Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących

Transkrypt

1

2

3 Katedra Ochrony Powierzchni Ziemi Uniwersytet Opolski Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Izabela Czerniawska-Kusza, Krzysztof Szoszkiewicz Opole, 2007

4 Recenzenci: dr hab. Elżbieta Dumnicka prof. dr hab. Janina Zbierska Autorzy: Izabela Czerniawska-Kusza (Uniwersytet Opolski) Krzysztof Szoszkiewicz (Akademia Rolnicza w Poznaniu) Projekt okładki: Izabela Czerniawska-Kusza, Piotr Figura Redakcja techniczna: Piotr Figura Copyright: Katedra Ochrony Powierzchni Ziemi, Uniwersytet Opolski SINDRUK ISBN: Druk tomu sfinansowany ze środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Opolu Druk: Zakład Poligraficzny SINDRUK ul. Obrońców Stalingradu Opole

5 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Spis treści 1. Wstęp 1.1. Przedstawienie problemu badawczego Cel i zakres pracy 6 2. Rzeka Mała Panew 2.1. Charakterystyka rzeki i jej dorzecza Fizyczno-chemiczna ocena jakości wody Stanowiska badawcze Biologiczna ocena jakości wody Małej Panwi 3.1. Wprowadzenie System i indeksy saprobów Indeksy różnorodności Indeksy biotyczne Materiał i metodyka badań Wyniki badań makrofauny dennej Ogólna charakterystyka zespołu Struktura dominacji Grupy wrażliwe na zanieczyszczenie wód Ocena jakości wód z wykorzystaniem indeksów Dyskusja Podsumowanie Hydromorfologiczna ocena rzeki Mała Panew metodą River Habitat Survey 4.1.Wprowadzenie RHS rozwój i zastosowania 35

6 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Przebieg badań RHS Klasyfikacja hydromorfologiczna cieków z wykorzystaniem RHS Warunki prowadzenia badań System RHS w Polsce Metody badań Wyniki badań i dyskusja Podsumowanie Podsumowanie końcowe i wnioski Piśmiennictwo Spis tabel i rysunków Summary 57

7 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 1. Wstęp 1.1. Przedstawienie problemu badawczego Zanieczyszczenie wód zagraża nie tylko biocenozom, prowadząc do ich trwałego przekształcenia, a nawet zniszczenia, lecz również staje się czynnikiem limitującym rozwój ekonomiczny poprzez ograniczenie możliwości ich wykorzystania. W promowanym w ostatnich latach ekosystemowym podejściu do gospodarowania wodą, za jedno z ważniejszych zadań gospodarki wodnej uznaje się przywrócenie ekosystemom wodnym stanu zbliżonego w jak największym stopniu do naturalnego oraz ochronę wód przed zanieczyszczeniem. Głównym celem podejmowanych działań powinno być zatem dążenie do zachowania ekologicznej integralności ekosystemu wodnego, warunkującej jego prawidłowe funkcjonowanie. Na ekologiczną integralność składają się m.in. właściwości fizyczne i chemiczne wód oraz życie biologiczne zbiorników i cieków. Pociąga to za sobą konieczność wdrażania ekologicznego systemu klasyfikacji wód (Kudelska i Soszka 1996). Aktualnie wdrażana w Europie Ramowa Dyrektywa Wodna zaleca opieranie oceny ekosystemów wodnych na komponencie biologicznym, który jedynie wspomagany jest kryteriami fizyko-chemicznymi. Dodatkowo do monitoringu wprowadzono element oceny hydromorfologicznej, określającej charakter występujących siedlisk i stopień ich przeksztacenia. Ocena jakości rzek w Polsce Przez lata ocena jakości i klasyfikacja rzek oparta była na analizie właściwości fizyczno-chemicznych wód. Badania biologiczne w monitoringu wykorzystywane były sporadycznie z reguły stosowano system saprobów, a wartość indeksu wyznaczana była na podstawie analizy mikroorganizmów planktonowych. Zarówno system saprobów, jak też wykorzystanie zespołu mikroorganizmów planktonowych do oceny jakości wód płynących, poddawane były wielokrotnie krytyce (Persoone i De Pauw 1979, Knoben i in. 1995). Prace nad dostosowaniem systemu oceny i klasyfikacji wód do wymagań Ramowej Dyrektywy Wodnej podjęte zostały w 1993 roku przez Instytut Ochrony Środowiska w Warszawie. Zapoczątkowały one kilkuletnie badania (prowadzone przez różne instytucje i ośrodki naukowe), którymi objęto 49 rzek na obszarze całego kraju. Efektem tych badań była modyfikacja brytyjskiego systemu punktowego BMWP, opartego na analizie zespołu makrofauny dennej, dostosowująca tę metodykę do warunków polskich (Kownacki i in. 2004).

8 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Poza indeksem biotycznym, rekomendowane jest także zastosowanie indeksu różnorodności. Zdarza się bowiem, iż w rzekach o średnim poziomie zanieczyszczenia nie obserwuje się początkowo zmian w składzie taksonomicznym makrofauny lecz w strukturze dominacji i zagęszczeniu osobników Cel i zakres pracy Celem niniejszej pracy jest zaprezentowanie współczesnych metod oceny wód płynących, proponowanych dla potrzeb monitoringu stanu ekologicznego rzek w Polsce. Na przykładzie rzeki Mała Panew przeprowadzono (1) biologiczną ocenę jakości wód, na podstawie analizy makrofauny dennej oraz (2) ocenę hydromorfologiczną w oparciu o system River Habitat Survey (RHS). Praca po raz pierwszy przedstawia charakterystykę zespołu bentosowego rzeki Mała Panew, wypełniając istniejącą lukę w znajomości makrofauny dennej z obszaru Śląska Opolskiego.

9 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 2. Rzeka Mała Panew 2.1. Charakterystyka rzeki i jej dorzecza Mała Panew to rzeka w południowo-zachodniej Polsce, przepływająca przez obszar województwa śląskiego i opolskiego (Rys. 1). Prawobrzeżny dopływ Odry o długości około 158,5 km bierze swój początek na bezleśnych stokach Progu Woźnickiego ( m n.p.m.), zbudowanych ze skał górnotriasowych (kajper), głównie piaskowców i zlepieńców. Poniżej Progu Woźnickiego wypływa na płaską piaszczystą równinę pokrytą borami sosnowymi (Fot.1) i przepływając przez Mezoregion Równina Opolska uchodzi do Odry w okolicach miejscowości Czarnowąsy koło Opola (Kondracki 1994). Koryto rzeki jest wycięte w piaskach fluwioglacjalnych kilkunastometrowej miąższości, wypełniających obniżenie pomiędzy progami górno- i środkowotriasowymi. Natomiast w dolnym biegu rzeki, poniżej miejscowości Kolonowskie, koryto wypreparowane jest w odpornych na erozję łupkach kajprowych. Dorzecze Małej Panwi, o powierzchni 2131,5 km 2, ma bardzo zawikłaną sieć wodną. Charakterystyczną cechą terenu jest duży udział utworów piaszczystych pochodzenia wodnolodowcowego i rzecznego oraz zaznaczanie się procesów eolicznych, których pozostałościami są spotykane wydmy dochodzące do 25 m wysokości. W górnej części dorzecza występuje sieć cieków epizodycznych i rowów melioracyjnych o nieustalonych kierunkach odpływu, biegnących przez podmokle łąki (Fot. 2). Większe dopływy, takie jak lewobrzeżna Stoła, wnoszą do Małej Panwi znaczną ilość zanieczyszczeń z obszaru Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego (region Tarnowskich Gór). Na odcinkach Krupski Młyn Kielcza oraz Zawadzkie Kolonowskie dolina rzeczna przebiega przez zwarte kompleksy leśne i ma stosunkowo niewielki spadek, wynoszący odpowiednio1,7 i 1,3. W obu tych odcinkach rzeka naturalnie meandruje (Fot. 3). Pomiędzy aktywnie migrującymi odcinkami meandrowymi (przeciętna szybkość migracji wynosi około 0,5m/rok), występują odcinki lateralnie stabilne (Ciszewski i in. 2004). Ustabilizowanie ich położenia związane jest z intensywną działalnością gospodarczą i osadnictwem, rozwijającym się od połowy XVIII wieku. Większe miejscowości położone nad rzeką to Dobrodzień (ok. 4,5 tys. mieszkańców), Zawadzkie (ok. 8,5 tys.), Kolonowskie (ok. 4,0 tys.) i Ozimek (ok. 11 tys.). W miejscowości Kielcza część wody Małej Panwi odprowadzana jest poprzez jaz do Kanału Huty, biegnącego przez około 20 km równolegle do koryta rzeki, z którym łączy się ponownie poniżej ujścia Lublinicy.

