Ocena stanu biocenoz wodnych wskaźniki naturalności i cenności biocenotycznej

Transkrypt

1 Ocena stanu biocenoz wodnych wskaźniki naturalności i cenności biocenotycznej Stanisław Czachorowski Łódź 7-9.XII.2005

2 Wstęp Nie tylko ocena stanu czystości wody Oceny stanu ekologicznego (zbiornik i jego otoczenie! Owady amfibiotyczne!) Luki w wiedzy o ekosystemach 1. podejście cybernetyczno-energetyczne (róŝnorodność) 2. nowe podejście: alternatywne strategie Ŝycia, sukcesja ekologiczna, zaburzenia i katastrofy

3 Wstęp Jak porównywać wieloelementowe układy? (wskaźniki syntetyczne) Czy znamy pełen skład gatunkowy choć jednego ekosystemu? Wskazać gatunki synantropijne, synurbijne i obce versus gatunki typowe, pierwotne i naturalne.

4 Jak porównywać? Skład gatunkowy (porównywanie opisowe) (róŝnice regionalne!!!) RóŜnorodność Ocena siedliskowa (+ hydrochemia) Wskaźniki naturalności (specyficzności) Wskaźniki cenności przyrodniczej

5 Liczba gatunków, róŝnorodność Liczba gatunków l.gat. czas Zmiany w trakcie sukcesji ekologicznej

6 Wskaźnik naturalności Fischera (źródliska) OWS s Wze = i= 1 s a Wze- wskaźnik znaczenia ekologicznego a liczebność i-ego gatunku (pięć kategorii od 1=rzadko do 5=bardzo licznie) s liczba wszystkich gatunków Fischer 1996, Czachorowski 1998

7 Wns Współczynnik naturalności w ujęciu jakościowym: s = i= 1 Wze s i Wni w ujęciu ilościowym: s = i= 1 Wze Wze i - wskaźnik znaczenia ekologicznego i-tego gatunku w danej biocenozie S - liczba wszystkich gatunków obecnych w danej biocenozie n i - liczebność i-tego gatunku N - liczba wszystkich osobników Wn przyjmuje wartości 1-16 N i n (Czachorowski 1998, Czachorowski i Buczyński 1999) i

8 Przykład 1. waŝki (specyficzność) Torfowiska sfagnowe (Sphagnal peat-bogs) Torfowiska niskie (Low-moors) N Wns A 5,6 3,8 4,2 3,5 3,3 4,8 3,5 5,7 12,5 8,7 12,0 16,0 3,0 2,7 2,0 2,6 1,9 2,7 3,8 1,7 Wns B 6,5 3,8 3,2 3,6 3,5 5,1 4,1 4,0 2,0 2,4 3,0 4,0 4,6 4,4 2,8 4,0 2,4 3,5 4,6 3,6 Wni A 3,5 3,6 6,5 4,0 2,4 3,6 3,8 5,0 15,8 13,2 12,8 16,0 2,7 3,0 1,8 2,3 1,6 1,8 2,3 1,5 Wni B 4,3 4,2 3,1 5,1 3,6 7,3 3,3 3,6 2,0 3,6 2,8 4,0 4,3 5,3 2,0 3,3 1,8 2,5 2,3 2,2 Wskaźniki naturalności torfowisk sfagnowych oraz niskich, w oparciu o larwy Odonata ( A - obliczane wg wskaźnika dla torfowisk sfagnowych, B - dla torfowisk niskich). N - liczba gatunków. (Czachorowski i Buczyński 1999)

9 Przykład 2. chruściki (specyficzność) Torfowiska sfagnowe Torfowiska niskie a N Wns A 3,4 2,8 5,1 6,0 2,0 4,0 2,5 16 3,0 1,0 4,0 1,0 1,6 1,0 3,7 3,0 1,0 4,0 Wns B 1,3 5,0 2,6 8,5 7,2 2,0 1,5 1,0 4,0 1,0 1,0 4,0 1,6 16 7,9 7,2 2,5 2,0 Wns - Odonata + Trichoptera 3,4 3,2 4,0 5,8 4,9 3,2 3,2 3,7 5,6 5,5 2,0 Wskaźnik naturalności jakościowy (Wns) w oparciu o larwy Trichoptera, ( A - obliczane wg wskaźnika dla torfowisk sfagnowych, B - dla torfowisk niskich). N - liczba gatunków. (Czachorowski i Buczyński 1999)

