11. Sole biogeniczne. Elżbieta Łysiak-Pastuszak, Natalia Drgas

Transkrypt

1 11. Sole biogeniczne Nutrients Elżbieta Łysiak-Pastuszak, Natalia Drgas Ziany stężeń soli biogenicznych w wodach polskiej strefy Bałtyku południowego w 25 roku analizowano na podstawie wyników poiarów Oddziału Morskiego IMGW (Rozdz.I) oraz danych uzyskanych w raach wyiany z Instytute Badań Bałtyku Warneünde (IOW, Niecy) i Szwedzki Instytute Hydrologiczno-Meteorologiczny (SMHI, Göteborg). Warunki eteorologiczne zią 2/25 zieniały się od uiarkowanych, na przełoie roku i w styczniu, który był wyjątkowo ciepły, do roźnych począwszy od pierwszej dekady lutego. Śnieg na wybrzeżu utrzyywał się do połowy arca, a nocne przyrozki występowały nawet po 2. kwietnia (Rozdz.II). Z tego powodu nagrzewanie środowiska orskiego postępowało bardzo wolno. W luty przeprowadzono kontrolę stopnia ziowej akuulacji soli biogenicznych w wodach polskiej strefy przybrzeżnej i basenach pełnoorskich. Wyniki poiarów przedstawiono w tablicy 11.1 i na rys.11.1 i Wartości stężeń fosforanów zierzone w luty 25 r. w strefie pełnoorskiej i w strefie przybrzeżnej, wzdłuż środkowego wybrzeża, odbiegały znacznie od średnich z dziesięciolecia i były wyższe od średniej z wielolecia nawet o 5% (płd.-wsch. Basen Gotlandzki). Podobną sytuację stwierdzono w przypadku stężeń krzeianów znacznie podwyższony pozio stężeń ziowych w stosunku do średniej z dziesięciolecia (rys ). Obserwacje te znalazły potwierdzenie w raportach rejsowych Instytutu Badań Bałtyku Waneünde z Nieiec (Cruise Report r/v Gauss, 1-2 February 25) i Szwedzkiego Instytutu Hydrologiczno-Meteorologicznego (Cruise Report fro r/v Argos, ), gdzie badacze obu krajów wskazywali na niezwykle wysokie stężenia fosforanów i krzeianów w wodach powierzchniowych Bałtyku Właściwego w iesiącach ziowych 25r. Najbardziej prawdopodobną przyczyną wzrostu stężeń fosforanów jest

2 pionowy transport w kolunie wody z wód przydennych basenów głębokowodnych, gdzie proces pogłębiającej się w ostatnich latach stagnacji, czyli praktycznie peranentne występowanie warunków beztlenowych, spowodował nagroadzenie znacznych ilości tych związków uwolnionych z osadów dennych. W latach i zią 2 wystąpiły w strefie głębokowodnej Bałtyku Właściwego zjawiska dynaiczne ziowe wlewy i transport ciepłej wody w lecie, które spowodowały uniesienie powyżej halokliny asy stagnujących wód zasobnych w fosforany i krzeiany, ułatwiając wyrównanie stężeń w pionie. Przedstawiona interpretacja wydaje się ty bardziej prawdopodobna, że jednocześnie stwierdzono obniżenie ziowych stężeń azotanów w wodach powierzchniowych strefy pełnoorskiej (rys ), w wyniku denitryfikacji azotanów w wodach objętych stagnacją. TABLICA 11.1 Średnie stężenia soli biogenicznych (ol -3 ) oraz stosunku olowego N:P podczas ziowej akuulacji (2/25) w warstwie powierzchniowej polskich obszarów orskich; w nawiasach podano średnią z dziesięciolecia Mean nutrient concentrations (ol -3 ) and olar ratio N:P (TOxN:PO ) in the surface sea layer in winter 2/25; in brackets ean in the decade Region PO 3- TOxN N-in SiO 2- N:P Zatoka Gdańska wewnętrzna Zatoka Gdańska zewnętrzna,83 (,55),7 (,) Głębia Gdańska,1 (,8)* Płd.-wsch. Basen Gotlandzki,9 (,8)* Głębia Bornholska,81 (,8)* Środkowe wybrzeże,9 (,8) Zatoka Poorska,95 (,78) 11,3 (13,) 3, (7,29) 3,1 (3,3)* 2,93 (3,3)* 3, (3,3)* 7,73 (5,8) 23, (2,35) 11,98 (13,9) 3,22 (7,) 3,39 (3,7)* 3,39 (3,7)* 3,5 (3,7)* 8,3 (8,9) 25,7 (32,97) 21,3 (2,35) 11, (15,37) 1,59 (12,11)* 18,31 (12,11)* 17,81 (12,11)* 18,8 (13,3) 39,2 (2,35) TOxN = NO3+NO2; N-in sua ineralnych połączeń azotu (N-in= NO3+NO2+NH); * - przyjęto wartości średnie dla strefy otwartego orza 12, (23,5), (22,),9 (7,8)* 3, (7,8)* 3,7 (7,8)* 1,3 (11,) 19,5 (3,7)

