Autor: Bogna Stolc Klasa: II b Opiekun: Hanna Szarafińska Szkoła: III Liceum Ogólnokształcące im. Bohaterów Westerplatte w Gdańsku

Transkrypt

1 Tytuł: Badanie czystości wód jeziora Rzuno (Dziemiany) za pomocą Makrofitowego Indeksu Stanu Ekologicznego (ESMI) i porównanie do stanu ekologicznego sprzed wybudowania gminnej oczyszczalni ścieków Autor: Bogna Stolc Klasa: II b Opiekun: Hanna Szarafińska Szkoła: III Liceum Ogólnokształcące im. Bohaterów Westerplatte w Gdańsku 0

2 Streszczenie Celem pracy badawczej była ocena stanu ekologicznego jeziora Rzuno znajdującego się w Dziemianach w województwie pomorskim i porównanie z poziomem zanieczyszczenia przed uruchomieniem oczyszczalni ścieków w gminie Dziemiany w 2001 roku. Posłużyłam się metodą Makrofitowego Indeksu Stanu Ekologicznego (ESMI), którą oparłam na obserwacjach prowadzonych w transektach. Badania prowadziłam w sierpniu i wrześniu 2014 roku. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdziłam, że stan jeziora jest dobry, a w porównaniu z badaniami chemicznymi z lat 1998 i 2001 jakość wód poprawiła się. Wstęp Wody powierzchniowe poddawane są ciągłej antropopresji. Przykładem tego jest jezioro Rzuno w Dziemianach, które latami było degradowane poprzez nielegalne zrzuty odpadów komunalnych [13]. W roku 1996 rozpoczęto realizację inwestycji Oczyszczalnia ścieków z kanalizacją sanitarną w Dziemianach, a w 2001 uruchomiono gminną oczyszczalnię [7], wskutek czego ograniczono zanieczyszczanie jeziora. Moje badania miały na celu ocenienie stanu ekologicznego wód i oszacowanie, czy w ciągu 13 lat uległ poprawie. Wyniki mogą obrazować tempo samooczyszczanie się naturalnych zbiorników wodnych, jak również ukazywać znaczenie inwestycji kanalizacyjnych dla ekologicznej kondycji jezior. Wykorzystałam metodę opierającą się na makrofitoindykacji, która do tej pory nie została użyta w badaniu jeziora Rzuno. Materiały i metody Rzuno (Rys. 1) jest jeziorem rynnowym i bezodpływowym, położonym w gminie Dziemiany, powiecie kościerskim województwa pomorskiego [ ] [12]. Szacunkowa maksymalna głębokość to 24m. Powierzchnia to 34,8ha, linia brzegowa wynosi 4130m [13]. Las obejmuje linię brzegową w ok. 70%. Resztę zajmuje łąka, znajduje się tu również kąpielisko, w południowej części blisko brzegu położone są bloki, domy mieszkalne i domki letniskowe, natomiast na północy znajduje się małe pole uprawne. Do badania jeziora wykorzystałam Makrofitowy Indeks Stanu Ekologicznego (Ecological State Macrophyte Index) [1]. H wskaźnik zróżnicowania fitocenotycznego H max maksymalne zróżnicowanie fitocenotyczne [ ( )] ( ) Z wskaźnik zasiedlenia N 1 powierzchnia fitolitoralu przyjęta za 100% N 2 powierzchnia fitolitoralu (ha) n i powierzchnia płatów konkretnego zbiorowiska roślinnego wyrażona w procentach ogólnej powierzchni fitolitoralu S liczba zbiorowisk roślinnych w fitolitoralu P powierzchnia jeziora (ha) izob. 2,5 powierzchnia wody ograniczona izobatą 2,5m obliczona za pomocą programu komputerowego AutoCad i mapy batymetrycznej 1