10 WaŜki torfowisk, Czechy, ph, (wg. A. Dolny 2003) Wskaźnik naturalności Liczba gatunków Dolny 2003

11 m n.p.m WaŜki torfowisk, Czechy Wskaźnik naturalności Liczba gatunków Dolny 2003

12 Powierzchnia, WaŜki torfowisk, Czechy Wskaźnik naturalności Liczba gatunków Dolny 2003

13 Wiek, WaŜki torfowisk, Czechy Wskaźnik naturalności Liczba gatunków Dolny 2003

14 WaŜki torfowisk, Czechy, Dolny 2003 Wskaźnik naturalności Liczba gatunków Dolny 2003

15 Inne przykłady Chruściki źródeł Polski (Czachorowski 1999) Jeziorność chruścików Polski (Czachorowski 1998) Drawieński Park Krajobrazowy (Czachorowski 1998) Park Krajobrazowy Lasy Janowskie (Czachorowski et al. 2000) Kazimierski Park Krajobrazowy (Buczyński et al. 2003) Dane niepublikowane (krajobrazy kulturowe)

16 Lasy Janowskie (Trichoptera) Źródła Wns od 1.5 do 4.5, Wni od 1.3 do 5.2 Torfowiska Wns od 2 do 4.2,Wni od 7.2 do 16 Rzeki i strumienie Wns 10.8, Wni 10 Wg Czachorowski et al. 2000

17 Kazimierski P.K. (Buczyński et al. 2003) (wydajność, drzewa, antropopresja) Parchatka uboga i zmieniona fauna, silna antropopresja (Wze=1, Win=1); Kazimierz Dolny uboga fauna ale naturalna (Wns=10, Wni=14); mało wydajne źródła. Rogów sporo chrząszczy; (Wns=9, Wni=6,29); mała antropopresja; średnia wydajność. Stary Stok średnio duŝo chruścików; (Wns=5, Wni=4,94); (strumień zanieczyszczony przez bydło; mała wydajność). Wąwolnica, Mareczki, Witoszyn, Rzeczyca duŝo chruścików, wodopójek: Wns=4,6, Wni=12,7 (stanowisko 1); Wns=7,38 Wni=4,98 (2); Wns=5,33 Wni=2,77 (4); Wne=2,14 Wni=2,04 (5).

18 Rz. Wałsza, górny odcinek i dopływy (dane: , Czachorowski i Lugowska, npub.) stanowiska Wskaźnik naturalności, strumienie Wns 8,7 9,0 9,1 11,5 6,7 14,0 2,0 8,5 11,1 7,9 Wni 10,9 8,7 10,0 14,0 4,0 14,0 2,0 14,5 8,4 5,5 Wskaźnik naturalności, rzeki Wns 4,7 5,5 7,5 3,1 1,0 3,0 1,0 11,3 4,42 12,0 Wni 5,5 7,2 7,6 2,13 1,0 3,62 1,0 3,52 4,19 13,3

19 Wady i zalety Wns i Wni + mała liczba prób + pozwala ocenić stan ekologiczny zbiornika (krajobrazu), + niewraŝliwe na regionalizm? + uwidacznia aspekty dawnej antropopresji - ogranicza dokładność metody w przypadku wykorzystanie tylko jednej grupy - przeszkodą moŝe być brak specjalisty do oznaczania materiału (konieczna współpraca) - Naturalność czy specyficzność?

20 Wskaźniki oparte na czerwonych listach zwierząt RES - Wskaźnik cenności (prosty) RED - Wskaźnik cenności biocenoz REB - Wskaźnik cenności biocenoz dla ochrony bioróŝnorodności (Czachorowski, Pakulnicka i Szczepański 2004)

21 RES Wskaźnik bazuje na listach gatunków specjalnej troski : RES = s n 100% RES Wskaźnik cenności (wartości teoretyczne od 0 do 100%), gdzie s liczba gatunków specjalnej troski, n liczba wszystkich gatunków.