10 10 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Mała Panew Odra Rys. 1. Lokalizacja rzeki Mała Panew

11 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 11 W dolnym biegu (okolice Kolonowskie) dolina rzeki rozszerza się do około 1,5-2 km. Występują tu starorzecza i miejscami podmokłe łąki oraz torfowiska. Na dwudziestym kilometrze biegu rzeki zbudowano w 1938r. zbiornik zaporowy zwany Jeziorem Turawskim (odbudowanym w 1948r.). Jezioro Turawskie to zbiornik retencyjny o długości 7,5 km, szerokości 2,5 km, maksymalnej głębokości 10 m i powierzchni 2080 ha. Jego głównym celem jest zasilanie wód Odry w okresach niżówkowych. Większe dopływy Małej Panwi to lewobrzeżne Stoła, Chrząstawa i Swornica oraz prawobrzeżne Leśnica, Lublinica i Libawa. Dolina rzeki oraz rozległy kompleks lasów Stobrawsko-Lublinieckich stanowią korytarz ekologiczny o znaczeniu krajowym. Z uwagi na fakt, iż Mała Panew jest jedną z nielicznych rzek, która wraz z wieloma dopływami zachowała swój naturalny charakter, obszar ten zaproponowano jako ostoje: Dolina Małej Panwi i Zbiornik Turawski w europejskiej sieci ekologicznej Natura 2000, mającej na celu zachowanie różnorodności biologicznej (Nowak 2001). Ostoje wyznaczono ze względu na wysokie walory florystyczne i występowanie rzadkich gatunków ptaków. Dominującym typem roślinności są tu zbiorowiska leśne, głównie bory świeże i wilgotne. Na aluwiach Małej Panwi i jej dopływów występują niewielkie płaty lasów łęgowych, tj. łęg topolowowierzbowy i jesionowo-olszowy (priorytetowe siedliska przyrodnicze wymienione w załączniku I Dyrektywy Siedliskowej). W bezodpływowych nieckach wykształciły się torfowiska oraz bagniska, którym towarzyszą niewielkie zbiorniki wodne z pływaczami i jeżogłówką Utricularietea intermedio-minoris. Ważnym dla zachowania różnorodności biologicznej są także siedliska wilgotne związane z występowaniem licznych stawów rybnych nad brzegami których dość pospolicie rozwija się szuwar wielkoturzycowy Magnocaricion. Łącznie w granicach ostoi stwierdzono kilkadziesiąt interesujących gatunków roślin, w tym jeden gatunek z załącznika I Konwencji Berneńskiej (kotewka orzech wodny Trapa natans) oraz 84 gatunki rzadkie, zagrożone i podlegające ochronie prawnej (m.in. czermień błotna Calla palustris, kruszczyk błotny Epipactis palustris, grążel żółty Nuphar lutea i grzybienie białe Nymphea alba). Walory faunistyczne poznane są zaledwie fragmentarycznie. Do najlepiej poznanych należy Jezioro Turawskie, uznane za ostoję ptaków o znaczeniu europejskim (Gromadzki i in. 1994). Zbiornik jest miejscem lęgu gatunków rzadkich, takich jak rybitwa białowąsa Chlidonias hybridus, rybitwa czarna Chlidonias niger, płaskonos Anas clypeata, kropiatka Porzana porzana, krwawodziób Tinga totanus i piskliwiec Actitis hypoleucos. Znacznie większą rolę pełni on jednak w czasie przelotów, kiedy to stwierdzono występowanie ponad 18 tys. krzyżówek, 3 tys. cyraneczek, 1 tys. głowienek i bekasów, a także około 400 biegusów malutkich i brodźców leśnych.

12 12 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 2.2. Fizyczno-chemiczna ocena jakości wody Kontrola jakości wód prowadzona jest przez Wojewódzki Inspektora Ochrony Środowiska w Katowicach i Opolu (Stan środowiska 2006a, b) w ramach monitoringu podstawowego na 8 stanowiskach wyznaczonych wzdłuż biegu rzeki: 1. W okolicach miejscowości Miotek; 2. Powyżej ujścia Stoły; 3. Poniżej ujścia Stoły; 4. Poniżej miejscowości Krupski Młyn; 5. Na granicy województw śląskiego i opolskiego, w miejscowości Żędowice; 6. Powyżej zbiornika retencyjnego, w okolicach miejscowości Niwa; 7. Poniżej zbiornika w Turawie; 8. W odcinku ujściowym do Odry, w miejscowości Czarnowąsy. Ponadto, trzy stanowiska wyznaczone są na dopływach Małej Panwi, z których dwa zlokalizowano na rzece Stoła (poniżej Tarnowskich Gór i w odcinku ujściowym) oraz jeden na Lublinicy (poniżej miejscowości Lubliniec). Ostateczna klasyfikacja wskazuje na znaczny poziom zanieczyszczenia wód, wynikający przede wszystkim z nadmiernego obciążenia związkami biogenicznymi (azotowymi i fosforowymi) oraz zanieczyszczenia bakteriologicznego. Podwyższone wartości miana Coli typu kałowego, odpowiadające V klasie i świadczące o zanieczyszczeniu bakteriologicznym wód, odnotowano prawie w całym biegu rzeki, tj. od stanowiska 2 (powyżej ujścia Stoły) do stanowiska 6 (w miejscowości Niwa). Na odcinku poniżej Jeziora Turawskiego wystąpiła znaczna poprawa w ocenie bakteriologicznej, a miano Coli typu kałowego osiągało wartości przewidziane dla wód klasy trzeciej. Znaczne ilości substancji zanieczyszczających wnosi do Małej Panwi jej lewobrzeżny dopływ Stoła, która poniżej Tarnowskich Gór zaliczana jest do wód V klasy czystości zarówno pod względem mikrobiologicznym, jak też fizyczno-chemicznym. Wśród 18 parametrów, których wartości odpowiadają V klasie, wymieniane są wskaźniki tlenowe, biogeniczne, zasolenia, a także zawartość metali ciężkich (kadm) i zanieczyszczeń przemysłowych (substancje powierzchniowo czynne anionowe). W efekcie jakość wód Małej Panwi poniżej ujścia Stoły ulega obniżeniu i stan taki utrzymuje się do miejscowości Żędowice. O nadmiernym zanieczyszczeniu (V klasa) wód Małej Panwi w punkcie pomiarowym Żędowice świadczą najwyższe wartości następujących parametrów: biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT 5 14,4 mgo 2 /dm 3 ), azot ogólny (7,2 mg/ dm 3 ), azot azotanowy (5,1 mg/dm 3 ), azot amonowy (3,0 mg/dm 3 ) i fosfor ogólny (0,3 mg/dm 3 ).