3 Stan jeziora ustaliłam poprzez porównanie wartości ESMI do tabeli dla jezior niestratyfikowanych (uwarstwionych termicznie; w których woda nie miesza się), którym najprawdopodobniej jest Rzuno ze względu na swoją głębokość [9]. Lp. Tab.1. Klasyfikacja jakości wód według wskaźnika ESMI[1] Grupa stanu ekologicznego Wartość makrofitowego wskaźnika stanu ekologicznego jezior 1 bardzo dobry 1,000-0,700 2 dobry 0,699-0,300 3 umiarkowany 0,299-0,100 4 słaby 0,099-0,050 5 zły 0,049-0,000 Dane potrzebne do obliczenia wskaźnika ESMI uzyskałam badając roślinność w transektach. Ich minimalną liczbę wyliczyłam ze wzoru opracowanego przez S. Jensena [1] : ( ) MLT minimalna liczba transektów wyznaczonych dla określonej powierzchni jeziora L długość linii brzegowej w kilometrach P powierzchnia jeziora w kilometrach kwadratowych T min najmniejsza liczba transektów dla danej klasy wielkości jeziora odczytana z tabeli P min dolna granica powierzchni dla danej klasy jeziora odczytana z tabeli Tab. 2. Minimalna liczba transektów dla jezior o określonej klasie wielkości i powierzchni [1] Klasa wielkości jezior Powierzchnia [km] Minimalna Liczba Transektów I -II <0,20 2 III 0,20-0,39 2 IV 0,40-0,79 4 V 0,80-1,59 6 VI 1,60-3,19 8 VII 3,20-6,39 10 VIII 6,40-12,79 12 IX 12,80-25,59 14 X 25,60-51,19 16 XI 51,20-102,39 18 Przy pomocy echosondy oraz kotwiczki [9] oszacowałam maksymalną głębokość występowania roślin w poszczególnych transektach. Te dane wraz z szacowanym procentowym pokryciem transektu przez makrofity pozwoliły mi przy pomocy programu AutoCad oraz mapy batymetrycznej jeziora (Rys.1.) wyliczyć przybliżoną powierzchnię fitolitoralu (powierzchnię jeziora do izobaty wyznaczającej średnią głębokość występowania roślin pomnożyłam przez średnie procentowe pokrywanie) [1]. 2

4 Następnym krokiem było zbadanie transektów pod względem bioróżnorodności i poziomu zasiedlenia. Badania wykonałam w sierpniu i wrześniu 2014 roku. Na każdym z wyznaczonych miejsc wyławiałam i rozpoznawałam zbiorowiska roślinne na podstawie gatunków charakterystycznych przy pomocy klucza do identyfikacji makrofitów i przewodnika do oznaczania zbiorowisk roślinnych [3,5,10] oraz opisywałam stopień pokrycia dla każdej fitocenozy za pomocą kombinowanej skali Brauna-Blanqueta [1] : Tab. 3. Średnie procentowe pokrywanie w przeliczeniu na stopnie w skali Brauna-Blanqueta [1] Szacowany procent pokrycia badanego transektu przez daną fitocenozę (%) Stopień w skali Brauna- Blanqueta Średnie procentowe pokrywanie (%) , ,5 <0,1 r 0,05 Następnie uśredniłam procentowe pokrywanie poszczególnych fitocenoz ze wszystkich transektów otrzymując powierzchnie płatów konkretnych zbiorowisk roślinnych (n i ) [1]. Wyniki Minimalna liczba transektów dla jeziora Rzuno według wzoru Jensena to 7. Transekty o długości 30m umiejscowiłam we wskazanych na mapie miejscach. Rys.1. Mapa batymetryczna jeziora Rzuno z wyznaczonymi transektami [13] Uwzględniłam przy tym ukształtowanie dna oraz brzegu i sposób zagospodarowania zlewni jeziora [1]. 3

