Materiał i metody. Trójmiasta. Jest to średniej wielkości, płytki. Posiada on bardzo dużą zlewnie, w której przeważają tereny rolnicze i zabudowa

Transkrypt

1 Streszczenie Badaniami objęto jezioro Tuchomskie znajdujące się niedaleko Trójmiasta. W celu wyznaczenia kondycji fitoplanktonu zbadano zawartość chlorofilu-a oraz wykonano analizy mikroskopowe zebranego materiału i oznaczono gatunki dominujące. Wyniki wskazują na zaawansowaną eutrofizację zbiornika. Przy każdym poborze próbek zauważono zakwity. Pomiar stężenia chlorofilu-a pozwolił zaklasyfikować jezioro do V klasy jakości. Średnia wartość parametru trzykrotnie przekraczała górną granicę IV klasy jakości. Przez cały okres badań w fitoplanktonie dominowały sinice. Występujące organizmy były typowe dla wód eutroficznych i mezotroficznych. Najliczniej występowały Microcystis spp. i Anabaena spp., stwierdzono też obecność okrzemek z rodzaju Aulacoseira oraz zielenic i bruzdnic. Stan jakościowy fitoplanktonu był nieco lepszy niż ilościowy. Nie stwierdzono organizmów typowych dla hipertrofii. Jednak sama obecność tak dużej ilości sinic świadczy o zachwianiu równowagi biologicznej. Organizmy te mogą mieć negatywny wpływ na środowisko wodne, poprzez np. powodowanie zmiany odczynu na silnie zasadowy lub przyczynianie się do powstawania ubytków tlenowych w nocy i nad ranem. Ponadto sinice mogą produkować wiele toksyn niebezpiecznych dla zdrowia człowieka, co dyskwalifikuje jezioro Tuchomskie jako miejsce rekreacji i uprawiania sportów wodnych. Taki stan jeziora ma przyczynę prawdopodobnie w niewłaściwym użytkowaniu zlewni zbiornika przez człowieka. Wstęp W czasach obecnych występuje coraz większa świadomość ekologiczna. Człowiek zaczyna zastanawiać się czy jego działania wpływają na stan środowiska. Woda odgrywa bardzo ważną rolę w życiu wszystkich organizmów, również człowieka. Coraz częściej mówi się o zanieczyszczeniach wód powierzchniowych. Prowadzone są badania w celu ustalenia stopnia ich degradacji i podjęcia czynności zmierzających do poprawy ich stanu. Poprzez niewłaściwą gospodarkę ściekową, stosowanie syntetycznych nawozów w rolnictwie czy nieodpowiednie użytkowanie wód dochodzi w nich do tzw. eutrofizacji. Proces ten zachodzi bardzo szybko i powoduje znaczny wzrost żyzności wód. W konsekwencji dochodzi do zachwiania równowagi biologicznej oraz do różnych zmian w strukturze biotopu. By zapobiec niszczeniu wód przez człowieka konieczne jest przeprowadzenie badań diagnostycznych. Znając stopień degradacji ekosystemu i jej przyczyny można podjąć działania zapobiegające dalszemu zachodzeniu tego procesu i zmierzające do znacznej poprawy. Bezpośrednim celem badań było ustalenie stanu jakości wody jeziora Tuchomskiego wykorzystując do tego ilość i skład taksonomiczny fitoplanktonu. Wyniki badań dały podstawę do oceny stopnia eutrofizacji. Celem ekspertyz było też ustalenie jej ogólnych przyczyn, ponieważ na podstawie przeprowadzonych analiz niemożliwe jest wskazanie bezpośrednich czynników wpływających na zmiany stanu wód. Badania miały na celu także poszerzanie zainteresowań i wiedzy z zakresu hydrobiologii i ekologii wód. 1

