ZESZYTY NAUKOWE UNIWERSYTETU SZCZECIŃSKIEGO NR 503 ACTA BIOLOGICA NR 14

Transkrypt

1 ZESZYTY NAUKOWE UNIWERSYTETU SZCZECIŃSKIEGO NR 503 ACTA BIOLOGICA NR ROBERT CZERNIAWSKI JÓZEF DOMAGAŁA PORÓWNANIE ZOOPLANKTONU KANAŁÓW ELEKTROWNI DOLNA ODRA Comparison of the zooplankton of channels in Dolna Odra power plant Słowa kluczowe: zooplankton, zbiorniki sztuczne, eutrofi zacja Key words: zooplankton, artifi cial water bodies, eutrophication 1. Wstęp Dolne odcinki dużych rzek lub ich odpływy ze zbiorników cechuje zwykle wysoki poziom trofii, co objawia się często wysoką liczebnością zooplanktonu i jego umiarkowanym zróżnicowaniem gatunkowym (Napiórkowski 2002). Dodatkowo stan ten może ulegać zmianom i szerokim wahaniom w wyniku działalności człowieka prowadzonej w obszarze zlewni. Wskutek zmian warunków fizycznych i chemicznych obfitość zooplanktonu, a szczególnie Rotatoria może osiągać kilka tysięcy osobników w 1 dm 3 (Klimowicz 1970, Kutikowa 1970, Voight, Koste 1978). Stosunkowo wysokie liczebności zooplanktonu stwierdzane są także w zbiornikach przy zakładach przemysłowych, w których temperatura wód jest zwykle wyższa niż wód naturalnych (Szlauer 1985, Czerniawski, Półgęsek 2005). Stan taki obserwuje się w kanale odprowadzającym wodę z Elektrowni Dolna Odra, gdzie notowana jest zwykle o temperatura 11 C wyższa niż w kanale doprowadzającym. Wysokich wartości zagęszczenia zwierząt planktonowych należało się spodziewać w kanale doprowadzającym

2 102 Robert Czerniawski, Józef Domagała wodę z Odry do elektrowni, a także w kanałach odprowadzających wodę pochłodniczą. Celem niniejszego opracowania jest określenie aktualnego stanu zooplanktonu w kontekście stosunków ilościowych, jak również jego podobieństwa gatunkowego oraz zbadanie wpływu elektrowni na populacje zooplanktonu kanałów i określenie stanu trofii na podstawie zależności jakościowych i ilościowych zwierząt planktonowych. 2. Materiał i metody badań Próby zooplanktonu pobierano na trzech stanowiskach. Pierwsze (st. 1 dopływ do elektrowni) znajdowało się przy sztucznie przekopanym kanale, doprowadzającym wodę z Odry do Elektrowni Dolna Odra. Stanowisko drugie (st. 2 zatoka) usytuowano przy wykopanym basenie, do którego elektrownia odprowadza wodę pochłodniczą. Natomiast stanowisko trzecie (st. 3 odpływ z elektrowni) znajdowało się przy sztucznie przekopanym kanale, odprowadzającym wodę z basenu do Odry. Stanowiska poboru prób zooplanktonu przedstawia rysunek 1. Badania prowadzono w wybranych miesiącach 2004 roku. Dotyczyły one składu gatunkowego wynoszonego zooplanktonu oraz jego zagęszczenia i biomasy. Próby ilościowe zooplanktonu pobierano za pomocą wiadra miarowego o objętości 6 dm 3. Na jedną próbę składały się trzy zaczerpnięcia tym wiadrem. W sumie pojedynczą próbę stanowił zooplankton odcedzony z 18 dm 3 wody. Materiał zagęszczano w siatce o wymiarze oczka 50 μm i konserwowano w 4% roztworze formaliny. Przy liczeniu organizmów uwzględniano stadia rozwojowe i jaja zwierząt. Niektóre bezpancerzykowe wrotki, których oznaczenie po utrwaleniu nie było możliwe, ujęto w grupę nieoznaczonych wrotków Rotatoria non det. Wyniki przeliczano na osobniki w 1 dm 3. W zależności od zagęszczenia zooplanktonu przeliczano całą próbę lub sprowadzano ją do objętości od 10 do 50 cm 3, z tego pobierano 1 cm 3 do komory i liczono. Czynność tą wykonywano co najmniej trzykrotnie. W kolejnych miesiącach mierzono długości 20 osobników każdego gatunku osobno stadia młodociane, dojrzałe osobniki i jaja. Dane z tych pomiarów posłużyły do obliczenia biomasy zooplanktonu w wypływach. Biomasę policzono na podstawie przeliczników długości i masy (Starmach 1955, Kosova 1961). Wyniki podano w mg dm 3.