13 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 13 W dalszym biegu rzeki, przepływającej przez kompleksy Borów Stobrawsko- Lublinieckich, poziom zanieczyszczenia ulega obniżeniu. Zawartość substancji biogenicznych oraz wartość BZT 5 w większości wypadków utrzymują się w zakresie odpowiadającym wodom II i III klasy jakości. Jednakże na poziomie klasy IV pozostają wartości ekstremalne azotu ogólnego i azotanowego odnotowane bezpośrednio powyżej zbiornika retencyjnego. Ponadto, na odcinku Turawa Czarnowąsy woda okresowo wykazuje podwyższone wartości odczynu (IV klasa). Ma to niewątpliwie związek z zakwitami glonów, występującymi od wielu lat w Jeziorze Turawskim. O silnej eutrofizacji zbiornika świadczy m.in. wysoka wartość chlorofilu a (63,1 mg dm -3 ) odnotowana w okresie sierpień październik w miejscowości Turawa. Poza związkami azotu i fosforu, na jakość wód Małej Panwi znacząco może oddziaływać zawartość metali, głównie kadmu, ołowiu i cynku. Wiąże się to z hutnictwem ołowiu i srebra w Strzybnicy, żelaza w Tarnowskich Górach i Zawadzkiem oraz cynku w Miasteczku Śląskim, a także z działalnością zakładów celulozowych w Kaletach i zakładów chemicznych (przetwarzających m.in. związki baru, cynku i miedzi) w Tarnowskich Górach. Skutkiem odprowadzania do rzek ścieków silnie zanieczyszczonych związkami tych pierwiastków jest notowana od początku lat siedemdziesiątych wysoka zawartość metali w osadach Małej Panwi i jej dopływów, zwłaszcza potoku Stoła. Wymywanie metali jest oczywiście uzależnione od szeregu czynników, takich jak częstotliwość wahań poziomu wód gruntowych i stratygrafia osadów. Wydaje się jednak, iż dolina Małej Panwi, wypełniona jednolitymi osadami piaszczystymi łatwo przepuszczalnymi i podatnymi na erozję, należy do systemu, w którym transport zanieczyszczeń (w tym metali ciężkich) zarówno z, jak i do koryta należy do bardzo szybkich (Ciszewski i in. 2004) Stanowiska badawcze Badania prowadzono na pięciu stanowiskach wyznaczonych wzdłuż biegu Małej Panwi, w pobliżu następujących miejscowości: (I) Brusiek, (II) Krupski Młyn, (III) Zawadzkie, (IV) Ozimek i (V) Luboszyce (Rys. 2) (Fot. 4-8). Podstawowe cechy charakteryzujące rzekę na badanych stanowiskach zestawiono w tabeli 1.

14 14 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Rys. 2. Lokalizacja stanowisk badawczych na rzece Mała Panew Tab. 1. Charakterystyka stanowisk badawczych na rzece Mała Panew* Parametr Brusiek I Krupski Młyn II Zawadzkie III Ozimek IV Luboszyce V Szerokość koryta rzeki [m] 9 15,5 10,0 29,0 28,0 Głębokość [m] 0,20 0,1-0,45 0,4-0,6 0,3 0,3-0,5 Dominujące podłoże piaszczyste piaszczyste piaszczyste piaszczyste żwirowe Makrofity obecne obecne obecne obecne obecne Użytkowanie terenu w pasie do 50 m las/ogrody/ zabudowa wiejska zabudowa wiejska las zabudowa podmiejska/ grunty orne grunty orne/ łąki Zacienienie koryta rzeki [%] >33 >33 <33 brak >33 *Charakterystykę stanowisk opracowano w oparciu o dane protokołu terenowego badań prowadzonych w sierpniu 2007r., przypadających na okres niskiego stanu wody w rzece (wielkość przepływu w środkowym biegu rzeki wynosiła 4,3 m 3 /s).

15 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Biologiczna ocena jakości wody Małej Panwi 3.1. Wprowadzenie Biologiczny monitoring wód powierzchniowych oparty jest na analizie zmian zachodzących we florze i faunie rzek i jezior. Podstawową zaletą oceny biologicznej jest: funkcjonowanie organizmów wodnych jako stałych bioindykatorów, rejestrujących w ciągu dłuższego okresu warunki panujące w środowisku wodnym i zachodzące tu zmiany; reakcja całych zespołów organizmów na wiele czynników warunkujących jakość wód, w tym zanieczyszczeń występujących coraz częściej w postaci mieszaniny różnorodnych związków chemicznych, także toksycznych (De Pauw i Hawkes 1993). Historia oceny jakości wód w oparciu o system bioindykatorów rozpoczęła się już w wieku XIX, kiedy to zaobserwowano różnice pomiędzy zespołem organizmów występujących w wodach zanieczyszczonych i czystych. Od tego czasu opracowano szereg metod, z których większość wywodzi się lub powiązanych jest z systemem saprobów opracowanym po raz pierwszy w Niemczech przez Kolkwitza i Marssona już w latach (Kolkwitz i Marsson 1909). Równolegle do badań bioindykacyjnych prowadzonych w Europie od XIX wieku, rozwijała się także metodyka przekształcenia złożonej informacji biologicznej na wartość liczbową indeksu. Ogólnie w monitoringu jakości rzek znanych jest około stu indeksów, które można podzielić na trzy grupy: 1. indeksy saprobów - oparte na analizie gatunków wskaźnikowych właściwych różnym kategoriom jakości wód; 2. indeksy bioróżnorodności - oparte na analizie składu i struktury gatunkowej zespołu ekologicznego, będących miarą zmienionego środowiska wodnego; 3. indeksy i punktowe systemy biotyczne - łączące dane o charakterze jakościowym z ilościowymi, czyli gatunki wskaźnikowe z bioróżnorodnością (De Pauw i in. 1992) System i indeksy saprobów Termin saprobia (od greckiego słowa sapros - gnijący) wprowadzony został przez Kolkwitza i Marssona (1909) dla wyrażenia zależności pomiędzy organizmami a rozkładającą się substancją organiczną, stanowiącą źródło ich pożywienia. Opracowany przez autorów system saprobów polegał głównie na określeniu występowania gatunków