5 W sumie zidentyfikowałam 19 zbiorowisk roślinnych. Tab. 4. Szacowane procentowe pokrycie transektu, maksymalna głębokość występowania transektów, liczba fitocenoz w transekcie dla jeziora Rzuno, sierpień-wrzesień 2014 Numer transektu Średnia Szacowane procentowe pokrycie transektu przez rośliny [%] Maksymalna głębokość występowania roślin [m] ,5 4,5 4,3 6,0 5,0 4,5 5,0 5,0 Liczba fitocenoz w transekcie Lp. Tab. 5. Średnie procentowe pokrywanie dla poszczególnych zbiorowisk roślinnych Szacowany procent powierzchni transektu przez zbiorowiska Zespoły roślinne roślinne po przeliczeniu ze skali Brauna-Blanqueta [%] Średnia 1 Phragmitetum australis ,0 2 Charetum tomentosae ,0 3 Myriophylletum spicati ,5 4 Ranunculetum circinati ,5 5 Potametum natantis ,0 6 Polygonetum natantis ,0 7 Charetum asperae ,0 8 Fontinaletum antipyreticae ,0 9 Typhetum latifoliae ,5 10 Hydrocharitetum morsus-ranae ,0 11 Myriophylletum verticillat ,0 12 Typhetum angustifoliae ,5 13 Stratiotetum aloidis ,5 14 Charetum rudis ,0 15 Potametum perfoliati ,0 16 Elodeetum canadensis ,0 17 Equisetetum fluviatilis ,0 18 Scirpetum lacustris ,5 19 Acoretum calami ,0 Tab. 6. Fizyczna i ekologiczna charakterystyka jeziora Rzuno Powierzchnia jeziora [ha] 34,80 Powierzchnia wody ograniczona izobatą 2,5m (izob 2,5) [ha] 7,93 Powierzchnia fitolitoralu [ha] 11,37 Wskaźnik zasiedlenia (Z) 1,43 Liczba zbiorowisk roślinnych w fitolitoralu 19 Wskaźnik zróżnicowania fitocenotycznego (H) 2,38 Maksymalne zróżnicowanie fitocenotyczne (H.max) 2,94 ESMI 0,696 4

6 Dyskusja ESMI, jako metoda makrofitoindykacji stosowana m.in. w Polsce, opiera się na badaniu zbiorowisk a nie pojedynczych gatunków. Zbiorowiska dają lepszą charakterystykę środowiska, ponieważ tolerują węższe zakresy zmienności, są zatem bardziej czułymi bioindykatorami [1]. ESMI odpowiada założeniom Ramowej Dyrektywy Wodnej (2000/60/WE), która uznaje badania kondycji biocenoz za najlepszy wskaźnik stanu ekologicznego [4]. Wieloletnie badania wykazały, że metody te dają precyzyjny i powtarzalny wynik. [10] Sama wartość wskaźnika ESMI wyniosła 0,696, co dla jezior niestratyfikowanych, jakim jest Rzuno, oznacza dobry stan wód i jest blisko granicy z wartością dla stanu bardzo dobrego [1][tab. 1]. W transektach zidentyfikowałam 19 zbiorowisk roślinnych (tab.5.). Oczywiście istnieje duże prawdopodobieństwo, że przy tej metodzie część zbiorowisk została pominięta, mimo przemyślanego rozmieszczenia transektów [2]. Drugim problemem jest wątpliwość w oznaczaniu gatunków ramienic (Characeae), które wykazują duże podobieństwo międzygatunkowe, jak również zmienność morfologiczną w obrębie jednego gatunku [5]. Ramienice stanowiły 19% wszystkich makrofitów (tab.5.). Ich obfitość można uznać za dobry znak, gdyż powszechnie są uznawane za bioindykatory wód o dobrym stanie ekologicznym [5]. Zauważyłam, że w południowej części jeziora (nie tylko w wyznaczonym transekcie) występowała uboższa bioróżnorodność, fitolitoral w tym miejscu został zdominowany przez wywłócznika kłosowego. Przyczyną może być sposób zagospodarowania brzegu. Duża liczba zabudowań i domki wypoczynkowe nie sprzyjają różnorodności fitocenotycznej. To miejsce było i jest najbardziej podejrzane pod kątem nielegalnych zrzutów ścieków i odpadów. Natomiast w miejscu oznaczonym liczbą 4 (Rys.1.), najdalej położonym od zabudowań, zidentyfikowałam większą liczbę fitocenoz na transekt, brak wywłócznika kłosowego oraz największą ilość ramienic. Jak można się spodziewać, linia brzegowa w tym miejscu zajęta jest przez las. To może oznaczać jak silny wpływ ma zagospodarowanie terenu na stan środowiska, lub też być dziełem przypadku czy charakterystyki dna. Szacuję, że stan wody z lat odpowiadał III-II klasie [6,11],. W czerwcu 2001 roku, jakość wody pobrana przy kąpielisku nie odpowiadała wymaganiom sanitarnym (przekroczona wartość BZT 5 ) [6]. W roku 2001 oddano do użytku gminną oczyszczalnię ścieków i kontynuowano prace nad kanalizacją. Wyniki z ostatnich badań chemicznych i biologicznych prowadzonych przez uczniów w związku z akcją Dziemiańskie Rzuno Wspólna Sprawa II w latach [13] oraz wartość wskaźnika ESMI na rok 2014 wskazuje stan wód na pograniczu II i I klasy. Należy jednak uwzględnić odmienny charakter badań, więc wniosek płynący z porównania wyników z lat oraz może być niedokładny. Mimo to, zmiana jest na tyle widoczna, że pozwala stwierdzić znaczną poprawę w jakości wód jeziora Rzuno. 5