3 Porównanie zooplanktonu kanałów Podobieństwo taksonomiczne pomiędzy stanowiskami obliczono według wzoru Marczewskiego i Steinhausa (Romanowicz 1998): S = W / A + B W gdzie: S prawdopodobieństwo statystyczne dwóch porównywanych ze sobą stanowisk, A liczba elementów dla zbioru A, B liczba elementów dla zbioru B, W liczba elementów wspólnych dla A i B. Stan troficzny wód oceniono na podstawie opracowanych przez Karabina (1985) zooplanktonowych wskaźników trofii. 3. Wyniki badań i dyskusja Ogólnie na wszystkich stanowiskach notowano ilości taksonów poszczególnych grup systematycznych występujące w podobnych proporcjach. Zdecydowanie jakościowo przeważały Rotatoria nad Crustacea (tabela 1 i 2). Układ taki jest typowy dla wód zeutrofizowanych, szczególnie tam, gdzie widoczny jest wpływ człowieka. Analizując frekwencję gatunków i grup na badanych stanowiskach stwierdzono, że Keratella cochlearis, drobne niezidentyfikowane wrotki i Nauplii Cyclopoida obecne były w większości prób, przez cały okres badań (tabela 1 i 2). Jest to również charakterystyczne dla wód zeutrofizowanych, w których inni autorzy notują przeważnie niewielkie formy zwierząt planktonowych (Jakubas 1996, Ejsmond-Karabin, Kuczyńska-Kippen 2001). Biorąc pod uwagę wartości wskaźników podobieństwa taksonomicznego oraz zróżnicowania taksonomicznego, można stwierdzić, że pomiędzy badanymi stanowiskami istniało stosunkowo duże podobieństwo gatunkowe, mieszczące się w granicach 0,55 0,58 (tabela 3). Najbardziej podobne do siebie pod względem jakościowym były stanowiska bezpośrednio ze sobą połączone, czyli 1 i 2 oraz 2 i 3, jednak podobieństwo pomiędzy kanałem doprowadzającymi a odprowadzającym należy uznać również za względnie wysokie. Można sądzić, że wartości podobieństwa mogłyby uzyskać inne wartości, ponieważ stanowisko nr 2 zatoka było miejscem, w którym przepływ wody okazał się najwolniejszy. Stwarzało to szanse rozmnażania i ucieczki dużych składników zooplanktonu, szczególnie skorupiaków, przed wciągającymi przez płynące wody prądami (Szlauer 1963, Ejsmont-Karabin, Węgleńska 1996). Przypuszczać także można,