16 16 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew wskaźnikowych, którymi były mikroorganizmy tworzące plankton i peryfiton w wolno płynących rzekach Europy Środkowej. System ten opierał się na zmianach w zasiedleniu przez organizmy całej strefy w rzece, w której przebiega proces rozkładu i mineralizacji zanieczyszczeń organicznych obecnych w ściekach. Na drodze od wprowadzania ścieków do odbiornika (rzeki) aż do zmineralizowania zanieczyszczeń organicznych ustalają się bowiem różne zespoły organizmów, zwane ogólnie saprobami, które w systemie Kolkwitza i Marssona określono jako: polisaproby - właściwe wodom silnie zanieczyszczonym; alfa - mezosaproby odpowiadające wodom średnio zanieczyszczonym; beta - mezosaproby dla wód słabo zanieczyszczonych; oligosaproby właściwe wodom niezanieczyszczonym. Sekwencja grup odzwierciedla proces samooczyszczania wód płynących.występowanie organizmów w tych strefach związane jest z różnym stopniem rozkładu substancji organicznej oraz różnym stężeniem tlenu, amoniaku i innych związków chemicznych (Starmach i in. 1976). Stopniowo system saprobów był modyfikowany i poszerzany. Lista bioindykatorów opracowana przez Sladečka objęła ponad 2000 makro- i mikroorganizmów umieszczonych zgodnie z ich wartością saprobową (Sladeček 1973). W krajowym wykazie organizmów wskaźnikowych charakterystycznych dla różnych regionów Polski, opracowanym przez Turoboyskiego (1970), znajduje się kilkaset gatunków mikroi makroorganizmów. Wyniki badań biologicznych, prezentowane często w formie długich list zawierających wykaz obecnych organizmów, okazały się jednak trudne w interpretacji dla osób nie będących biologami, a związanych z problemem usuwania skutków zanieczyszczenia wód. Procedurę biologicznej oceny stref zanieczyszczenia wód modyfikowano w kierunku lepszego zobrazowania uzyskanych wyników badań. Równocześnie z teoretycznym rozwojem systemu saprobów prowadzącym do zmian listy gatunków wskaźnikowych oraz wyróżnienia dodatkowych stref w podziale zanieczyszczonych rzek - opracowano kilka użytecznych metod statystycznych do ilościowego określenia obecnych w wodzie bioindykatorów. Za pomocą równań matematycznych zredukowano dużą ilość danych biologicznych do prostych liczb indeksu saprobowego. Jedną z najbardziej przydatnych metod, z praktycznego punktu widzenia, zaproponowali Pantle i Buck (1955). Indeks według Pantle i Buck a wyznacza równanie: Σ (s i h i ) S = Σ h i gdzie: S - indeks saprobowy, h i - liczebność organizmów danego gatunku, s i - wartość saprobowa odpowiadająca poszczególnym gatunkom wskaźnikowym.

17 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 17 Indeksy saprobowe i system saprobów stosowane są do oceny jakości wód w wielu krajach europejskich, m. in. w Niemczech, Austrii i Republice Czech. Wyznaczane są one na podstawie wartości saprobowych bioindykatorów według listy Sladečka (1973) lub zrewidowanej listy Friedricha (1990). Organizmami wskaźnikowymi są z reguły mikroorganizmy fito- i zooplanktonu, a także makrobezkręgowce bentosu. Pomimo wielu zalet, z systemem saprobów wiąże się kilka trudności, stojących na drodze jego powszechnego zastosowania w badaniach monitoringowych. Podstawowymi ograniczeniami są: specyficzna lista gatunków i wartości saprobowych, która nie może być wykorzystana w innych regionach geograficznych z uwagi na lokalny zasięg wielu bioindykatorów; problemy z prawidłową identyfikacją taksonomiczną wielu gatunków wskaźnikowych; brak możliwości oceny zanieczyszczeń innych niż organiczne rodzajów zanieczyszczeń np. nieograniczonych lub radioaktywnych (Persoone i De Pauw 1979). Ponadto, system saprobów - bazujący w głównej mierze na wynikach badań rzek nizinnych zanieczyszczonych ściekami organicznymi - nie uwzględnia specyfiki rzek górskich. Rzeki górskie, z uwagi na bardzo dobre natlenienie szybko płynących wód, mogą być zasiedlane przez organizmy powszechnie uważane za wrażliwe nawet na odcinkach wykazujących znaczny poziom zanieczyszczenia (Kownacki 2000a) Indeksy różnorodności biologicznej Analiza bioróżnorodności, podstawowej cechy każdej biocenozy w ekosystemie lądowym i wodnym, posłużyła do opracowania szeregu indeksów biologicznej oceny jakości wód, przede wszystkim w Stanach Zjednoczonych (Washington 1984). Indeksy różnorodności biologicznej należą do metod w pełni ilościowych, łatwych do statystycznej interpretacji. Dostarczają wyników stosunkowo niezależnych od wielkości próby i w przeciwieństwie do indeksu saprobów nie wymagają wprowadzenia subiektywnych założeń odnośnie tolerancji poszczególnych gatunków na zanieczyszczenia. Są one wskaźnikami opartymi na zasadzie, zgodnie z którą zanieczyszczenie wód działa jako czynnik stresowy prowadzący do redukcji bioróżnorodności w ekosystemie wodnym. Zazwyczaj przy obliczaniu indeksu bioróżnorodności uwzględnia się trzy elementy charakteryzujące strukturę biocenozy, a mianowicie: liczbę gatunków tworzących dany zespół, liczebność poszczególnych taksonów oraz proporcje w rozprzestrzenieniu osobników (struktura dominacji).

18 18 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Najczęściej ocenę jakości wód przeprowadza się na podstawie analizy struktury glonów lub makrobezkręgowców bentosu, wykorzystując indeks Shannon-Wiener a, Margalef a i Simpson a (Washington 1984, Magurran 1988). Indeks różnorodności w ogólnym ujęciu wyraża równanie: S/N lub w zmodyfikowanej wersji S/logN, gdzie S oznacza liczbę gatunków/taksonów, a N - liczebność osobników (Kownacki 2000b). Podobnie jak w przypadku indeksu saprobów, powszechne zastosowanie indeksów bioróżnorodności jest ograniczone z powodu występowania różnic w ich wartościach, które mogą być wynikiem zastosowanego wzoru, metody poboru prób, zakresu identyfikacji organizmów, a także lokalizacji stanowisk badań i natury podłoża rzek. Mała bioróżnorodność biocenozy może być wywołana działaniem czynników innych niż zanieczyszczenie, na przykład warunkami fizycznymi panującymi w rzece (Hughes 1978). Struktura zespołu jest bowiem ściśle powiązana z przestrzennym zróżnicowaniem biotopu. Im większa różnorodność mikrosiedlisk tym bogatszy zespół, który je zamieszkuje (Beisel i in. 1998). Nie zawsze wartości indeksu są wobec tego skorelowane ze stopniem degradacji ekologicznej środowiska, gdyż w ekosystemie o naturalnie mało zróżnicowanym biotopie są one z reguły niższe Indeksy biotyczne Biotyczne podejście do zagadnienia biologicznej oceny jakości wód, zgodnie z definicją Tolkampa (1985), łączy różnorodność strukturalną określonych grup taksonomicznych z właściwościami wskaźnikowymi poszczególnych gatunków lub wyższych jednostek systematycznych w formę pojedynczego indeksu lub punktacji. Indeks biotyczny jest zatem wskaźnikiem kompleksowym zawierającym zarówno cechy systemu saprobów, w sensie danych jakościowych dotyczących wrażliwości poszczególnych taksonów, jak również indeksu różnorodności, informującego o ilościowych zmianach związanych z redukcją występowania grup taksonomicznych w miarę wzrostu zanieczyszczenia wód. W odróżnieniu od systemu saprobów, taksony wskaźnikowe sklasyfikowane są według stopnia ich tolerancji na różnego rodzaju zanieczyszczenia. Historia rozwoju indeksów biotycznych opartych o analizę makrobezkręgowców została szczegółowo omówiona przez Metcalfe (1989). Pierwszym takim indeksem biotycznym zastosowanym w Europie do oceny jakości wód był Trent Biotic Index (TBI), opracowany dla potrzeb Trent River Authority w Anglii (Woodiwiss 1964). Zmodyfikowany w latach siedemdziesiątych TBI posłużył do opracowania wielu innych indeksów biotycznych współcześnie stosowanych w Europie, a obecnie także i w krajach

