Herbaceous plants as indicators of environmental changes in Biosphere Reserve Kampinoska Primaeval Forest

Transkrypt

1 Roœliny zielne jako wskaÿniki przemian œrodowiska El bieta Janowska Katedra Nauk o Œrodowisku Glebowym Szko³a G³ówna Gospodarstwa Wiejskiego Rakowiecka /, - Warszawa rol_kg@delta.sggw.waw.pl Roœliny zielne jako wskaÿniki przemian œrodowiska Herbaceous plants as indicators of environmental changes in Biosphere Reserve Kampinoska Primaeval Forest Streszczenie Przedstawiono wyniki badañ zawartoœci mikroelementów Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Cd w ujêciu dynamicznym w ch - w roœlinach jednoliœciennych (trawy i turzyce) i dwuliœciennych (borówka czernica, konwalia majowa, konwalijka dwulistna, szczaw, piêciornik) oraz w mchu i paproci orlicy jak równie w próbach mieszanych roœlin. Próbki roœlin pobrano w punktach strefy rdzenia i strefy buforowej. Zawartoœæ mikroelementów w roœlinach zielnych jest wynikiem g³ównie nap³ywu zanieczyszczeñ atmosferycznych z innych regionów. W okresie badawczym iloœæ pierwiastków œladowych w roœlinach nieco zmniejszy³a siê lub pozosta³a na tym samym poziomie. Puszcza Kampinoska jest obszarem z zachowanym œrodowiskiem naturalnym. Okresowy i punktowo wystêpuj¹cy wzrost zawartoœci Zn, Pb, Ni, Cd w roœlinach na obrze ach Warszawy lub w pobli u dróg œwiadczy o istniej¹cym zagro eniu antropopresj¹. Summary This work presents the results of research upon the content of microelements Cu, Zn, Pb, Ni. Cr, Cd in a dynamic approach in the years in samples of monocotyledonous plants (grasses and ) and dicoledonous plants (Vaccinium myrtillus, Convallaria majalis, Majanthemum bifolium, Rumex sp., Potentilla sp.), Pteridium aquillinum and in moss as well as in mixed samples of plants. The test samples were drawn in points of the core zone and of the buffer zone in the Biosphere Reserve Kampinoska Primaeval Forest. The content of microelements in herbaceous plants is the result of atmospheric pollutants inflow from other regions. In the investigated period the amount of trace elements in plants decreased or remained on the same level. Kampinoska Primaeval Forest is a region with preserved natural environment. Rare cases of the increase of Zn, Pb, Ni, Cd content in plants at some points in the peripheries of Warsaw or in the vicinity of roads are the indication of a threat of antropopressure.