2 Materiał i metody Badaniami objęto jezioro Tuchomskie znajdujące się niedaleko Trójmiasta. Jest to średniej wielkości, płytki zbiornik pochodzenia polodowcowego. Posiada on bardzo dużą zlewnie, w której przeważają tereny rolnicze i zabudowa wiejska. W bezpośrednim sąsiedztwie zbiornika znajdują się miejscowości Tuchom, Tuchomek, Warzno i Warzenko. Do jeziora uchodzi dopływ z jeziora Kczewskiego oraz dopływ z Kielna, który był odbiornikiem zrzutów z oczyszczalni ścieków w Kielnie. Z jeziora wypływa rzeka Strzelenka stanowiąca dopływ Raduni. Tuchomskie jest wykorzystywane rekreacyjnie. Nad wschodnim brzegiem znajduje się zwyczajowe kąpielisko z pomostem, oraz ośrodek wypoczynkowy z wypożyczalnią sprzętu wodnego. Jednak od kilku lat w jeziorze obowiązuje zakaz kąpieli Rycina 1: Położenie i charakterystyka jeziora ze względu na przekroczenie dopuszczalnych Tuchomskiego zawartości bakterii kałowych w wodzie oraz częste zakwity sinic. Próbki pobierano od połowy sierpnia do połowy września w odstępie czasowym dwóch tygodni. Wyznaczono 2 stanowiska poboru materiału. Pierwsze znajdowało się na wschodnim brzegu przy OW Oleńka, natomiast stanowisko 02 wyznaczono na końcu północnowschodniej zatoczki przy prywatnych domkach letniskowych. Do poboru materiału wyznaczono punkty jedynie po wschodniej stronie zbiornika ze względu na lokalizację w tym miejscu kąpieliska oraz zatoczki, w której mogą panować odrębne warunki. Próbki pobierano do słoików o pojemności 1,2 l w warstwie powierzchniowej w odległości około 30 m od brzegu. W celu ustalenia stanu jakości wód jeziora Tuchomskiego wykonano badania fitoplanktonu. Jako główny wskaźnik wykorzystano zawartość chlorofilu a, ponieważ jest on odzwierciedleniem ilości planktonu roślinnego. Pomiar jego stężenia wykonano poprzez sączenie próbek i ekstrakcję otrzymanego materiału po uprzednim jego umieszczeniu w 96% metanolu. Otrzymany w ten sposób roztwór poddawano analizie spektofotometrycznej przy długości fali 665 nm i 750 nm. Stężenie chlorofilu-a obliczano ze wzoru (Mackinnley 1941). Wynik podawano w µg/l, natępnie w celu ustalenia stanu jakości wskaźnika uzyskane wartości porównywane były z normatywami określonymi w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 9 listopada 2011 w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych. (Dz.U ) W celu określenia jakości fitoplanktonu przeprowadzono analizę mikroskopową. Do tego celu próbki o objętościach 2 ml, 5 ml i 10 ml zakonserwowano płynem Lugola i pozostawiono do sedymentacji na 24 godziny. Następnie tak przygotowany materiał oglądano pod mikroskopem odwróconym w powiększeniach x10, x40, x60. Dokonano identyfikacji najczęściej występujących organizmów do gatunku (lub w przypadku, gdy pełna identyfikacja była niemożliwa ustalano jedynie nazwę rodzajową z dopiskiem sp.),oraz wyznaczono organizmy dominujące liczebnie, współdominujące lub występujące licznie jednak niedominujące. W tym celu posłużono się kluczami autorstwa Marcina Plińskiego i na podstawie zawartych w nich informacji o ekologi poszczególnych gatunków określono kondycję fitoplanktonu. Badania wykonano na Wydziale Oceanografii i Geografii Uniwersytetu Gdańskiego w Regionalnym Centrum Sinicowym. 2