7 Z pewnością zbudowanie oczyszczalni zastopowało proces degradacji jeziora przez ścieki. Natomiast poprawę stanu można przypisać procesowi samooczyszczania się środowiska. Ukazuje nam to, jak ograniczenie zanieczyszczeń jest ważne dla ochrony naturalnych zbiorników wodnych. W wypadku jeziora Rzuno inwestycje kanalizacyjne okazały się dobrą decyzją władz gminy Dziemiany ze względu na turystyczny charakter miejscowości czyste jezioro przyczynia się do większej liczby turystów. Przy opracowywaniu wyników badań bardzo przydatne okazały się programy komputerowe: arkusz kalkulacyjny Excel do wykonywania obliczeń i tabel oraz AutoCad, który usprawnił liczenie powierzchni fitolitoralu. Piśmiennictwo 1. CIECIERSKA H. (2008) Makrofity, jako wskaźniki stanu ekologicznego Olsztyn : Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego 2. GRZYBOWSKI M., ENDLER Z., JAWORSKA B. (2008) Stan ekologiczny oraz różnorodność fitocenotyczna makrofitów jeziora Pasłęk na pojezierzu olsztyńskim Zeszyty problemowe postępów nauk rolniczych 2008 z. 532: Katedra Ekologii Stosowanej, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie [ 3. MATUSZKIEWICZ W. (1984) Klucz do oznaczania zbiorowisk roślinnych Polski Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe 4. PANEK P. (2011) Wskaźniki biotyczne stosowane w monitoringu wód od czasu implementacji w Polsce Ramowej Dyrektywy Wodnej Przegląd Przyrodniczy XXII, 3 (2011): [ 5. PELECHATY M., PUKACZ M. (2008) Klucz do oznaczania gatunków ramienic (Characea) w rzekach i jeziorach Warszawa : Biblioteka Monitoringu Środowiska [ 6. POWIATOWA STACJA SANITARNO-EPIDEMIOLOGICZNA W KOŚCIERZYNIE (2001) Wyniki badań próbek wody z kąpieliska (Dziemiany) 7. SYNAK M. (2001) Sprawozdanie z realizacji zadań inwestycyjnych w 2001r. Urząd Gminy Dziemiany 8. SYNAK M. (2009) Informacje dotyczące realizacji zadań inwestycyjnych za rok 2009 Urząd Gminy Dziemiany 9. SZMEJA J. (2009) Przewodnik do badań roślinności wodnej Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego 10. SZOSTAKIEWICZ K., JUSIK S., ZGOŁA T. (2010) Klucz do oznaczania makrofitów dla potrzeb oceny stanu ekologicznego wód powierzchniowych Warszawa: Biblioteka Monitoringu Środowiska [ 11. TERENOWA STACJA SANITARNO_EPIDEMIOLOGICZNA W KOŚCIERZYNIE (1998) Wyniki bakteriologicznego badania wody (kąpielisko Dziemiany) 12. Wikipedia, Rzujno, dostęp: [ Dziemiańskie Rzuno Wspólna Sprawa II, dostęp: [ 6