4 104 Robert Czerniawski, Józef Domagała że liczba taksonów zooplanktonu zasiedlającego zatokę jest większa, ponieważ pobór prób w zatoce ograniczał się do jednego stanowiska, a jej szerokość w porównaniu z kanałem jest zdecydowanie większa. Dodatkowo warunki morfologiczne i fizyczne zatoki tworzą doskonałe miejsce do rozmnażania i rozwoju zooplanktonu. Innym powodem różnic była zapewne obecność żerującego narybku, gromadzącego się masowo w odpływie wody z zatoki oraz w samym kanale odprowadzającym. Ogólna liczebność zooplanktonu (Rotatoria i Crustacea) w badanych wodach wahała się w szerokich granicach, od 0,21 do 6414,48 osobn. dm 3 (tabele 4, 5, 6). Grupą organizmów decydującą o tych wartościach były Rotatoria, tworzące w miesiącach letnich w większości stanowisk ponad 90% liczebności zooplanktonu. W licznych przypadkach były to gatunki ubikwistyczne o dużej tolerancji w stosunku do czynników środowiska. Także Napiórkowski (2002) stwierdzał w Wiśle liczebności zooplanktonu przekraczające 6000 osobn. dm 3 ze zdecydowaną przewagą Rotatoria. W kanałach Elektrowni Dolna Odra gatunkami dominującymi były niewielkie Brachionus angularis i Keratella cochlearis, w obu przypadkach udział tych gatunków w liczebności zooplanktonu przekraczał nawet 70%. Są to gatunki, które Szlauer (1985) i Czerniawski (2005) notowali w dużych ilościach w stawach retencyjnych oczyszczalni ścieków Zakładów Chemicznych w Policach, charakteryzujących się wysokim stopniem trofii. Podobnie jak liczebność, także całkowita biomasa zooplanktonu charakteryzowała się dużym zróżnicowaniem, od 0,0021 do 5,1462 mg dm 3 (tabele 4, 5, 6). Wysokie wartości liczebności Rotatoria przełożyły się również na ich dominację wagową. Przypuszczać należy, że wartości zagęszczenia i biomasy zooplanktonu na stanowiskach niebędących pod wpływem działania nurtu rzeki są wyższe, ponieważ próby pobierano z przypowierzchniowych warstw wody podczas dnia, a ogólnie wiadomo, że w ciągu dnia zooplankton wędruje w głębsze partie zbiorników. Potwierdzają ten fakt liczne badania nad pionowym rozmieszczeniem tej grupy zwierząt w ciągu doby (Szlauer 1960, Patalas 1963). Opracowane przez Karabina (1985) grupy ekologiczne Rotatoria i Crustacea, jak też inne wybrane parametry struktury zooplanktonu posłużyły do biologicznej oceny stanu trofii badanych wód. Stosunkowo wysokie wartości wskaźników podobieństwa pomiędzy badanymi stanowiskami wskazują na postępującą trofię. Wszystkie stanowiska charakteryzowały się współwystępowaniem form wskaźnikowych niskiej i wysokiej trofii, jednak z wyraźnie wyż-

5 Porównanie zooplanktonu kanałów szym udziałem liczebności i biomasy gatunków charakterystycznych dla trofii wysokiej. Jest to głównie wynikiem licznego występowania małych gatunków Rotatoria. Udział formy tecta w ogólnej liczebności Keratella cochlearis na każdym stanowisku przekraczał 30%, co wskazuje na stan eutrofii. Również w obrębie Crustacea przeważały gatunki małe oraz stadia rozwojowe Copepoda. Chociaż żyzność badanych wód była wysoka, znikome były ilości większych gatunków skorupiaków z rodzajów: Daphnia, Acanthocyclops, Eudiaptomus, Mesocyslops, Thermocyclops. Niski udział większych składników zooplanktonu może być również związany z żerowaniem narybku na analizowanych stanowiskach. Jako wskaźnik stanu trofii przyjęto też wzajemne relacje biomas obu grup ekologicznych wyrażone udziałem drugiej grupy ekologicznej w łącznej biomasie obu grup. Wartość biomasy zooplanktonu na wszystkich stanowiskach, szczególnie w okresach letnich, zależała przede wszystkim od biomasy Rotatoria. Udział taksonów Rotatoria zaliczanych do drugiej grupy ekologicznej, w łącznej biomasie obu grup, w sierpniu 2004 wynosił: st. nr 1 99,8%, st. nr 2 98,2%, st. nr 3 99,6%, co jest charakterystyczne dla wód silnie zeutrofizowanych. Rozpatrując stosunki ilościowe i jakościowe zooplanktonu można uznać, że badane punkty różniły się między sobą jedynie liczebnością i biomasą zwierząt planktonowych, co mogło być spowodowane intensywnością żerowania narybku na poszczególnych stanowiskach, a odpływy zbiorników stojących, do których można zaliczyć stanowisko trzecie, stanowią miejsca, gdzie obserwuje się znaczne ilości żerujących na zooplanktonie ryb (Szlauer 1974, Czerniawski 2004). Również wartości zooplanktonowych wskaźników trofii wskazują na podobny stan badanych stanowisk. Reasumując można stwierdzić, że zmiany w zooplanktonie pomiędzy stanowiskami spowodowane są warunkami biologicznymi i brak jest istotnego wpływu Elektrowni Dolna Odra na stan populacji zwierząt planktonowych poniżej miejsca zrzutu wód pochłodniczych. 4. Wnioski 1. W miesiącach letnich notowano zdecydowanie wyższą liczbę taksonów. 2. Liczebności Rotatoria osiągały bardzo wysokie wartości, przekraczając nawet 6000 osobn. dm Skład jakościowy i ilościowy zooplanktonu na większości badanych stanowisk był typowy dla wód o wysokim stopniu trofii.