2 El bieta Janowska Wprowadzenie Kampinoski Park Narodowy w r. zosta³ w³¹czony do Œwiatowej Sieci Rezerwatów Biosfery decyzj¹ Miêdzynarodowej Rady Koordynacyjnej Programu UNESCO MaB z dn... r. jako Rezerwat Biosfery Puszcza Kampinoska. Rezerwaty Biosfery ustanawiane s¹ na obszarach prawnie chronionych, gdy wynika to z wymogu zapewnienia im trwania bez drastycznej ingerencji cz³owieka. Posiadaj¹ inn¹ zasadê ochrony wyraÿn¹ strefowoœæ (ryc.): œciœle okreœlon¹ strefê centraln¹ (strefê rdzenia) otaczaj¹ kolejne strefy przejœciowe dopuszczaj¹ce coraz intensywniejsz¹ gospodarkê ludzk¹. W proces ochrony Rezerwatów Biosfery w³¹czaj¹ siê lokalne spo³ecznoœci, które powinny korzystaæ z nich tak, aby ich nie niszczyæ (Breymeyer ). Jednym z celów powstania Sieci jest, wg ramowego statutu, umo liwienie prowadzenia badañ i monitoringu œrodowiska. Badania gleb, wód i roœlin prowadzone s¹ w Katedrze Gleboznawstwa (obecnie Katedra Nauk o Œrodowisku Glebowym) od wielu lat (Dobrzañski, Konecka-Betley (red),, Konecka- Betley (red), Konecka-Betley i in.). W niniejszej pracy zawartoœæ mikroelementów w roœlinach zielnych wybrano jako jeden ze wskaÿników stanu i przemian œrodowiska. Zmiany w zawartoœci mikroelementów w czêœciach nadziemnych roœlin s¹ przede wszystkim wynikiem dop³ywu na obszar Puszczy zanieczyszczonego powietrza z innych regionów, gdy gleby tego obszaru wykazuj¹ niski poziom zawartoœci metali ciê kich odpowiadajacy wartoœciom dla t³a geochemicznego wiêkszoœci ska³ osadowych. Celem pracy jest ocena stanu œrodowiska na podstawie wybranych roœlin wskaÿnikowych, jedno- i dwuliœciennych na tle zmiennoœci czasowej i przestrzennej. Obiekt, materia³ i metody badañ Roœliny pobrano w punktach z stref Rezerwatu Biosfery Puszcza Kampinoska (ryc. ). W strefie rdzenia obejmuj¹cej obszary ochrony œcis³ej po³o one s¹ punkty na terenie rezerwatów Krzywa Góra (), Nart (), Niepust () i bardzo blisko rezerwatów Wilków () i Po ary (). Strefa buforowa czyli obejmuj¹ca obszary ochrony czêœciowej i krajobrazowej rozpatrywana jest w podziale na czêœæ wschodni¹, œrodkow¹ i zachodni¹ ze wzglêdu na równole nikowe rozci¹gniêcie terenu Puszczy Kampinoskiej. Czêœæ wschodni¹ reprezentuj¹ punkty: Palmiry, Janówek, Rogacz, Sieraków, Opaleñ, Lipków, Buda, awy. W czêœci œrodkowej le ¹ punkty: Wilków, Rybitew, D¹browa Nowa, Grabina, zaœ w czêœci zachodniej i pó³nocno - zachodniej Granica, Myszory, Famu³ki Brochowskie, Piaski Duchowne. Analizowano wybrane gatunki roœlin zielnych dwuliœciennych (borówka czernica Vaccinium myrtillus, konwalia majowa Convallaria majalis, konwalijka dwulistna - Majanthemum bifolium, piêciornik - Potentilla sp., szczaw - Rumex sp., paproæ orlica - Pteridium aquilinum) i mchu - Pleurosium, mieszane próby roœlin jednoliœciennych (trawy i turzyce) oraz próby mieszane roœlin ³¹kowych lub runa leœnego. Badania prowadzono w ujêciu dynamicznym w ch. Roœliny (liœcie i cienkie ³odyŸki) pobierano z kilku miejsc z powierzchni ok. m, na pocz¹tku lipca w ch badawczych. Próbki nie myte suszono w temp. o C, a nastêpnie materia³ mielono i spopielono na sucho w piecu muflowym w temperaturze ok. o C. Popió³ rozpuszczono na gor¹co w % HCl i s¹czono. W tak przygotowanym roztworze oznaczono mikroelementy: Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Cd metod¹ ASA. Wyniki i dyskusja Iloœci mikroelementów oznaczone w poszczególnych próbkach roœlin pochodz¹cych z jednego punktu s¹ zbli one. Poziom zawartoœci mikroelementów nie zmieni³ siê zdecydowanie w okresie badawczym - r. Iloœæ pierwiastków œladowych w roœlinach nieco zmniejszy³a siê lub pozosta³a na tym samym poziomie. W niektórych punktach wymienione dalej mikrosk³adniki wystêpuj¹ na poziomie nieco podwy szonym w porównaniu do stanu pocz¹tkowego ( r.), doty-

3 Roœliny zielne jako wskaÿniki przemian œrodowiska Ryc.. Lokalizacja punktów badawczych w Puszczy Kampinoskiej (wg Andrzejewska i in. ) Fig.. Location of points of investigation in Kampinoska Primaveal Forest (according to Andrzejewska i in. )