19 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 19 pozaeuropejskich (Chutter 1972, Trihadiningrum i in. 1996, Mustow 2002). Do grupy indeksów najczęściej wykorzystywanych i adaptowanych dla potrzeb monitoringu w innych regionach należą: Chandler Biotic Score opracowany w Szkocji (Chandler 1970), belgijski Belgian Biotic Index (BBI) (De Pauw i Vanhooren 1983), Extended Biotic Index (EBI) we Włoszech (Ghetti 1997), Biological Monitoring Working Party (BMWP) i Average Score Per Takson (ASPT) stosowane w Wielkiej Brytanii (Armitage i in. 1983) oraz duński Danish Stream Fauna Index (DSFI) (Skriver i in. 2000). To powszechne wykorzystanie makrobezkręgowców w ocenie jakości wód uwarunkowane jest ich wysoką liczebnością i względnie łatwym sposobem poboru prób bentosu. Morfologiczna identyfikacja, przynajmniej do rangi rodziny i rodzaju, jest także stosunkowo prosta w porównaniu do taksonomicznej lub biochemicznej diagnostyki mikroorganizmów. Długi cykl życiowy jest natomiast wystarczający aby zarejestrować stan środowiska wodnego i zachodzące w nim zmiany, a względnie osiadły tryb życia odzwierciedla lokalne warunki panujące w środowisku. Ponadto, makrobezkręgowce stanowią zbiór reprezentantów wielu rzędów bezkręgowców o zróżnicowanej wrażliwości na zanieczyszczenie i reagujących szybko na działanie czynników stresowych, co pozwala uchwycić specyficzne zmiany warunków środowiska. Jedna z istotnych zasad, na których opiera się metodyka indeksu biotycznego zakłada, iż grupy makrobezkręgowców, takie jak widelnice Plecoptera, jętki Ephemeroptera, chruściki Trichoptera, kiełże Gammarus, ośliczki Asellus, ochotkowate Chironomus i rureczniki Tubificidae zanikają w wyżej wymienionej kolejności w miarę wzrostu zanieczyszczenia wód (Hawkes 1979, Hellawell 1986). Pewne utrudnienie występujące przy wykorzystaniu makrobezkręgowców jako uniwersalnego wskaźnika jakości wód spowodowane jest przede wszystkim sezonowością cyklu życiowego owadów oraz wpływem na rozwój fauny dennej innych czynników niż jakość wód. Dodatkowy mankament to, podobnie jak w przypadku systemu saprobów, subiektywność w ocenie stopnia wrażliwości makrobezkręgowców na zanieczyszczenia. Jednakże główną przeszkodą na drodze standaryzacji i wprowadzenia w szerszym zakresie indeksu biotycznego do programu gospodarowania zasobami wodnymi jest konieczność zdeterminowania reprezentatywnego zespołu (referencyjnego), stanowiącego punkt odniesienia dla badanych stanowisk wodnych. Technika modelowa, uwzględniająca stanowiska referencyjne, została opracowana i jest obecnie stosowana w Wielkiej Brytanii (RIVPACS- River Invertebrate Prediction and Classification System), Australii (AUSRIVAS Australia River Assessment Scheme) oraz Kanadzie (BEAST Benthic Assessment of Sediment) (Wright i in. 2000).

20 20 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Należy mieć jednak na uwadze fakt, iż w rezultacie biogeograficznego rozprzestrzenienia gatunków i biotypologicznego zróżnicowania pomiędzy rzekami, optymalną biologiczną ocenę jakości wód uzyskuje się tylko poprzez regionalne adaptacje indeksów (Koperski, Gołub 2006). Adaptacje te, zdaniem niektórych autorów badań (Knoben i in.1995), mogą niestety odzwierciedlać bardziej regiony administracyjne niż ekologiczne. Z tego względu, zgodnie z założeniami Ramowej Dyrektywy Wodnej (RDW), realizowany był w ostatnich latach ogólnoeuropejski projekt STAR (Standardisation of River Classification). Celem projektu było m.in. zebranie danych oraz opracowanie, dla potrzeb ekologicznej klasyfikacji rzek, metodologii badań rzek europejskich z wykorzystaniem okrzemek, makrofitów, makrobezkręgowców, ryb oraz cech hydromorfologicznych cieków (Furse i in. 2006).

21 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Materiał i metodyka badań Materiał badawczy stanowił zespół makroorganizmów bentosowych, który zgodnie z definicją Hawkes a (1979) tworzą zasiedlające strefę denną bezkręgowce o wymiarach ciała minimum 0,5 mm. Próby bentosu pobrano jednorazowo w lipcu 2007r. z wszystkich mikrosiedlisk, które występowały na odcinku długości 20m na każdym z wyznaczonych stanowisk. Do poboru wykorzystano siatkę ręczną o wymiarach ramki 20x 20 cm, długości włoka 50 cm i średnicy oczek 500 µm. Wszystkie próby przepłukiwano przez sita (średnia oczek 500 µm), a zebrane w ten sposób organizmy konserwowano w 70% alkoholu etylowym. Wyniki analizy ilościowej i jakościowej bezkręgowców posłużyły do sporządzenia charakterystyki zespołu makrofauny dennej i oceny jakości wód Małej Panwi. W tym celu określono: liczbę taksonów reprezentujących zespół, z uwzględnieniem organizmów powszechnie uznawanych za wrażliwe na zanieczyszczenie wód; strukturę dominacji zespołu - przyjmując jako kryterium taksonu dominującego jego 10 % udział w zespole; udział w zespole grup wrażliwych na zanieczyszczenie, tj. jętek Ephemeroptera, widelnic Plecoptera i chruścików Trichoptera obliczając wskaźnik % EPT TAX (udział procentowy taksonów reprezentujących jętki, widelnice i chruściki) oraz % EPT (udział osobników). Do oceny jakości wód wykorzystano zmodyfikowany indeks biotyczny BMWP(Pl) oraz indeks różnorodności Margalef a (Kownacki i in. 2004). Indeks biotyczny BMWP(Pl) jest indeksem sumarycznym wyznaczanym w oparciu o tablicę standardową, w której poszczególnym rodzinom bezkręgowców przypisane są wartości liczbowe w skali od 1 do 10, w zależności od ich stopnia wrażliwości na zanieczyszczenie wód (Tab. 2). Zgodnie z proponowanym kryterium podziału, wartościom indeksu biotycznego o określonym zakresie odpowiadają następujące klasy jakości wód: I klasa: > 100 pkt, II klasa: pkt, III klasa: pkt, IV klasa: pkt, V klasa: <10 pkt.