6 106 Robert Czerniawski, Józef Domagała 4. Podobieństwo gatunkowe pomiędzy badanymi stanowiskami było stosunkowo wysokie. 5. Ilościowe różnice zooplanktonu spowodowane były prawdopodobnie obecnością żerującego narybku. 6. Nie zaobserwowano istotnego wpływu zrzucanych przez elektrownię wód pochłodniczych na populację zooplanktonu. st. 3 Odra Regalica st. 2 zrzut wody pochłodniczej st. 1 Ryc. 1. Lokalizacja stanowisk poboru prób zooplanktonu. Fig. 1. Location of sites of zooplankton sampling

7 Porównanie zooplanktonu kanałów Tabela1. Skład jakościowy i frekwencja Rotatoria na stanowiskach: 1, 2, 3 Table. 1. Qualitative composition and attendance of Rotatoria in sites: 1, 2, 3 Takson st. 1 st. 2 st. 3 Asplanchna sp. Anuraeopsis fi ssa Brachionus angularis Brachionus bidentata Brachionus calycifl orus Brachionus calycifl orus dorcas Brachionus nilsoni Brachionus quadridentatus Brachionus rubens Brachionus urceus Brachionus variabilis Conochilus sp. Cephalodella sp. Filinia longiseta Kellicotia longispina Keratella cochlearis cochlearis Keratella cochlearis tecta Keratella quadrata Keratella valga Lecane sp. Mytylina sp. Notholca squamula Polyarthra dolichoptera Polyarhra major Polyarthra sp. Pompholy sulcata Synchaeta sp. Trichocerca capucina Trichocerca cylindrica Trichocerca pusilla Trichocerca rousseleti Trichocerca sp. Rotatoria non det. jaja Rotatoria 20 0% 40 20% 40 60% 60 80% %

8 108 Robert Czerniawski, Józef Domagała Tabela 2. Skład jakościowy i frekwencja Crustacea oraz larw Chironomidae i Ostracoda na stanowiskach: 1, 2, 3 Table. 2. Qualitative composition and attendance of Crustacea, Chironomids larva and Ostracoda in sites: 1, 2, 3 st. 1 st. 2 st. 3 Nauplius Cyclopoida Kopepodit Cyclopoida Acanthocyclops robustus Eudiaptomus graciclis Alona costata Alona quadrangularis Alona juv. Alonella nana Bosmina coregoni Bosmina longirostris Bosmina juv. Ceriodaphnia quadrangula Ceriodaphnia juv. Chydorus gibbus Chydorus sphaericus Chydorus juv. Daphnia cucullata Daphnia juv. Diaphanosoma brachyurum Peracantha truncata Pleurous trigonellus Rhynhotalona rostrata Scapholeberis mucronata Larwy Chironomidae Ostracoda 20 0% 40 20% 40 60% 60 80% % Tabela 3. Podobieństwo taksonomiczne zooplanktonu pomiędzy badanymi stanowiskami Table. 3. Taonomic similarity of zooplankton between all sites st. 1 st. 2 st. 2 0,58 st. 3 0,55 0,58