4 El bieta Janowska czy to zw³aszcza Zn, Pb, Ni, Cd na terenie strefy buforowej po³o onym blisko granicy z Warszaw¹. W ostatnich ch ograniczono zasiêg zanieczyszczeñ przemys³owych a wzrasta lokalny ruch samochodowy, st¹d niektóre gatunki, wystêpuj¹ce w punktach strefy rdzenia lub buforowej, po³o onych blisko dróg lokalnych (Palmiry, Nart, Wilków ), mog¹ mieæ nieco wiêcej mikroelementów w porównaniu do lat ubieg³ych. Obserwuje siê równie w minionym piêcioleciu, punktowo, podwy szon¹ zawartoœæ cynku, niklu czy okresowo wzrost zawartoœci o³owiu w ostatnio aktywizuj¹cych siê gospodarczo miejscowoœciach np. Lipkowie. Zaobserwowany wzrost zawartoœci jest niewielki. Okresowa zmiennoœæ w zawartoœci mikroelementów w roœlinach mo e œwiadczyæ o falowym nap³ywie pewnych iloœci zanieczyszczonego powietrza na teren Puszczy Kampinoskiej. Zaznaczaj¹ca siê zmiennoœæ na przestrzeni lat uzasadniona faktem, e zdarza³y siê okresowo bardzo du e, niekiedy ekstremalne stê enia mikroelementów, np. Zn w powietrzu (Wierzbicki ). Maksymalne iloœci pierwiastków œladowych (tab., ryc. -) jakie wystêpuj¹ w próbkach strefy rdzenia (strefy ochrony œcis³ej) - s¹ nastêpuj¹ce: Cu do (z wyj¹tkiem mchu); Zn do mg/ kg; Pb do (z wyj¹tkiem mchu); Ni do ; Cr do,; Cd do.. W czêœci wschodniej strefy buforowej (Rogacz, Opaleñ, Lipków) spotyka siê nieco wiêksze iloœci niektórych mikroelementów co jest wynikiem nap³ywu zanieczyszczeñ z terenu Warszawy i wp³ywu lokalnego przemys³u (tab., ryc. -). Najwiêksze spotykane zawartoœci w próbkach tej czêœci strefy buforowej wynosz¹: Cu do ; Zn do; Pb do ; Ni do ; Cr do,mg/ Lokalizacja Locatio Krzywa Góra Roœlina Plant orlica; Pteridium sp. konwalia, Convallaria sp.; trawa, grass; years , -,-,,-,,-,,-,,-,,-, Wilków ; borówka, Vaccinium ; mech, Pleurozium; orlica, Pteridium; , - - -,-,,-,,-,,-,,-,,-,,-,,-,,-,,-, Po ary ; piêciornik, Potentilla; ,-,-,,-,,-, Niepust trawy i turzyce, grasses and sedge,, Nart konwalia, Convallaria; konwalijka, Majanthemum ,-,,-,-, -, Tab.. Zawartoœæ mikroelementów w roœlinach z obszaru ochrony œcis³ej Rezerwatu Biosfery Puszcza Kampinoska (zakresy zawartoœci) Tab.. Content of microelements in plants from the area of rigorous protection of Biosphere Reserve Kampinoska Primaveal Forest (ranges of amounts)

5 Roœliny zielne jako wskaÿniki przemian œrodowiska Wilków - borówka Wilków - borówka Ryc. a, b. Zawartoœæ mikroelementów w borówce, punkt Fig. a, b. Content of microelements in Vaccinium, point Wilkó w - mech Ryc. a, b. Zawartoœæ mikroelementów w mchu, punkt Fig. a, b. Content of microelements in moss, point Wilków - mec Wilków - roœliny mieszane leœne Wilków - roœliny mieszane leœne Ryc. a, b. Zawartoœæ mikroelementów w próbach mieszanych roœlin, punkt Fig. a, b. Content of microelements in mixed samples of plants, point kg; Cd do,. Œrodkowe i zachodnie obszary strefy buforowej (tab. a, rys. -) charakteryzuj¹ siê podobnymi maksymalnymi zawartoœciami Cu i Cd, nieco mniejszymi (o - ) iloœciami Pb, Ni, Cr i zaœ iloœci¹ Zn max. do. Porównanie z literatur¹ jest mo liwe dla mchu i borówki czernicy, gdy s¹ to gatunki najczêœciej analizowane w zbiorowiskach leœnych (Czarnowska i in., Czarnowska, Gworek,,