22 22 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Indeks Margalef a wyraża wzór: D = S/logN, gdzie S oznacza liczbę taksonów (w randze rodziny), N liczebność wszystkich osobników. Klasy jakości wód odpowiadają następującym wartościom indeksu różnorodności: I klasa: > 5,50 II klasa: 4,00 5,49 III klasa: 2,50 3,99 IV klasa: 1,00 2,49 V klasa: < 1,00 Pięciostopniowa klasyfikacja stanu wód powierzchniowych, dostosowana do wymogów Ramowej Dyrektywy Wodnej, określa jakość wód w następujący sposób: I klasa jakość bardzo dobra, II klasa dobra, III klasa zadowalająca, IV klasa niezadowalająca, V klasa jakość zła (Dz.U Nr 32, poz. 284).

23 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 23 Tab. 2. Wykaz rodzin z punktacją w systemie BMWP (PL) Rodziny Punktacja Ephemeroptera Trichoptera Diptera Ephemeroptera Plecoptera Odonata Trichoptera Crustacea Ephemeroptera Plecoptera Trichoptera Diptera Ephemeroptera Plecoptera Odonata Trichoptera Coleoptera Heteroptera Gastropoda Bivalvia Hirudinea Crustacea Ephemeroptera Plecoptera Odonata Trichoptera Coleoptera Diptera Gastropoda Crustacea Trichoptera Coleoptera Heteropera Diptera Gastropoda Diptera Gastropoda Bivalvia Hirudinea Crustacea Megaloptera Diptera Gastropoda Oligochaeta Diptera Ameletidae Glossosomatidae, Molannidae, Beraeidae, Odontoceridae, Leptoceridae Blephariceridae, Thaumaleidae Behningiidae Taeniopterygidae Cordulegastridae Goeridae, Lepidostomatidae Astacidae Oligoneuriidae, Heptageniidae (rodzaje Epeorus, Rhithrogena) Capniidae, Perlidae, Chloroperlidae Philopotamiidae Athericidae Siphlonuridae, Leptophlebiidae, Potamanthidae, Ephemerellidae, Ephemeridae,Caenidae, Perlodidae, Leuctridae Calopterygidae, Gomphidae Rhyacophilidae, Brachycentridae, Sericostomatidae, Limnephilidae Elmidae Aphelocheiridae Viviparidae Unionidae, dreissenidae Piscicolidae Gammaridae, Corophiidae Baetidae, Heptageniidae (z wyjątkiem rodzajów Epeorus i Rhitrogena) Nemouridae Platycnemididae, Coenagrionidae Hydroptilidae, Polycentropodidae, Ecnomidae Limniidae (=Elmidae) Limoniidae, Simuliidae, Empididae Neritidae, Bithyniidae Cambaridae Hydropsychidae, Psychomyidae Gyrinidae, Dytiscidae, Haliplidae, Hydrophilidae Mesoveliidae, Veliidae, Nepidae, Naucoridae, Notonectidae, Pleidae, Corixidae Tipuliidae Hydrobiidae Ceratopogonidae Valvatidae, Planorbidae Sphaeriidae Glossiphonidae, Erpobdellidae, Hirudinidae Asellidae Sialidae Chironomidae Ancylidae, Physidae, Lymnaeidae Wszystkie Oligochaeta Culicidae Diptera Syrphidae, Psychodidae 1 Źródło: Kownacki i in

24 24 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 3.3. Wyniki badań makrofauny dennej Ogólna charakterystyka zespołu Zespół fauny dennej występujący w rzece Mała Panew tworzą zarówno organizmy hololimniczne, tj. spędzające całe życie w środowisku wodnym (np. pijawki i mięczaki), jak i organizmy merolimniczne, głównie owady, których tylko stadia larwalne i poczwarki żyją w wodzie, natomiast osobniki dorosłe na lądzie (np. ważki i muchówki). Ogółem oznaczono 49 taksonów reprezentujących następujące grupy bezkręgowców: skąposzczety Oligochaeta, pijawki Hirudinea, skorupiaki Crustacea, ślimaki Gastropoda i małże Bivalvia, owady jętki Ephemeroptera, ważki Odonata, chruściki Trichoptera, chrząszcze Coleoptera, pluskwiaki różnoskrzydłe Heteroptera, muchówki Diptera, wielkoskrzydłe Megaloptera, motyle Lepidoptera, a także pajęczaki - wodopójki Hydracarina (Tab. 3). Liczba oznaczonych taksonów była zróżnicowana pomiędzy poszczególnymi stanowiskami (Rys. 3). W górnym biegu rzeki, na odcinku Brusiek Krupski Młyn zespół składał się z taksonów bezkręgowców, natomiast od miejscowości Zawadzkie liczba ta wynosiła ponad 20. Na trzech stanowiskach zlokalizowanych w miejscowościach Brusiek (I), Zawadzkie (III) i Luboszyce (V), około % zebranych taksonów reprezentowanych było w próbach przez pojedyncze osobniki. Z reguły były to aktywnie pływające pluskwiaki z rodziny wioślarki Corixidae, a także larwy owadów wielkoskrzydłych żylenice Sialidae oraz muchówek kuczmany Helodidae. Niezależnie od tego, czy pojedyncze okazy były uwzględniane w dalszej analizie, czy też nie, największą różnorodność obserwowano w zespołach zasiedlających dolny bieg rzeki, tj. na odcinku Ozimek-Luboszyce. W przeciwieństwie do liczby taksonów, pierwsze stanowisko odznaczało się największą liczebnością osobników zebranych w próbach (Rys. 4). Wielokrotnie (4-10x) większa liczba osobników jest wynikiem bardzo dużego zagęszczenia larw muchówek z rodziny ochotkowate Chironomidae, jakie wystąpiło na tym stanowisku.

25 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 25 Rys. 3. Liczba oznaczonych taksonów na badanych stanowiskach rzeki Mała Panew Rys. 4. Liczba osobników obecna w próbach na poszczególnych stanowiskach

26 26 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Tab.3. Wykaz oznaczonych jednostek taksonomicznych na badanych stanowiskach rzeki Mała Panew 1- pojedynczy okaz, 2- do 10 osobników, 3- od 10 do 50, 4- od 50 do 100, 5- powyżej 100 osobników. Takson Stanowiska I II III IV V Hirudinea pijawki Erpobdella sp Helobdella sp. 2 Crustacea skorupiaki Asellus sp Gammarus sp. 3 Baetis sp Caenis sp. 2 2 Cloeon sp. 1 Serratella sp. 1 Heptagenia sp. 2 Hydropsyche sp Brachycentridae Polycentropodidae 1 Limnephilidae Baraeidae 2 1 Leptoceridae 2 2 Molannidae 1 Hydroptilidae 2 Calopteryx sp Onychogomphus sp. 2 3 Gomphus sp. 2 Heteroptera pluskwiaki Notonecta sp. 1 Gerris sp. 1 Cymatia sp. 1 Sigara sp. 1 1 Sialis sp