9 Porównanie zooplanktonu kanałów Tabela 4. Liczebność [osobn. dm 3 ] oraz biomasa [mg dm 3 ] zooplanktonu na stanowisku nr 1 dopływie w 2004 roku Table. 4. Abundance [ind. L] and biomass [mg L] of zooplankton in site 1 in 2004 Takson Średnia osobn. dm 3 mg dm 3 osobn. dm 3 mg dm 3 Rotatoria 6,52 96,46 221, ,66 0,15 0, ,74 Copepoda 0,16 4,15 0,69 19,44 0,05 4,08 Cladocera 0,36 38,16 1,38 6,65 Ogółem 7,04 138,77 222, ,48 0,25 0, ,48 Rotatoria 0,0111 0,0732 0,3128 4,9899 0,0003 0,0032 0,8984 Copepoda 0,0002 0,0107 0,0004 0,0288 0,0079 0,008 Cladocera 0,0025 0,472 0,0142 0,0815 Ogółem 0,0144 0,5602 0,318 5,1462 0,0158 0,0034 1,0176 Tabela 5. Liczebność [osobn. dm 3 ] oraz biomasa [mg dm 3 ] zooplanktonu na stanowisku nr 2 zatoce w 2004 roku Table. 5. Abundance [ind. L] and biomass [mg L] of zooplankton in site 2 in 2004 Takson 8.01 dno* 8.01 pow.** Średnia Rotatoria 0,9 0,96 80,45 8,68 177, ,29 0,32 0,05 213,29 Copepoda 0,05 1,38 0,10 0,69 6,93 0,05 0,05 1,16 Cladocera 0,1 11,78 0,21 9,01 1,38 0,16 2,83 ogółem 7,22 1,34 93,61 9,04 187, ,60 0,42 0,26 218,11 Rotatoria 0,0015 0,0027 0,1118 0,0072 0,2672 1,7367 0,0024 0,0001 0,2662 Copepoda 0,0001 0,0029 0,0002 0,001 0,0113 0,0001 0,0001 0,002 Cladocera 0,0040 0,1126 0,0020 0,2205 0,0152 0,0070 0,0452 Ogółem 0,0615 0,0058 0,2339 0,0103 0,4994 1,8097 0,0081 0,0072 0,3295 * warstwa naddenna ** warstwa przypowierzchniowa Tabela 5. Liczebność [osobn. dm 3 ] oraz biomasa [mg dm 3 ] zooplanktonu na stanowisku nr 3 odpływie w 2004 roku Table. 5. Abundance [ind. L] and biomass [mg L] of zooplankton in site 3 in 2004 Takson Średnia osobn. dm 3 mg dm 3 Rotatoria 0,99 13,04 30, ,90 0,21 783,59 Copepoda 0,21 0,16 1,38 6,93 0,10 1,76 Cladocera 0,08 1,37 0,60 6,92 1,79 ogółem 1,29 14,57 32, ,75 0,31 787,14 Rotatoria 0, ,0087 0,0226 2,4415 0,0018 0,4953 Copepoda 0,0006 0,0005 0,0026 0,0104 0,0002 0,0038 Cladocera 0,0019 0,0165 0,0027 0,0719 0,0186 Ogółem 0,0078 0,0309 0,0299 2,6928 0,0021 0,5527

