatae (Taylor i in. 2007) Ryc. 12. Schematyczny diagram okrzemek centrycznych (Hasle, Syvertsen 1997) Ryc. 13. Schematyczny diagram okrzemek wydłużonych (Hasle, Syvertsen 1997) Ryc. 14. Zdjęcie SEM Cocconeis placentula i Rhiocosphenia sp. na Chaetomorpha Linum. Cocconeis jest gatunkiem poroślowym, Rhoicosphenia przywiązuje się poprzez warstwę śluzu. Pasek skali = 50 mm (Tiffany M.A., 2011) Ryc. 15. Różne formy kolonii okrzemkowych (Taylor i in. 2007) Ryc. 16. Przykłady okrzemek występujących w skrajnych wartościach ph, 1. Eunotia diadema Ehrenberg, 2. Frustulia quadrisinuata Lange-Bertalot, 3. Stenopterobia Brébisson ex Van Heurck, 4. Kobayasiella subtilissima (Cleve) Lange-Bertalot, 5. Tabellaria fenestrata (Lyngbye) Kützing, 6. Pinnularia microstauron (Ehrenberg) Cleve Ryc. 17. Etapy przygotowania preparatów okrzemkowych, (a) przygotowanie odpowiedniej naważki,(b) spalanie materii organicznej, (c) nakrapianie zawiesiny na szkiełka nakrywkowe Ryc. 18. Preparaty bardzo dobre, czyste, z odpowiednią liczbą równomiernie rozłożonych okryw okrzemek w polu widzenia (powiększenie 1000x; Picińska-Fałtynowicz, Błachuta 2010) Ryc. 19. Preparat (a) jest dobry, trochę za gęsty,można go przeliczyć, lepiej jednak rozcieńczyć oczyszczony materiał i zrobić nowy preparat, (b) preparat zły, bardzo gęsty, liczenie okryw trudne i obarczone dużym błędem, należy rozcieńczyć 2-krotnie oczyszczoną próbkę, (c) preparat zły, zbyt zanieczyszczony, przez to małe delikatne okrywy mogą być niewidoczne, jeszcze raz wytrawić i dobrze przepłukać (Picińska-Fałtynowicz, Błachuta 2010) Ryc. 20. Źle przygotowane, zbyt rzadkie preparaty (a) należy co najmniej 4-krotnie zagęścić, (b) okrywy są niewypełnione żywicą, ponadto jest bardzo dużo bąbli powietrza, zaleca się przepłukać i zagęścić 3-krotnie, (c) dodatkowo okrywy okrzemek są niewypełnione żywicą, nie widać ornamentacji, zaleca się przepłukać wodą destylowaną i zagęścić 2-krotnie (Picińska-Fałtynowicz, Błachuta 2010) Ryc. 21. Źle przygotowane preparaty, zanieczyszczone niespaloną w procesie oczyszczenia materią organiczną, (a) liczba okryw okrzemek dostateczna, ale są małe, przez to niewidoczne przy tak dużym 29

30 zanieczyszczeniu, zaleca się jeszcze raz wytrawić i bardzo starannie przepłukać, (b) okrywy rozłożone równomiernie, nałożone na siebie, zaleca się jeszcze raz wytrawić i bardzo dobrze przepłukać, (c) preparat zbyt gęsty, zaleca się bardzo starannie przepłukać i rozcieńczyć 2-krotnie (Picińska- Fałtynowicz, Błachuta 2010) Ryc. 22. Aulacoseira granulata Ryc. 23. Okrzemki z rodzaju Fragilaria: (a) Staurosira martyi, (b) Staurosira binodis, (c) Staurosira venter Ryc. 24. Okrzemki z rodzaju Gomphonema (a), Cymbella (b), Navicula (c), Gyrosigma (d) Ryc. 25. Okrywy okrągłe, bębenkowate lub rurkowate (Bąk i in. 2012) Ryc. 26. Okrywy w kształcie maczugi (Bąk i in 2012) Ryc. 27. Okrywy w kształcie rogalika lub księżyca (Bąk i in. 2012) Ryc. 28. Okrywy sigmoidalne i gitarowego kształtu (Bąk i in. 2012) Ryc. 29. Okrywy o kształcie owalnym (Bąk i in. 2012) Ryc. 30. Okrywy w kształcie igłowatym (Bąk i in. 2012) Ryc. 31. Okrywy w kształcie łódkowatym (Bąk i in. 2012) Ryc. 32. Okrywy w kształcie łódkowatym (lancetowatym). Rafa na obu okrywach, cz.1 (Bąk i in. 2012) Ryc. 33. Okrywy w kształcie łódkowatym (lancetowatym). Rafa na obu okrywach, cz.2 (Bąk i in. 2012) Ryc. 34. Okrywy w kształcie łódkowatym (lancetowatym). Rafa na obu okrywach w kanale przesuniętym ku brzegowi okrywy (Bąk i in. 2012) Ryc. 35. Okrywy w kształcie romboidalnym (Bąk i in. 2012)