6 El bieta Janowska Nart konwalia majowa konwalijka dwulistna Nart konwalia majow konwalijka dwulistna Ryc. a, b. Zawartoœæ mikroelementów w konwalii majowej i konwalijce dwulistnej, punkt Fig. a, b. Content of microelements in Convallaria and Majanthemum, point Lokalizacja Location Roœlina Plant Lata years Wschodnia czêœæ strefy buforowej, East part of buffer zone Palmiry borówka, Vaccinium; trawa, grass; Janówek ,-,,-,,-,,-,,-, Rogacz trawy i turzyce, grasses and ,-,,-,,-,,-, Sieraków Opaleñ trawy i turzyce, grasses and trawy, turzyce; grasses,,, ,-,,-,,-,,-, Lipkó Buda awy trawy, turzyce; grasses, trawy, turzyce; grasses, ; trawy i turzyce, grasses and ,-,,-,-,-,,-,,-,,,,,,-,,-, Tab.. Zawartoœæ mikroelementów w roœlinach z obszaru strefy buforowej Rezerwatu Biosfery Puszcza Kampinoska (zakresy zawartoœci) Tab.. Content of microelements in plants from the buffer zone of Biosphere Reserve Kampinoska Primaveal Forest (amount ranges)

7 Roœliny zielne jako wskaÿniki przemian œrodowiska Po ary - piêciornik Po ary - piêciornik Ryc. a, b. Zawartoœæ mikroelementów w piêciorniku, punkt Fig. a, b. Content of microelements in Potentilla, point Lipków - traw y i turzyce Lipków - trawy i turzyce Ryc. a, b. Zawartoœæ mikroelementów w trawach i turzycach, punkt Fig. a, b. Content of microelements in grasses and, point Lipków - roœliny mieszane leœne Lipków - roœlin mieszane leœne Ryc. a, b. Zawartoœæ mikroelementów w próbach mieszanych roœlin, punkt Fig. a, b. Content of microelements in mixed samples of plants, point

8 El bieta Janowska Lokalizacja Roœlina Lata Location Plant years Œrodkowa czêœæ strefy buforowej, Midle part of buffer zone Grabina trawy, turzyce; grasses, ,-,-,,, piêciornik, Potentilla; ,-,,-, szczaw Rumex ,-,-, D¹browa ,-,,-, Nowa trawy, grasses,, Rybitew trawy, turzyce; grasses, ,-,,-, Wilków trawy, turzyce; grasses, ,-,,-,,, Zachodnia i pó³nocno-zachodnia czêœæ strefy buforowej, West and north - west part of buffer zone Famu³ki Broch. Myszory ,-,,-,,-,,-, trawy,turzyce; grasses, trawy, turzyce; grasses, ,-,,-, Granica Piaski Duchowne piêciornik, Potentilla; szczaw Rumex; trawy, grasses trawa, grass; ,,-,,-,,-,,-,,,-,,-,,-,,-, Tab. a. Zawartoœæ mikroelementów w roœlinach obszaru strefy buforowej Rezerwatu Biosfery Puszcza Kampinoska (zakresy zawartoœci) Tab. a. Content of microelements in plants of buffer zone of Biosphere Reserve Kampinoska Primaeval Forest (amount ranges) Palmiry borówka trawa Pa lmiry borówka trawa Ryc. a, b. Zawartoœæ mikroelementów w borówce i trawie, punkt Fig. a, b. Content of microelements in Vaccinium and grass, point