3 Jednocześnie w ziie 25 r. obserwowano podwyższone w stosunku do średniej stężenia fosforanów także w zatokach, natoiast stężenia ziowe azotanów w tych rejonach wykazywały pewien spadek. (rys.11.1) Pierwsze ekspedycje poiarowe w rejon zalewów były ożliwe dopiero po zejściu lodu, tzn. w ostatniej dekadzie arca i na początku kwietnia; wyniki tych poiarów zaieszczono w tablicy 11.2 i na rys TABLICA 11.2 Średnie stężenia podstawowych soli biogenicznych (ol -3 ) i stosunku N:P w wodach powierzchniowych (-5 ) przyorskich zalewów wiosną 25 r.; w nawiasach podano średnią z lat Mean nutrient concentrations (ol -3 ) and olar ratio N:P (TOxN:PO ) in the surface water layer (-5 ) in coastal lagoons in spring 25; in brackets ean in the decade Region PO 3- TOxN N-in SiO 2- Zalew Szczeciński,8 (1,9) 7,1 (3,78) 128,28 (1,83) 7,1 (7,32) Zalew aieński,27 ( - )* 2,8 ( - )*,8 ( - )* 51,31 ( - )* Zalew Pucki,13 (,9) 2,2 (1,3) 2,81 (1,8) 7,3 (,79) Zalew Wiślany,5 (,52) 12,8 (3,78) 12,8 (3,) 9,2 (8,29) Stężenia soli biogenicznych zierzone w zalewach wskazują na wyraźną aktywność fitoplanktonu, w ty okrzeek, o czy świadczy niski pozio rozpuszczonych krzeianów. Wydaje się, że za tak wysoką konsupcję soli odżywczych, szczególnie w Zalewie Pucki, odpowiedzialny jest występujący tu asowo glon nitkowaty Pilayella litoralis. Wartości stężeń soli biogenicznych zierzone wiosną 25 r. były niższe niż wartości średnie z lat (rys ), ale wynika to z opóźnienia poiarów i rozpoczętego już procesu produkcji pierwotnej. Ta sytuacja nasuwa sugestię, że do oceny stanu ekologicznego środowiska wodnego obszarów, gdzie występuje w ziie pokrywa lodowa i brak poiarów ziowych stężeń, a najwcześniejsze poiary prowadzone wiosną wskazują na różny stopień zaawansowania produkcji pierwotnej, należałoby posługiwać się wartościai średnich rocznych stężeń. Generalnie, stężenia soli odżywczych w zalewach znacznie przewyższają te

4 spotykane w wodach otwartego orza, strefie przybrzeżnej, a nawet w zatokach, co świadczy o obciążeniu tych zbiorników. Jeszcze w pierwszej dekadzie czerwca teperatura wody orskiej była niższa od średniej z dziesięciolecia w większości regionów polskiej strefy Morza Bałtyckiego (rys ). Chłodne wody sprzyjały rozwojowi okrzeek, co uwidoczniło się spadkie stężeń rozpuszczonych krzeianów nawet <1, ol -3 (rys.11.3). Z uwagi na znacznie podwyższone stężenia fosforanów w ziie, po zakwicie wiosenny pozostała w wodach orskich nie skonsuowana pula tych związków i w czerwcu ich stężenia ieściły się w zakresie,2-, ol -3 (rys.11.3), podczas gdy zazwyczaj zawierają się w granicach,5-,1 ol -3. Pojawiła się zate obawa, że taki nadiar fosforanów będzie sprzyjał asowy zakwito sinic w lecie, jednak zakwity te zostały efektywnie zahaowane przez stosunkowo niskie teperatury wody. Pojedynczy asowy zakwit sinic obserwowany był w wodach Zatoki Gdańskiej dopiero w drugiej dekadzie lipca, gdy nastąpiło zdecydowane ogrzanie środowiska orskiego. W tablicy 11.3 zaieszczono aksyalne stężenia azotu i fosforu całkowitego, jako przybliżone wskaźniki produktywności wód polskich obszarów orskich w roku 25. TABLICA 11.3 Maksyalne stężenia azotu i fosforu całkowitego (ol -3 ) w warstwie powierzchniowej wód polskich obszarów orskich w lecie 25 roku Maxial concentrations of total nitrogen and total phosphorus (ol -3 ) in the surface sea layer of the Polish sector of the Baltic Sea in suer 25 Region N-tot. ax. P-tot. ax. Zalew Wiślany 1,,82 Zatoka Gdańska wewn. 28,83 2,73 Zalew Pucki 33,9 1, Zatoka Gdańska zewn. 23,38 1, Głębia Gdańska 23,5,7 płd.-wsch. Basen Gotlandzki 27,7,8 Środkowe wybrzeże 21,37 1,19 Zalew aieński 77,2,2 Zalew Szczeciński 95,2 13,9