3 Wyniki Górna w artość graniczna IV klasy jakości stanow isko 01 stanow isko 02 Wykres 1: Stężenie chlorofilu-a w poszczególnych próbkach z jeziora Tuchomskiego podane w µg/l Stanowisko poboru próbek Stanowisko 01 Stanowisko 02 Data Najliczniej występujące gatunki fitoplanktonu Microcystis aeruginosa, Microcystis wesenbergi, Anabaena spiroides, Anabaena flos-aquae, Aphanocapsa sp., Aulacoseira granulata, Planktolyngbya sp., Scenedesmus sp., Snowella lacustris Microcystis viridis, Microcystis wesenbergi, Microcystis flos-aquae, Microcystis ichtyoblabe, Aphanizomenon flosaquae, Microcystis botrys, Aulacoseira granulata Microcystis flos-aquae, Anabaena flos-aquae, Aphanizomenon flos-aquae, Anabaena spiroides, Aulacoseira sp Microcystis wesenbergi, Anabaena spiroides, Aphanocapsa sp., Snowella lacustris, Aulacoseira granulata, Scenedesmus sp., Pediastrum boryanum, Planktolyngbya sp., Microcystis viridis, Microcystis wesenbergi, Microcystis ichtyoblabe, Aulacoseira granulata, Aphanizomenon flosaquae, Snowella lacustris, Scenedesmus sp., Pediastrum boryanum, Microcystis flos-aquae, Aphanizomenon flos-aquae, Anabaena flos-aquae, Microcystis viridis, Anabaena spiroides, Tabela 1: Zestawienie wyników badań mikroskopowych próbek wody z jeziora Tuchomskiego 3

4 Rycina 2: Zakwit sinic w jeziorze Tuchomskim. Rycina 3: Rzeka Strzelenka wypływająca z jeziora Widoczne zmętnienie wody oraz kożuch na jej Tuchomskiego. powierzchni. Rycina 4: Najliczniejsze gatunki fitoplanktonu występujące w jeziorze Tuchomskim. Sinice: 1 - Microcystis flos-aquae; 2 - Microcystis aeruginosa; 3 - Microcystis wesenbergii; 4 - Microcystis viridis; 5 - Snowella lacustris; 6 - Aphanocapsa sp.; 7 - Anabaena flos-aquae; 8 - Anabaena spiroides; 9 - Planktolyngbya sp.; 10 - Aphanizomenon flos-aquae; Okrzemki: 11 - Aulacoseira granulata; 12 - Diatoma sp.; Zielenice: 13 - Pediastrum boryanum; 14 - Scenedesmus sp. 4

5 Dyskusja Uzyskane wyniki wskazują na zaawansowaną eutrofizację jeziora Tuchomskiego. Stężenie chlorofilu-a przez cały okres badań utrzymywało się na wysokim poziomie i wynosiło od 46,95 µg/l do 695,15 µg/l. Natomiast średnia wartość wskaźnika wynosiła 202,31 µg/l co pozwoliło sklasyfikować jezioro do V (najgorszej) klasy jakości. Podczas pobierania próbek do badań zawsze stwierdzano zmętnienie wody i zmianę jej barwy na zieloną. Takie objawy wiążą się najczęściej z wystąpieniem tzw. zakwitu. Zjawisko to polega na gwałtownym wzroście zawartości fitoplanktonu w wodzie. Jest ono objawem zachwiania równowagi biologicznej i występuje w wodach zanieczyszczonych i zeutrofizowanych (BŁASZCZYK 2010). Wystąpienie tego zjawiska potwierdzają wyniki badań stężenia chlorofilu-a. Na ich podstawie można stwierdzić, że jezioro Tuchomskie charakteryzuje się wysoką produkcją biologiczną oraz gwałtownymi wahaniami ilości fitoplanktonu. Dnia r. Podczas pobierania próbek do badań pogoda była słoneczne, prędkość wiatru była znikoma, a temperatura powietrza była względnie wysoka i wynosiła 25 stopni Celsjusza. Takie warunki atmosferyczne utrzymywały się już od kilku dni. Były one sprzyjające dla rozwoju fitoplanktonu. Wartość chlorofilu-a na stanowisku 01 wynosiła 46,95 µg/l (IV klasa jakości), a na stanowisku ,00 µg/l. (V klasa jakości). Tak duża rozbieżność wyników była prawdopodobnie spowodowana kształtem jeziora. Stanowisko 02 znajdowało się bowiem w płytkiej zatoczce, gdzie plankton mógł łatwo za sprawą wiatru skumulować się i pozostać w tym miejscu po jego ustąpieniu. Analiza mikroskopowa próbek wykazała dominację sinic. Na stanowisku 01 najliczniej występowały gatunki z rodzaju Microcystis