Research Paper

Zooplankton diversity of drainage system reservoirs at an opencast mine

Diversité zooplanctonique des réservoirs du système de drainage d'une mine à ciel ouvert

Department of Tourism, Recreation and Ecology, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Oczapowskiego Str. 5, 10719 Olsztyn, Poland

^* Corresponding author: gozdzik@uwm.edu.pl

Abstract

The aim of this study was to determine the structure of zooplankton in three artificial water reservoirs, the technological function of which is to pre-treat waters from a drainage system of a brown coal open mine by removing inorganic suspension. The background for the zooplankton qualitative and quantitative analyses was the hydrochemical conditions in the individual reservoirs. The greatest zooplankton abundance (N), number of taxa (n), Shannon’s diversity (H'), and species eveness (J') was noted in reservoir Chabielice (N_mean = 1311 ind. L⁻¹, n = 26, H' = 2.09, J' = 0.64) which was dominated by eurytopic Rotifera species (Keratella cochlearis,Keratella tecta,Keratella valga,Polyarthra longiremis,Filinia longiseta). Their abundance was positively correlated with water pH and nutrient concentrations. Reservoir Kamień was characterized by the highest mean values of total suspension (9.6 mg L⁻¹), chlorophyll a (Chl a) content (10.4 μg L⁻¹), and water temperature (20.0 °C). These factors significantly correlated with crustacean biomass. The thermal-oxygenation conditions, low trophic level, and low productivity of the water (Chl a = 5.4 μg L⁻¹) in reservoir Północny determined the overall low zooplankton abundance (N_mean = 153 ind. L⁻¹). Artificial water bodies of opencast mine drainage systems are biologically unstable, but they do have some characteristics of natural ecosystems, and they do take over their functions. Zooplankton is an indicator of their ecological functionality. Knowledge gained about such reservoirs could contribute to decision-making about strategies for water reclamation and how to manage it.

Résumé

L'objectif de cette étude était de déterminer la structure du zooplancton dans trois réservoirs d'eau artificiels, dont la fonction technologique est de prétraiter les eaux d'un système de drainage d'une mine à ciel ouvert de lignite en éliminant la suspension inorganique. Les analyses qualitatives et quantitatives du zooplancton se fondent sur les conditions hydrochimiques dans les différents réservoirs. La plus grande abondance du zooplancton (N), le nombre de taxons (n), la diversité de Shannon (H') et l'uniformité des espèces (J') a été trouvée dans le réservoir Chabielice (N_mean = 1311 ind. L⁻¹, n = 26, H' = 2.09, J' = 0.64) qui était dominé par des espèces de rotifères eurytopiques (Keratella cochlearis, Keratella tecta, Keratella valga, Polyarthra longiremis, Filinia longiseta). Leur abondance était corrélée positivement avec le pH de l'eau et les concentrations en nutriments. Le réservoir Kamień a été caractérisé par les valeurs moyennes les plus élevées de la suspension totale (9,6 mg L⁻¹), de la teneur en chlorophylle a (Chl a) (10.4 μg L⁻¹) et de la température de l'eau (20 °C). Ces facteurs étaient en corrélation significative avec la biomasse des crustacés. Les conditions d'oxygénation et de température, le faible niveau trophique et la faible productivité de l'eau (Chl a = 5.4 μg L⁻¹) dans le réservoir Północny ont déterminé la faible abondance globale du zooplancton (N_mean = 153 ind. L⁻¹). Les plans d'eau artificiels des systèmes de drainage de mine à ciel ouvert sont biologiquement instables, mais ils présentent certaines caractéristiques des écosystèmes naturels et assument leurs fonctions. Le zooplancton est un indicateur de leur fonctionnalité écologique. Les connaissances acquises sur ces réservoirs pourraient contribuer à la prise de décisions sur les stratégies d'épuration de l'eau et sur la façon de la gérer.