5 Stężenia azotu i fosforu całkowitego wyraźnie wskazują na zalewy jako najsilniej zeutrofizowane obszary polskiej strefy przybrzeżnej. Po krótkotrwały pogorszeniu warunków eteorologicznych na przełoie lipca i sierpnia, od połowy sierpnia w zasadzie do końca września i jeszcze w październiku nad orze panowała ciepła i bezdeszczowa pogoda. Spowodowało to przedłużenie okresu jesiennego zakwitu fitoplanktonu, co wyraźnie uwidoczniło się także w przesyceniu warstwy powierzchniowej orza (rozdz.1, rys.1.8). W związku z ty struień regenerowanych soli odżywczych, który zaczął pojawiać się w warstwach przydennych akwenów przybrzeżnych w końcu sierpnia (rys.11.), był natychiast konsuowany i we wrześniu nie obserwowano typowego wzrostu stężeń (rys.11.5). W następstwie przedłużonej jesiennej wegetacji, jeszcze w pierwszej dekadzie listopada stężenia azotanów były poniżej granicy detekcji, stężenia krzeianów były nadal obniżone do 5-7% puli ziowej w zależności od regionu, jedynie stężenia fosforanów wzrosły do ok. 5% poziou ziowego (rys.11. i ).

6 1 1 1 R R R a) fosforany 2-7 II b) krzeiany c) azotany Rys.11.1 Pionowy rozkład stężeń [ol -3 ] soli biogenicznych: (a) fosforanów, (b) krzeianów i (c) azotanów w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku w luty 25 r. Vertical distribution of nutrient concentrations [ol -3 ] in the Polish sector of the southern Baltic Sea in February 25; a) phosphate, b) silicate, c)nitrate

7 1 1 O S 1 1 O S 1 1 O S a) fosforany -7 IV b) krzeiany c) azotany Rys.11.2 Pionowy rozkład stężeń [ol -3 ] soli biogenicznych: (a) fosforanów, (b) krzeianów i (c) azotanów w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku w kwietniu 25 r. Vertical distribution of nutrient concentrations [ol -3 ] in the Polish sector of the southern Baltic Sea in April 25; a) phosphate, b) silicate, c)nitrate

8 1 1 O S 1 1 O S 1 1 O S a) fosforany 2-9 VI b) krzeiany c) azotany 2 H 2S Rys.11.3 Pionowy rozkład stężeń [ol -3 ] soli biogenicznych: (a) fosforanów, (b) krzeianów i (c) azotanów w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku w czerwcu 25 r. Vertical distribution of nutrient concentrations [ol -3 ] in the Polish sector of the southern Baltic Sea in June 25; a) phosphate, b) silicate, c)nitrate

9 1 1 O S 1 1 O S 1 1 O S a) fosforany 8-13 VIII b) krzeiany c) azotany H 2S Rys.11. Pionowy rozkład stężeń [ol -3 ] soli biogenicznych: (a) fosforanów, (b) krzeianów i (c) azotanów w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku w sierpniu 25 r. Vertical distribution of nutrient concentrations [ol -3 ] in the Polish sector of the southern Baltic Sea in August 25; a) phosphate, b) silicate, c)nitrate

10 a) fosforany 12-1 IX b) krzeiany c) azotany H 2S Rys.11.5 Pionowy rozkład stężeń [ol -3 ] soli biogenicznych: (a) fosforanów, (b) krzeianów i (c) azotanów w wodach polskiej strefy głębokowodnej południowego Bałtyku we wrześniu 25 r. Vertical distribution of nutrient concentrations [ol -3 ] in the Polish sector of the southern Baltic Sea in Septeber 25; a) phosphate, b) silicate, c)nitrate

11 1 1 O 1 1 O 1 1 O a) fosforany 7-17 XI b) krzeiany c) azotany H 2S Rys.11. Pionowy rozkład stężeń [ol -3 ] soli biogenicznych: (a) fosforanów, (b) krzeianów i (c) azotanów w wodach polskiej strefy południowego Bałtyku w listopadzie 25 r. Vertical distribution of nutrient concentrations [ol -3 ] in the Polish sector of the southern Baltic Sea in Noveber 25; a) phosphate, b) silicate, c)nitrate

12 fosforany krzeiany azotany Głębia Gdańska - I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII H 2S Rys.11.7 Izoplety stężeń [ol -3 ] soli biogenicznych w wodach Głębi Gdańskiej w 25 r. Isopleths of nutrient concentrations [ol -3 ] in the Gdańsk Deep (st. ) in 25

13 fosforany krzeiany azotany płd.-wsch. Basen Gotlandzki - I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 2 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Rys.11.8 Izoplety stężeń [ol -3 ] soli biogenicznych w wodach płd.-wsch. Basenu Gotlandzkiego w 25 r. Isopleths of nutrient concentrations [ol -3 ] in SE Gotland Basin (st. ) in 25.

