Historia zapisana w osadach jeziornych

Transkrypt

1 Historia zapisana w osadach jeziornych Krystyna Szeroczyńska Instytut Nauk Geologicznych PAN ("Science for students ) Warszawa, 5 grudnia 2014

2 Osady jeziorne archiwum przeszłości Sturm, Lotter 1995

3 Osady jeziorne archiwum przeszłości Osady - podstawa rekonstrukcji paleośrodowiska. W osadach jeziornych możemy odczytać nie tylko charakter i historię rozwoju jeziora, ale również to co zdarzało się w pobliskim terenie. W rekonstrukcji szczególnie ważnym elementem są organizmy wodne, zwłaszcza wchodzące w skład planktonu, zarówno roślinnego jak i zwierzęcego. Dzięki znajomości wymagań ekologicznych poszczególnych organizmów planktonu i jego zmienności można prześledzić historię zdarzeń. Plankton zwierzęcy w porównaniu do planktonu roślinnego jest zbiorowiskiem bardziej skomplikowanym.

4 W skład zooplanktonu wchodzi mniej grup, ale stopniem organizacji różnią się bardziej między sobą, niż grupy w fitoplanktonie. Główny składnik zooplanktonu to: pierwotniaki zwierzęce, wrotki i skorupiaki. W osadach zostają zdeponowane głównie chitynowe szczątki skorupiaków m.in. Cladocera. Stwierdzono, że co najmniej od ostatniego glacjału fauna ta nie uległa zmianom, a więc i właściwości ekologiczne gatunków były podobne do obecnych. To pozwala na wykorzystanie szczątków zachowanych w osadach jako wskaźników zmian. W dobie drastycznych zmian klimatycznych i ekologicznych badania te stają się ważne dla badań zjawisk jakie zachodziły w okresie ostatnich 100 lat.

5 Aby móc szczegółowo prześledzieć zdarzenia ostatnich dekad, konieczne są badania osadów z dużą rozdzielczością. Pobór osadów sondą grawitacyjną Finlandia, Laponia Jezioro Kevo Jez. Kazuńskie oklice Warszawy, (starorzecze Wisły) Spitsbergen

6 Szczątki organizmów badane w osadach jeziornych wioślarki okrzemki małżoraczki pyłek glony larwy owadów (Chironomidae) mięczaki makroszczątki roślinne ameby skorupkowe

7 Wioślarki (Cladocera, Crustacea) Element zooplanktonu Znając wymagania ekologiczne i klimatyczne można wnioskować o zmianach jakie zachodziły w okresie sedymentacji ich szczątków.

8 SZCZĄTKI CLADOCERA

9 Wsród przedstawicieli wioślarek, czyli Cladocera występują gatunki o specyficznych preferencjach ekologicznych przez co ich wartość jako wskaźników zmian środowiska jest nieoceniona. Istnieją gatunki: -ciepłolubne i zimnolubne, kilka z nich zaliczana jest do tzw. artic species, -chętnie bytujące wodach bogatych w substancje biogenne, czyli są to gatunki reprezentujące środowisko o podwyższonej trofii, -gatunki wskazujące na warunki oligotroficzne, czyli ubogie w substancje odżywcze, -gatunki płytkowodne i głębokowodne, czyli wskazujące na typ jeziora. Dzięki temu analiza szczątków wioślarek stała się jedną z wiodących analiz w badaniach paleolimnologicznych.

10 MOŻLIWOŚCI INTERPRETACYJNE SUBFOSYLNYCH CLADOCERA teren nieodizolowany teren odizolowany 1. Zmiany klimatyczne - granica stratygraficzna - pomiędzy holocenem a późnym glacjałem. 2. Trofia jezior, czyli określenie typu jeziora (wzrost trofii w wyniku czynników naturalnych oraz antropogenicznych). 3. Zmiany poziomu wód. 4. Zmiany ph wody. 5. Zmiany występowania ryb planktonożernych i makrofitów. 6. Zmiany zasolenia Stanowiska: I. Jezioro Przedni Staw (Tatry), jezioro Gościąż, II. Jeziora (starorzecza) okolic Warszawy,

11 Geneza większości polskich jezior sięga późnego glacjału. Skład gatunkowy Cladocera w tym czasie był ubogi. Z nadejściem klimatu holoceńskiego nastąpił w jeziorach nagły rozwój zooplanktonu, zarówno w jeziorach górskich jak i nizinnych Granica stratygraficzna: późny glaciał / holocen Jezioro Gościąż (centralna Polska) Przedni Staw (Tatry)

12 Późny glacjał H o l o c e n GRANICA PÓŹNY GLACJAŁ / HOLOCEN Jezioro górskie - Przedni Staw Jezioro nizinne - Gościąż

13 Jeziora Lednickiego Parku Krajobrazowego Jezioro Lednickie: długość: 7,3 km szerokość: 825 m głębokość maks.: 15,1 m Skrzetuszewskie S/87 Lednickie I/86 Jezioro Skrzetuszewskie: długość: 250 m szerokość: 150 m głębokość maks.: 7 m 0 1 km