22 RED Kolejną propozycją jest wykorzystanie wskaźnika, opierającego się na czerwonych listach zwierząt ginących i zagroŝonych wyginięciem RED = s Thi i= 1 RED = LOC Thi s i= 1 RED wskaźnik waloryzacji biocenoz w oparciu o czerwona listę, RED LOC w oparciu o lokalną czerwoną listę, Th współczynnik zagroŝenia gatunku: DD 1, gatunki niŝszego ryzyka (LR, LC, NT) 2, gatunki zagroŝone: VU -3, EN 4, CR 5, EX? 6

23 REB REB s = i= 1 Th n i REBp = s i= 1 Th 6n i 100% REB wskaźnik cenności biocenoz dla ochrony bioróŝnorodności, REBp wskaźnik cenności biocenoz dla ochrony bioróŝnorodności w ujęciu procentowym, n liczba wszystkich uwzględnionych gatunków (występujących na danym obszarze), s - liczba gatunków z czerwonej listy, Th współczynnik zagroŝenia gatunku w oparciu o czerwona listę: DD 1, gatunki niŝszego ryzyka (LR, LC, NT) 2, gatunki zagroŝone: VU -3, EN 4, CR 5, EX? - 6.

24 obszar chroniony RED = Thi i= 1 Suwalski PK Rez. Przełom Osławy pod Duszatynem PK Wzgórz Dylewskich Mazurski P.K. PK Pojezierza Iławskiego Rez. Jez. Kośno PK Lasy Janowskie Rez. Czarnej i Białej Wisełki Rez. "Siedem Wysp" Sierakowski PK Las Warmiński Kazimierski PK ŁomŜyński PK Doliny Narwi Łuk MuŜakowa Krzczonowski PK Tucholski PK Brudzeński PK Wigierski PN Tatrzański PN Świętokrzyski Słowiński PN Roztoczański PN Poleski PN Pieniński PN Ojcowski PN Narwiański PN Magurski PN Karkonowski PN PN Gór Stołowych Gorczański PN Drawieński PN PN Borów Tucholskich Bieszczadzki PN Biebrzański PN Bałowieski PN Babiogórski PN s wartośc wskaźnika RED

25 obszar chroniony REB s i= = 1 Th n Suwalski PK Rez. Przełom Osławy pod Duszatynem PK Wzgórz Dylewskich Mazurski P.K. PK Pojezierza Iławskiego Rez. Jez. Kośno PK Lasy Janowskie Rez. Czarnej i Białej Wisełki Rez. "Siedem Wysp" Sierakowski PK Las Warmiński Kazimierski PK ŁomŜyński PK Doliny Narwi Łuk MuŜakowa Krzczonowski PK Tucholski PK Brudzeński PK Wigierski PN Tatrzański PN Świętokrzyski Słowiński PN Roztoczański PN Poleski PN Pieniński PN Ojcowski PN Narwiański PN Magurski PN Karkonowski PN PN Gór Stołowych Gorczański PN Drawieński PN PN Borów Tucholskich Bieszczadzki PN Biebrzański PN Bałowieski PN Babiogórski PN i 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 wartośc wskaźnika REB

26 RED = s Thi i= 1 wg Pakulnickiej Łuk MuŜakowa Narwiański Park Narodowy Ojcowski Park Narodowy Puszcza Białowieska Karkonosze i Góry Izerskie obszar chroniony Karkonosze Puszcza Białowieska Brudzeński Park Krajobrazowy Krzczonowski Park Krajobrazowy rezerwat "Torfowiska wiszące nad jeziorem Jaczno" Kazimierski Park Krajobrazowy Poleski Park Narodowy ŁomŜyński Park Krajobrazowy wartośc wskaźnika RED

27 REB s Th i wg Pakulnickiej i= = 1 n Łuk MuŜakowa Narwiański Park Narodowy Ojcowski Park Narodowy Puszcza Białowieska Karkonosze i Góry Izerskie obszar chroniony Karkonosze Puszcza Białowieska Brudzeński Park Krajobrazowy Krzczonowski Park Krajobrazowy rezerwat "Torfowiska wiszące nad jeziorem Jaczno" Kazimierski Park Krajobrazowy Poleski Park Narodowy ŁomŜyński Park Krajobrazowy 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 wartośc wskaźnika REB