14 Zatok a Po ors k a s t. Sw3, -1, roc z ne c y k le z ś rednia , - - SD, o - T e p e r a o tc] u r a [. - PO [ 3 ] o l Z a s o l e n i e 1 - S i O [ 3 ] o l N a s y c e n i e t l e n e [ % ] 1 8 T O x N ( N O N) O [ - 3 ] o l Rys.11.9 Wieloletnie (1995-2) ziany sezonowe warunków terohalinowych oraz zawartości tlenu i soli biogenicznych w warstwie powierzchniowej Zatoki Poorskiej; wartości z 25 r. oznaczono punktowo (Uwaga! W listopadzie 25 r. nie wykonano poiarów na stacjach w Zatoce Poorskiej) Multiyear (1995-2) seasonal changes in therohaline conditions, oxygen saturation and nutrient content in the surface (-1 ) seawater in the outh section of the Oder/Świna in the Poeranian Bay; points denote values fro 25 (Notice: no easureents in Noveber 25)

15 Środk owe wy brz eż e s t. Ł7, -1, roc z ne c y k le z i ś rednia , - -SD, o - 2 Te pe r a t ur o C] a [. 9 PO [ -3 ol ] Za s ol e ni e 2 Si O [ -3 ol ] Na s y c e n i e t l e n e [ % ] 11 TO x N ( 3 NO + NO 2 ) [ -3 ] ol Rys.11.1 Wieloletnie (1995-2) ziany sezonowe warunków terohalinowych oraz zawartości tlenu i soli biogenicznych w warstwie powierzchniowej środkowego wybrzeża; wartości z 25 r. oznaczono punktowo Multiyear ( ) seasonal changes in therohaline conditions, oxygen saturation and nutrient content in the surface (-1 ) seawater along the central Polish coast; points denote values fro 25

16 SE Basen Gotlandzki st. =BMP 1, -1, roczne cykle zi średnia , - - SD, o o Te perat ura C] [ 1. PO -3 [ ol ] Zasol eni e Si O -3 [ ol ] Nasyceni e t l ene [ % ] TO xn ( NO 3 +NO 2 ) -3 [ ol ] O 2 pr zy dni e [ 3 cd -3 ] Rys Wieloletnie (1995-2) ziany sezonowe warunków terohalinowych oraz zawartości tlenu i soli biogenicznych w warstwie powierzchniowej nad płd.-wsch. stokie Basenu Gotlandzkiego; wartości z 25 r. oznaczono punktowo Multiyear (1995-2) seasonal changes in therohaline conditions, oxygen saturation and nutrient content in the surface (-1 ) seawater of the SE Gotland Basin; points denote values fro 25

17 Głębia Gdańs k a s t. =BM P L1, -1, roc z ne c y k le z ś rednia , - - SD, o Te pe r a t ur o C] a [. 7 PO [ -3 ] ol Za s ol e ni e 1 8 Si O [ -3 ] ol Na s y c e ni e t l e ne [ % ] TO x N ( NO 3 + NO 2 ) [ -3 ] ol St ę ż e ni e t l e nu pr z y d -3 dni ] e [ c Rys Wieloletnie (1995-2) ziany sezonowe warunków terohalinowych oraz zawartości tlenu i soli biogenicznych w warstwie powierzchniowej Głębi Gdańskiej; wartości z 25 r. oznaczono punktowo Multiyear (1995-2) seasonal changes in therohaline conditions, oxygen saturation and nutrient content in the surface (-1 ) seawater in the Gdańsk Deep; points denote values fro 25

18 Zatok a Gdańs k a s t., -1, roc z ne c y k le z ś rednia , - - SD, o - Te pe r a t ur o a C] [ PO [ -3 ol ] Za s ol e ni e 9 Si O [ -3 ol ] Na s y c e ni e t l e ne [ % ] TO x N ( 3 NO + NO 2 ) [ -3 ] ol Rys Wieloletnie (1995-2) ziany sezonowe warunków terohalinowych oraz zawartości tlenu i soli biogenicznych w warstwie powierzchniowej wewnętrznej Zatoki Gdańskiej; wartości z 25 r. oznaczono punktowo Multiyear (1995-2) seasonal changes in therohaline conditions, oxygen saturation and nutrient content in the surface (-1 ) seawater in the outh section of the Vistula river in the Gulf of Gdańsk; points denote values fro 25

19