27 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 27 Takson Stanowiska I II III IV V Coleoptera chrząszcze Haliplus sp Gyrinus sp. 1 Dytiscus sp. 1 Coelambus sp. 1 2 Platambus sp. 2 1 Laccophilus sp. 1 Chironominae Orthocladiinae Tanypodinae Dixidae 1 Limoniidae 2 1 Helodidae 1 1 Simulidae 2 2 Physa sp. 1 3 Lymnaea sp Anisus sp. 1 Menetus sp. 1 Bithynia sp. 3 Ancylus sp. 2 Pisidium sp Sphaerium sp Lepidoptera motyle Struktura dominacji Analiza struktury dominacji pozwoliła na wyróżnienie 6 taksonów, których udział stanowił minimum 10% ogólnej liczby osobników w zespołach makrofauny występujących na poszczególnych stanowiskach (Rys. 5). Do dominantów należały muchówki z rodziny ochotkowate Chironomidae, jętki murzyłkowate Baetidae, chruściki Brachycentridae i wodosówkowate Hydropsychidae, a także wodopójki i skąposzczety. Wśród taksonów dominujących, największą stałością występowania charakteryzowały się Chironomidae, których udział procentowy wynosił od 10,1 na stanowisku IV (Ozimek) do 96,0 na stanowisku I (Brusiek). Jedynie w Luboszycach liczba Chironomidae była znacznie mniejsza i w efekcie ich udział w zespole wynosił

28 28 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew około 4,4 %. Pozostałe taksony wystąpiły jako dominujące w całym zespole tylko na jedynym z badanych stanowisk, a ich udział procentowy utrzymywał się w zakresie 12-22% (w przypadku owadów) oraz 45-47% (inne grupy bezkręgowców). Stanowisko I Stanowisko II Stanowisko III

29 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 29 Stanowisko IV Stanowisko V Rys. 5. Struktura dominacji makrofauny dennej na badanych stanowiskach W poszczególnych zespołach widoczne było zróżnicowanie składu taksonomicznego i struktury dominacji w zależności od podłoża, z którego pobierano próbki. Rodzaj podłoża jest bowiem jednym z głównych czynników abiotycznych determinujących strukturę bentosu. Przyjmując za kryterium odniesienia rodzaj podłoża, wśród taksonów dominujących w faunie dennej wyróżniono jeszcze dwa dodatkowe, tj. chruściki z rodziny bagiennikowate Limnephilidae oraz ślimaka zagrzebkę pospolitą Bithynia tentaculata L. (Tab. 4). Znaczną część koryta rzeki wypełniały piaski stanowiące podłoże czyste, czyli nie pokryte roślinnością wodną lub materią organiczną (Fot. 9). W próbkach pobranych z takiego podłoża makrobezkręgowce z reguły nie występowały lub były reprezentowane przez pojedyncze larwy Chironomidae. Wyjątek stanowił górny odcinek

30 30 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Małej Panwi (stanowiska I-II), na którym w podłożu piaszczystym licznie występowały larwy muchówek Chironomidae (100% - Brusiek) oraz jętek Baetidae (72,3% - Krupski Młyn). Na podłożu piaszczystym porośniętym makrofitami (roślinami zanurzonymi z rodzaju rzęśl Callitriche sp. i rdestnica Potamogeton sp. oraz wynurzonymi sit Juncus sp., jeżogłówka Sparganium sp., pałka Typha sp.) dominowały Chironomidae, których udział w zespołach na stanowiskach I-III utrzymywał się w granicach 94,2-88,4%. Na stanowiskach IV i V liczebność występujących muchówek uległa znacznemu zmniejszeniu, a taksonami dominującymi były odpowiednio wodopójki (54,3%) oraz skąposzczety (75%). Bentos zasiedlający podłoża twarde, bardziej stabilne, zdominowany był przez larwy chruścików i jętek. Na odcinku Krupski Młyn-Ozimek (stanowiska II-IV) częstym elementem pojawiającym się w podłożu były różnej wielkości gałęzie i konary drzew (Fot.10). Organizmami zasiedlającymi to specyficzne podłoże były głównie larwy chruścików Brachycentridae, stanowiące od 47,8 do 82,2 % zespołu makrofauny. Ponadto w miejscowościach Krupski Młyn i Ozimek do taksonów dominujących (o udziale procentowym w zakresie 10,5-13,2%) należały także muchówki Chironomidae, chruściki Hydropsychidae i jętki Baetidae. Podłoże kamieniste, obecne na stanowiskach II (Krupski Młyn) i V (Luboszyce), najliczniej zasiedlały larwy Hydropsychidae (odpowiednio 38,6 i 62,5%) oraz Baetidae (25,0 i 10,4%). Dodatkowo w Krupskim Młynie licznie wystąpiły także chruściki z rodziny Limnephilidae (30,7%). Na podłożu żwirowym, które odnotowano jedynie na stanowisku V, wśród dominujących taksonów, poza Hydropsychidae (50,0%) i Baetidae (14,0%), obecny był także ślimak Bithynia tentaculata (26,0%).

31 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 31 Tab. 4 Udział procentowy taksonów dominujących na poszczególnych rodzajach podłoża występujących na badanych stanowiskach Taksony Stanowiska I II III IV V Roślinne Piaszczyste Roślinne Piaszczyste Konary Kamieniste Roślinne Konary Roślinne Konary Roślinne Kamieniste Żwirowe Oligochaeta 75 Baetis sp. 72, ,9 10,4 14 Hydropsyche sp. 13,2 38,6 62,5 50 Brachycentridae 73,7 82,2 47,8 Limnephilidae 30,7 Chironomidae 93, ,2 10,5 88, Bithynia sp. 26 Hydracarina 54,3

32 32 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Grupy wrażliwe na zanieczyszczenie wód Grupy powszechnie uznawane za wrażliwe na zanieczyszczenie organiczne wód to owady należące do trzech rzędów jętki Ephemeroptera, widelnice Plecoptera i chruściki Trichoptera. W faunie dennej Malej Panwi grupy wrażliwe reprezentowane były jedynie przez jętki i chruściki. Wśród jętek odnotowano przedstawicieli czterech rodzin: Baetidae (z rodzajami Baetis sp. i Cloeon sp.), nibychotkowate Caenidae, zmarwlocikowate Heptagenidae i jęteczkowate Ephemerellidae (rodzaj Seratella sp.). Natomiast wśród chruścików oznaczono przedstawicieli ośmiu rodzin: bezdomkowe larwy Hydropsychidae i przyocznicowate Polycentropidae oraz budujące domki Baraeidae, Brachycentridae, Hydroptilidae, Limnephilidae, wąsatkowate Leptoceridae i Molannidae. Podobnie jak liczba wszystkich taksonów makrofauny dennej, także liczba taksonów wrażliwych występujących na poszczególnych stanowiskach była zróżnicowana, wykazując jednakże tendencję wzrostową z biegiem rzeki (Rys. 3). W Brusieku (stanowisko I) nie stwierdzono w bentosie przedstawicieli taksonów wrażliwych, podczas gdy na pozostałych stanowiskach liczba rodzin EPT utrzymywała się w zakresie od 4 (stanowisko II Krupski Młyn) do 11 (stanowisko V Luboszyce). Różnorodność rodzin EPT w Luboszycach była 2-3 krotna wyższa niż na stanowiskach zlokalizowanych na odcinku rzeki do zbiornika retencyjnego Turawa. Przy czym, cztery taksony reprezentowane były przez pojedyncze okazy; należały do nich jętki Cloeon sp. i Serratella sp. oraz chruściki Baraeidae i Molannidae. Największą stałością występowania odznaczały się jętki Baetis sp. oraz chruściki Hydropsychidae i Brachycentridae, które obecne były na wszystkich stanowiskach (z wyjątkiem pierwszego w miejscowości Brusiek). Taksony te należały do grupy dominantów, a reprezentujące je populacje osiągały maksymalne zagęszczenie wynoszące około 1540 osobników na m 2 (Baetis sp. stanowisko II Krupski Młyn), 1830 os./m 2 (Hydropsychidae stanowisko V Luboszyce) i 3000 os./m 2 (Brachycentridae stanowisko III Zawadzkie). Na podkreślenie zasługuje fakt, iż larwy Brachycentridae występowały jedynie na zatopionych konarach i gałęziach drzew, podczas gdy Baetis sp. i Hydropsychidae obecne były na różnych podłożach, od kamienistego do roślinnego (w przypadku chruścików z wyraźną preferencją stabilnego podłoża żwirowo-kamienistego). Zarówno udział procentowy taksonów EPT Tax, jak też udział osobników EPT w zespole makrofauny był największy na stanowisku w Luboszycach i wynosił odpowiednio 39,3 i 32,3% (Tab. 5). Jednakże na odcinku rzeki gdzie jętki i chruściki występowały (Krupski Młyn Luboszyce), uzyskane wartości %EPT Tax i % EPT mieściły się w stosunkowo wąskim zakresie.