14 JezioroLednickie - Imiołki, DR remains per 1 cm

15 MOŻLIWOŚCI INTERPRETACYJNE SUBFOSYLNYCH CLADOCERA teren nieodizolowany teren odizolowany 1. Zmiany klimatyczne - granica stratygraficzna - pomiędzy holocenem a późnym glacjałem. 2. Trofia jezior, czyli określenie typu jeziora (wzrost trofii w wyniku czynników naturalnych oraz antropogenicznych). 3. Zmiany poziomu wód. 4. Zmiany ph wody. 5. Zmiany występowania ryb planktonożernych i makrofitów. 6. Zmiany zasolenia Stanowiska: I. Jezioro Przedni Staw (Tatry), jezioro Gościąż, II. Jezioro Skrzetuszewskie, Wigry, Jeziora (starorzecza) okolic Warszawy,

16 Pediastrum Cereals Inne wskaźniki osadanictwa Zapis antropopresji w osadach jeziornych Jezioro Skrzetuszewskie Skrzetuszewskie Lednickie 0 1 km

17 Jezioro Wigry

18 Zawisza & Szeroczyńska 2007, Warsaw km głębokość [cm] Wigry National Park Ve Little Ice Age Vd 1671 Vc Monastic Community of Camaldolite Vb

19 Zmiana składu gatunkowego i frekwencji wioślarek w wyniku regulacji koryta Wisły Kazuńskie Górne Lisowskie Jeziora warszawskie (starorzecza)

20 Szczątki organizmów badane w osadach jeziornych wioślarki okrzemki małżoraczki pyłek glony larwy owadów (Chironomidae) mięczaki makroszczątki roślinne ameby skorupkowe

21 (Ostracoda) Ostracoda ( małżoraczki) - od wielu lat źródło informacji o paleośrodowisku. Występują gatunki przewodnie dla różnych interglacjałów. Charakterystyczne dla wód ciepłych i zimnych ( lodowce, gorące źródła) Osaka, Japonia, - czynnik antropogeniczny, (Yasuhura,Yamazaki, 2006) Problemy interpretacyjne: przystosowywanie się gatunków do zmian w środowisku zmiana zakresu tolerancji temperatury i poziomu wody. Cr, Cu, Zn, Pb > 40 (ppm) -Acydyfikacja -Metale ciężkie

22 Kopalne ameby skorupkowe Rhizopoda (Protista) Rhizopoda wskaźnik zarówno wód słodkich jak i niektórych marginalnych środowisk morskich. Główny składnik torfowisk W latach (zbiór testowy -training set) wykorzystywane do rekonstrukcji paleohydrologii ombrotroficznych torfowisk z różnych regionów. Podstawa do prześledzenia holoceńskiej, regionalnej hydroklimatycznej dynamiki. Różny stopień zachowania zaburzony skład gatunkowy błędy w rekonstrukcji paleośrodowiska, stały się problemem mikropaleontologicznym. Brak skorupek pewnych gatunków w osadzie nie oznacza, że nie było ich w zbiorniku. (Swindles & Roe,2007) Assulina muscorum Euglypha strigosa Rhizopoda -organizmy stenoekiczneprzystosowane do wąskich zakresów wahań warunków ekologicznych

23 Owady wskaźniki zmieniającego się środowiska Życie larwy i jej proces przeobrażania się jest ściśle związany z osadem dennym, czerpią z niego pokarm i związki chemiczne budując chitynowe puszki głowowe, które (3 i 4 stadium) zostają zdeponowane w osadzie (Vermeulen,2003), I.Oligochaeta/Chironomidae -wskaźnik pozwalający określić stan trofii na podstawie zagęszczenia bez oznaczania gatunków. II. Sergentia coracina wskaźnik mezotrofii III. Wskaźnik rodzajów osadów dennych IV. Wskaźnik zawartości tlenu Badania wykazały, że różne zanieczyszczenia dają różny stopień deformacji larw Chironomidae V. Wskaźnik obecności metali ciężkich oraz pestycydów???

24 Cladocera jako istotny bioindykator, muszą być przetestowane pod względem spotykanych deformacji. Przed laty spotykane okazy zdeformowane (uszkodzone) traktowane były jako ofiary konkurencji i inwazji innej fauny. Dzisiaj coraz częściej napotyka się kompletnie zdeformowane dafnie i bosminy, których anormalny kształt jest dowodem skażonego środowiska. (Zonata i in.2008)

25 Wnioski ogólne 1. Bioindykatory najbardziej wartościowe, niezbędne do oceny środowiska współczesnego i paleośrodowiska a/ paleorekonstrukcje powinny uwzględniać : - zbiory testowe (trainig set) - dane monitoringowe - dogłębną informację o stopniu zachowania szczątków. 2. Konieczność dokonywania korelacji wyników różnych analiz: a/ badania interdyscyplinarne odpowiedni wybór analiz odpowiednia rozdzielczość wykonania analiz. 3. W przyszłości formy zdeformowane będą bioindykatorami metali ciężkich?????? 4. Poprawne wyniki rekonstrukcji i interpretacji zachodzących zdarzeń zależne będą od zasięgu i intensywności prowadzonego monitoringu.

26