10 110 Robert Czerniawski, Józef Domagała BIBLIOGRAFIA Czerniawski R., 2004: Zooplankton eported from Lake Adamowo. Zoologica Poloniae, 49, 1 4, s Czerniawski R., 2005: Zooplankton wynoszony z naturalnych i sztucznych zbiorników i możliwości jego wykorzystania do podchowu wylęgu troci wędrownej (Salmo trutta m. trutta L. 1758). Wydział Nauk o Żywności i Rybactwa, Akademia Rolnicza w Szczecinie. Czerniawski R., Półgęsek M., 2005: Zooplankton naturalnych i sztucznych zbiorników wodnych oraz perspektywy jego wykorzystania do podchowu narybku. Komunikaty Rybackie, 2, s Ejsmont Karabin J., Kuczyńska Kippen N., 2001: Urban rotifers: structure and densities of rotifer communities in water bodies of the Poznań agglomeration area (western Poland). Hydrobiologia, 446/447, s Ejsmont Karabin J., Węgleńska T., 1996: Przemiany struktury zooplanktonu w strefach przejściowych rzeka jezioro rzeka (System rzeki Krutyni, Pojezierze Mazurskie). Funkcjonowanie systemów rzeczno jeziornych w krajobrazie pojeziernym: Rzeka Krutynia (Pojezierze Mazurskie). Zeszyty Naukowe Komitetu Człowiek i Środowisko, 13, s Jakubas M., 1996: Effects of diversifi ed pond carp culture. 5. Comparison of development of zooplankton and bottom fauna in ponds with different carp production. Acta Hydrobiol., 37, suppl. 1, s Karabin A., 1985: Pelagic zooplankton (Rotatoria + Crustacea) variation in the process of Lake Eutrophication. I. Structural and quantitative features. Ekol. Pol. 33, 4, s Klimowicz H., 1970: Wrotki (Rotatoria) wód astatycznych. Zeszyty Nauk Instytutu. Gospodarki Komunalnej, 30, Warszawa. Kosova A.A., 1961: Vyčislenije vesa nekotorych form zooplanktona nizoviev Delty Volgi. Trudy Astrach. Gos. Zapov. 5, Kutikowa L. A. 1970: Kołowratki fauny SSSR. Nauka, Leningrad. Napiórkowski P., 2002: Zooplankton dolnej Wisły na odcinku od Wyszogrodu do Torunia. Wpływ Zbiornika Włocławskiego na strukturę tego zgrupowania. Wydział Biologii i Nauk o Ziemi, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń. Patalas K., 1963: Pionowe rozmieszczenie skorupiaków planktonowych w morfologicznie różnych jeziorach okolic Węgorzewa. Roczn. Nauk Rol. Ser. B, 82, 2, s Romanowicz W., 1998: Zróżnicowanie jakościowe i ilościowe zooplanktonu Drawy i Płocicznej. Drawieński Park Narodowy (maszynopis).

11 Porównanie zooplanktonu kanałów Starmach K., Metody badania planktonu. PWRiL, Warszawa. Szlauer B., 1985: Hydrobiologiczna charakterystyka zbiornika ściekowego Zakładów Chemicznych Police. AR, Szczecin. Szlauer L., 1960: Wędrówki pionowe zooplanktonu w świetle badań samołówkowych. Pol. Arch. Hydr. VIII (XXI), s Szlauer L., 1963: Prędkości poruszania się skorupiaków planktonowych jako czynnik wpływający na pionowe rozmieszczenie postaci młodocianych i dojrzałych. Pol. Arch. Hydrobiol., 11, 1, s Szlauer L., 1974: Wykorzystanie do karmienia narybku siei Coregonus lavaretus (Linnaeus, 1758) zooplanktonu, wynoszonego z jezior przez odpływy. Rocz. Nauk Rol. 96 H 2, s Voigt M., Koste W. 1978: Rotatoria. Die Radertiere Mitteleuropas, I. Tetband, II Tafelband. Gebruder Borntraeger, Berlin Stuttgart. COMPARISON OF THE ZOOPLANKTON OF CHANNELS IN DOLNA ODRA POWER PLANT Summary In 2004 there was studied zooplankton of waters before Dolna Odra power plant and plant post-cooling waters. Aim of this study was quantitative and qualitative comparison of zooplankton, epression of trophy status in sites, and epression of power plant influence on zooplankton population. In all sites were recorded 52 taons of zooplankton, mainly rotifers, which the number eceeded the 90% of all plankters. Quality, abundance and biomass of the zooplankton point to the fast eutrophication process in this waters. Translated by Robert Czerniawski