33 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew Ocena jakości wód według indeksów Zróżnicowanie w strukturze bentosu znalazło swoje odzwierciedlenie w wartościach indeksów BMWP(Pl) i Margalef a (D) (Tab. 5). Przy obliczaniu indeksów nie brano pod uwagę taksonów reprezentowanych przez pojedyncze okazy. Starano się w ten sposób uniknąć wpływu na końcowy wynik klasyfikacji wód taksonów, których obecność w próbie mogła mieć charakter przypadkowy (np. wynikać z przedostania się jakiegoś organizmu do Małej Panwi wraz z wodami jednego z jej dopływów). Tab. 5. Wartości wskaźników oceny jakości wód na stanowiskach Małej Panwi Wskaźnik Stanowisko I II III IV V % EPT tax 0 30,8 25,0 28,6 39,3 % EPT 0 29,4 26,5 20,2 32,3 BMWP(Pl) Klasa jakości wg. indeksu biotycznego IV III III II II D (Margalef) 1,5 1,9 3,2 3,7 4,4 Klasa jakości wg. indeksu różnorodności IV IV III III II Zarówno liczba taksonów, jak i obecność lub brak rodzin wrażliwych na zanieczyszczenie organiczne wód wpłynęły na szeroki zakres uzyskanych wartości indeksu biotycznego od 23 pkt. na stanowisku I w Brusieku do 85 pkt. na stanowisku IV w Ozimku. Zgodnie z przyjętą klasyfikacją wartości te odpowiadały kryteriom od IV do II klasy jakości. Wyraźną poprawę o jedną klasę jakości odnotowano na stanowiskach, które wyznaczone były w meandrujących odcinkach rzeki przepływającej przez zwarte kompleksy Borów Stobrawsko-Lublinieckich. Zmianę z IV na III klasę uzyskano bowiem w rejonie kompleksu leśnego występującego na odcinku Krupski Młyn - Kielcza, a z III na II klasę poniżej kompleksu leśnego w sektorze Zawadzkie-Kolonowskie. Wartości indeksu Margalef a wykazywały podobną tendencję wzrostową z biegiem rzeki i mieściły się w zakresie od 1,5 (stanowisko I) do 4,4 (stanowisko V). W odniesieniu do indeksu różnorodności, również odpowiada to wodom od IV do II klasy jakości. W porównaniu z kryterium klasyfikacji według indeksu biotycznego BMWP(Pl), na stanowiskach w Krupskim Młynie i Ozimku uzyskano wartości niższe o jedną klasę jakości.

34 34 Biologiczna i hydromorfologiczna ocena wód płynących na przykładzie rzeki Mała Panew 3.4. Dyskusja Fauna denna zasiedlająca rzeki na obszarze Opolszczyzny jest bardzo słabo rozpoznana. W literaturze brak na ten temat danych, nie tylko w odniesieniu do małych strumieni, ale także większych rzek, takich jak Mała Panew. Tylko nieliczne prace opisują zespół bentosowy w wybranych regionach lub odcinkach rzek (Czerniawska- Kusza 2001). Mała Panew jest rzeką nizinną, która w dużym stopniu zachowała swój naturalny charakter. Jej wody zbierają w górnym biegu znaczne ilości zanieczyszczeń z uprzemysłowionego obszaru Śląska; podczas gdy przepływając przez Równinę Opolską nie są już narażone na dopływ dużej ilości zanieczyszczeń. Stan taki sprzyja procesowi samooczyszczania wód zachodzącemu w rzece (Starmach i in. 1976). Wyniki analiz fizyczno-chemicznych wskazują na poprawę jakości wód, porównując odcinki przepływające przez obszar Śląska i Opolszczyzny. Tendencję tę odzwierciedlają także zmiany w składzie i strukturze zespołu makrofauny dennej. Z biegiem rzeki wzrasta bowiem zarówno ogólna liczba taksonów tworząca zespół, jak też liczba taksonów reprezentujących grupy wrażliwe (EPT) w przypadku Małej Panwi jętki Ephemeroptera i chruściki Trichoptera. Paller i in. (2006) wykazali istotną korelację pomiędzy liczbą taksonów tworzących zespół makrobezkręgowców, w tym EPT, a cechami morfometrycznymi rzeki, głównie szerokością jej koryta. Oba parametry opisujące zespół mogą także w istotny sposób wyrażać zmiany jakie w nim zachodzą pod wpływem substancji zanieczyszczających działających jako czynnik stresowy, co obserwowano w wielu badaniach prowadzonych w różnych regionach Polski (Fleituch i in. 2002). W nieco mniejszym stopniu przydatne w ocenie jakości wód Małej Panwi okazały się takie parametry zespołu jak zagęszczenie bezkręgowców i struktura dominacji. Zanieczyszczone odcinki rzek cechuje z reguły duża liczebność taksonów reprezentowanych przez organizmy tolerancyjne, takie jak Limnodrilus sp., Tubifex tubifex, Chironomus sp. i Asellus aquaticus. (Kownacki i in. 2002). Jedynie na stanowisku I w miejscowości Brusiek liczba osobników w próbie była co najmniej czterokrotnie większa niż na pozostałych stanowiskach, a zespół reprezentowany był głównie przez Chironomidae (96%) oraz pijawki z rodzaju Erpobdella sp. i ośliczkę pospolitą A. aquaticus, czyli taksowy zaliczane do tolerancyjnych na zanieczyszczenie. Natomiast od stanowiska II w miejscowości Krupski Młyn zagęszczenie i struktura dominacji wykazywały znaczne zróżnicowanie, wynikające m.in. z naturalnych uwarunkowań rzeki, związanych przede wszystkim z rodzajem dostępnego podłoża i pożywienia. Do