i Anabaena. Najwięcej stwierdzono osobników Microcystis aeruginosa. Gatunek ten występuje w różnych typach wód, często tworzy intensywne zakwity w eutroficznych zbiornikach wodnych. Licznie występował też Microcystis wesenbergii charakterystyczny dla wód dobrze użyźnionych. Rodzaj Anabaena był reprezentowany przez A. spiroides i A. flos-aquae. Gatunki te są pospolite w różnych typach wód, często tworzą w nich zakwity. Stwierdzono także dość liczne występowanie Aphanocapsa sp.. Sinice z tego rodzaju, żyją w zanieczyszczonych, eutroficznych wodach (PLIŃSKI 2007, KAJAK 1997). W fitoplanktonie stwierdzono także obecność kosmopolitycznych okrzemek Aulacoseira granulata i zielenic Scenedesmus acuminatus i Scenedesmus sp. Zazwyczaj występują one w planktonie mezotroficznych i eutroficznych jezior (PLIŃSKI 2008). Wyniki analizy mikroskopowej próbki ze stanowiska 02 wykazały różnice w składzie taksonomicznym planktonu roślinnego. Stwierdzono znacznie mniejszą ilość Microcystis aeruginosa, najliczniej występował Microcystis wesenbergii. Może to świadczyć o większej eutrofizacji tej części jeziora w odniesieniu do stanowiska 01. Stwierdzono także znacznie większą ilość sinic Anabaena spiroides. Ponadto próbki charakteryzowały się większą ilością i bogatszym składem taksonomicznym zielenic. Zatoczka może stanowić miejsce, w którym wiatr wieje z mniejszą prędkością, ponadto jest ona płytka, więc woda szybciej się w niej nagrzewa. Czynniki te powodują polepszenie warunków rozwoju fitoplanktonu. Po raz drugi próbki do analizy zostały pobrane dnia r. Badania chlorofilu-a wykazały wzrost jego wartości na stanowisku 01(wartość wynosiła 51,88 µg/l), a na stanowisku 02 znaczny jej spadek (z 130 µg/l do 72,46 µg/l). W dniu poboru materiału pogoda była bardzo niesprzyjająca. Występowały intensywne opady deszczu, wiał silny wiatr, a temperatura była niska (około 15 stopni Celsjusza). Wyższa ilość fitoplanktonu na stanowisku 01 była prawdopodobnie skutkiem silnego wiatru, który skumulował go w tym miejscu. Natomiast na stanowisku 02 wiatr wiał od strony brzegu, powodując przesunięcie się glonów w kierunku środka jeziora. Badania mikroskopowe wykazały znaczną różnicę w składzie taksonomicznym zbiorowisk planktonu w stosunku do próbek pobranych poprzednio. Stwierdzono znaczny spadek ilości sinic z rodzaju Anabaena, występowały tylko w śladowych ilościach. Większą liczebność osiągnęły natomiast sinice Microcystis.Na obu stanowiskach dominowały Microcystis viridis, Microcystis wesenbergii, Microcystis flos-aquae i Microcystis ichtyoblabe. Gatunki te (oprócz drugiego) są typowe dla wód mezotroficznych lub lekko eutroficznych (PLIŃSKI 2007). W badaniu oznaczono także 5

6 kosmopolityczne sinice Aphanizomenon flos-aquae i okrzemki Aulacoseira sp. Na podstawie składu taksonomicznego można stwierdzić, że stan wody jest lepszy niż w próbkach poprzednich, ponieważ występuje więcej organizmów typowych dla zbiorników o mniejszym stopniu zanieczyszczenia. Ostatniego poboru próbek dokonano dnia r. podczas utrzymującej się słonecznej pogody. Odnotowano najwyższe dotąd wartości chlorofilu-a. Dla stanowiska 01 wynosiła ona 217,40 µg/l, natomiast dla stanowiska 02 było to aż 695,15 µg/l. Woda miała intensywne, ciemnozielone zabarwienie, wyczuwalny był też charakterystyczny gnilny zapach. Na obu stanowiskach