28 Przykład Wartości wskaźnika RED dla badanych obszarów wartość wskaźnika Puszcza Białowieska Brudzeński Park Krajobrazowy 50 0 Trichoptera Lepidoptera Coleoptera aquatica Plecoptera Odonata Ephemeroptera

29 Przykład Wartości wskaźnika REB dla badanych obszarów wartość wskaźnika Owady wodne Puszcza Białowieska Brudzeński Park Krajobrazowy 5 0 Trichoptera Lepidoptera Coleoptera aquatica Plecoptera Odonata Ephemeroptera

30 Przykład Dla całości entomofauny badanych terenów wskaźnik RED i REB przybierały następujące wartości odpowiednio dla badanych obszarów: Puszcza Białowieska - RED=347; REBp=2,99% Brudzeński Park Krajobrazowy - RED=28; REBp=2,86% Indykacyjne znaczenie róŝnych grup (ze względu na inne siedliska)

31 Zalety i wady wskaźnika RED + MoŜliwość porównania róŝnych obszarów + Brak konieczności wyznaczenia dokładnych wartości wskaźnika znaczenia ekologicznego dla kaŝdego gatunku i kaŝdego typu siedliska + Łatwość obliczeń - Powielanie błędów znajdujących się w czerwonych listach - ZaleŜność wyników od stopnia poznania fauny danego obszaru

32 Perspektywy prace nad modyfikacjami, usprawnieniem i przetestowaniem moŝliwości wskaźnika nadal trwają Opracować wskaźniki specyficzności (naturalności?) dla róŝnych typów wód warto sprawdzić wskaźniki na innych grupach i w róŝnych regionach oraz porównać z juŝ funkcjonującymi: czy wskaźnik daje sensowne informacje? prace nad udoskonaleniem formuły wskaźnika prace nad skalą współczynnika zagroŝenia gatunku

33 Perspektywy Lepsze poznanie ekologii hydrobiontów z uwzględnieniem zróŝnicowania regionalnego (góry, niziny, zachodnia, wschodnia Polska np. Halesus digitatus, H. radatus) Dopracowanie Wze dla wszystkich typów zbiorników: Trichoptera, Odonata

34 Perspektywy Opracowanie Wze dla: Coleoptera Heteroptera Ephemeroptera Plecoptera itd.

35 Perspektywy badawcze Skład gatunkowy i charakterystyki ekologicznego rozmieszczenia makrobentosu w róŝnych regionach Prace inwentaryzacyjne (potrzeba danych!) Uogólnienia ekologiczne (potrzebna teoria i modele)

36 Perspektywy propozycje modyfikacji wskaźników, np. : Th REDa = s a gdzie a liczebność gatunku ( 1 bardzo rzadki, 2 rzadki, 3- nieliczny, 4 częsty, 5- pospolity i bardzo liczny), s- liczba gatunków

37 Inne moŝliwe modyfikacje Inne wartości dla stopnia zagroŝenia (skala geometryczna, logarytmiczna itd.) nadanie większej waŝności gatunkom zagroŝonym

38 Perspektywy współpracy Ocena stanu ekologicznego zbiorników wodnych: Źródliska Rzeki Jeziora Zbiorniki antropogeniczne (silnie zmodyfikowane), zbiorniki miejskie

39 Perspektywy współpracy Współpraca z WIOŚ: Indeksy biotyczne (chruściki w randze rodziny) Dla tych samych odcinków wskaźniki naturalności (oznaczenie do gatunku) porównać

40 Perspektywy współpracy Podejmę się oznaczenia Trichoptera (lub pomogę nauczyć się grupy) Wspólne publikacje Weryfikacja nowego wskaźnika (oryginalny i być moŝe uniwersalny bez błędu regionalizmu!) Innowacyjna polska propozycja?

41 Dziękuję za uwagę Stanisław Czachorowski Katedra Ekologii i Ochrony Środowiska, Plac Łódzki 3, Olsztyn