nastąpił silny zakwit, jednak był on większy na stanowisku 02, ponieważ znajdowało się ono na brzegu nawietrznym. Analiza mikroskopowa obu próbek wykazała znaczną dominację sinic. Stwierdzono tylko nieliczne okrzemki, zielenice i bruzdnice. Na stanowisku 01 przeważały trzy gatunki sinic: Microcystis flos-aquae, Anabaena flos-aquae i Aphanizomenon flosaquae. Gatunek pierwszy tworzył bardzo duże kolonie o średnicy nawet 2mm. Od poprzedniego zbioru materiału znacznie wzrosła ilość Anabaena. Organizmy te są bardzo wrażliwe na spadki temperatury wody. Zwykle występują od czerwca do września. Wzrost temperatury powietrza, a także zmniejszenie siły wiatru mógł przyczynić się do ich gwałtownego rozwoju. Na stanowisku 02 skład gatunkowy planktonu był podobny, jednak zaobserwowano większą ilość Aphanizomenon flos-aquae. Przyczyny takiego stanu nie są znane, mogło być to spowodowane różnicą w stanie fizykochemicznym wody lub innym jej odczynem. Dominacja sinic w zbiornikach wodnych w porze letniej i jesiennej jest dość częstym zjawiskiem. Masowe pojawy tych organizmów są oznaką eutrofizacji (KAJAK 1979). W jeziorze Tuchomskim przez cały okres badań fitoplankton był typowy dla wód dotkniętych tym procesem. Analiza ilościowa opierająca się na badaniach stężenia chlorofilu-a wykazała (zgodnie z obowiązującym rozporządzeniem Ministra Środowiska) zły stan ekologiczny. Pod względem taksonomicznym wody jeziora odznaczały się nieco lepszym stanem jakości. W wodach o bardzo wysokim stopniu zanieczyszczenia dominują zwykle sinice z rzędu Oscillatoriales, ponadto nie występują (lub występują w mniejszej ilości) gatunki typowe dla wód mezotroficznych (np. Microcystis flos-aquae) (BŁASZCZYK 2010). Jednak tak duża ilość sinic świadczy o wysokiej żyzności wód jeziora Tuchomskiego. Bowiem organizmy te do rozwoju potrzebują dużej ilości pierwiastków biogennych, a w szczególności fosforu. Masowe zakwity tych organizmów mogą też mieć niekorzystny wpływ na środowisko wodne. W nocy przeprowadzając proces oddychania komórkowego wykorzystują tlen zawarty w wodzie, co przy dużej ilości sinic może powodować ostre deficyty tlenowe. W konsekwencji dochodzi do masowych śnięć ryb. Sinice zmieniają też odczyn wody na silnie zasadowy, co również wpływa niekorzystnie na inne organizmy (KAJAK 1979). Ponadto mogą też mieć negatywny wpływ na zdrowie człowieka. Wiele z gatunków oznaczonych w jeziorze Tuchomskim jest w stanie produkować hepatotoksyny, neurotoksyny, i dermatotoksyny (BŁASZCZYK 2010, MAZUR 2002, PLIŃSKI 2007). Dyskwalifikuje to jezioro Tuchomskie jako miejsce do rekreacji i uprawiania sportów wodnych. Podsumowując jezioro Tuchomskie nadaje się do rekultywacji. Badania jednoznacznie wykazały, że jezioro jest w stanie eutrofii. W stopniu znacznym została zachwiana w nim równowaga biologiczna. Stan ten jest spowodowany działalnością człowieka. Poprzez niewłaściwe wykorzystanie zlewni jeziora dostawały się do niego zanieczyszczenia, które wywołały ten proces. Piśmiennictwo BŁASZCZYK A., 2010, Ekologia Toksycznych Sinic., Gdynia KAJAK Z., 1979, Eutrofizacja Jezior., Warszawa MAZUR H., 2002, Toxic Cyanobacteria Blooms In The Tuchom Lake (Kaszuby Lake District)., Sopot PLIŃSKI M., 2007 Sinice Cyanobakterie (Cyanoprokariota)., Gdańsk PLIŃSKI M., 2008 Okrzemki Bacillariophyta (Diatoms)., Gdańsk 6