9 Roœliny zielne jako wskaÿniki przemian œrodowiska Piaski Duchowne - trawa trawa Ryc. a, b. Zawartoœæ mikroelementów w trawie, punkt Fig. a, b. Content of microelements in grass, point Piaski Duchowne - trawa Myszory trawy mieszane Myszory trawy mieszane Ryc. a, b. Zawartoœæ mikroelementów w trawie i próbach mieszanych roœlin, punkt Fig. a, b. Content of microelements in grass and in mixed samples of plants, point Gworek, Degórski ; Klich, Szarek - ukaszewska ). Mchy wychwytuj¹ g³ównie wiêcej Cu, Zn i Pb w porównaniu z innymi gatunkami roœlin (Janowska ), co jest potwierdzone w niniejszych badaniach w stosunku do Cu i Pb. W porównaniu z danymi dla Puszczy Kampinoskiej sprzed kilkunastu lat (Czarnowska i in., Czarnowska, Gworek, ) mech zgromadzi³ dwukrotnie mniej cynku i o³owiu, a nieco wiêcej miedzi. Mech z Rezerwatu Biosfery Puszcza Kampinoska zawiera podobny poziom Cu, Zn, Pb, Cr, a nieco wiêcej Ni i Cd w porównaniu z mchem pochodz¹cym z niezanieczyszczonych œrodowisk województwa suwalskiego (Klich, Szarek- ukaszewska ), choæ na pocz¹tku okresu badawczego iloœci tych pierwiastków by³y wiêksze. Zawartoœæ Pb, Zn w borówce Rezerwatu Biosfery jest podobna jak w transekcie gleb leœnych s³abo zanieczyszczonych (Gworek, Degórski ). Przedstawione wyniki upowa niaj¹ do stwierdzenia, e pomimo wystêpowania w roœlinach nieco wy szych zawartoœci pierwiastków œladowych ni zalecaj¹ Ramowe wytyczne dla rolnictwa (Kabata i in., Janowska ) w stosunku do roœlin paszowych i konsumpcyjnych, Puszcza Kampinoska jest obszarem z zachowanym œrodowiskiem naturalnym. Stanowisko takie potwierdzaj¹ badania ektopróchnic i poziomów akumulacyjnych gleb (Czêpiñska-Kamiñska, Janowska ) i oraz gleb organicznych (Oko³owicz ) z tego terenu. Na podstawie powy szych rozwa añ mo na zaproponowaæ jako roœliny wskaÿnikowe nie tylko roœliny wy sze, np. ig³y sosny (Jastrzêbska i in., Gworek, Degórski ), czêsto stosowane gatunki jak borówka czernica czy mech (Czarnowska i in., Czarnowska, Gworek,, Grodziñska i in., Gworek, Degórski ) lub mniszek lekarski (Czarnowska, Milewska, Kabata-Pendias i in. ), ale równie roœliny zielne wystêpuj¹ce w du ej liczebnoœci w ró nych zbiorowiskach leœnych lub ³¹kowych.

10 El bieta Janowska Wnioski. Zawartoœæ mikroelementów w roœlinach zielnych jest wynikiem g³ównie zanieczyszczeñ powietrza, szczególnie na obszarach wykazuj¹cych w glebach niskie ich zawartoœci.. Roœlinami wskaÿnikowymi mog¹ byæ ró ne gatunki runa leœnego lub ³¹kowego wystêpuj¹ce w du ej liczebnoœci, trawy oraz próby mieszane roœlin.. Na podstawie kilkuletnich badañ dynamicznych mo na stwierdziæ, e obszar Rezerwatu Biosfery Puszcza Kampinoska nie jest zanieczyszczony.. Okresowy i punktowo wystêpuj¹cy wzrost zawartoœci mikroelementów w roœlinach œwiadczy o istniej¹cym zagro eniu antropopresj¹ w wyniku nap³ywu mas zanieczyszczonego powietrza. Literatura Andrzejewska A., Ferchmin M., Lubañski A., Owadowska E., : Charakterystyka przyrodnicza (Puszcza Kampinoska), Puszcza Kampinoska, (): - Breymeyer A., : Rezerwaty Biosfery MaB, lat historii i stan obecny, Puszcza Kampinoska, (): - Czarnowska K., Gworek B. Kozanecka T., : Zawartoœæ metali ciê kich w glebach i mchu Kampinoskiego Parku Narodowego w: Wp³yw dzia³alnoœci cz³owieka na œrodowisko glebowe w Kampinoskim Parku Narodowym, Wyd. SGGW-AR Wwa: - Czarnowska K., Gworek B., : Metale ciê kie w glebach i mchu rezerwatu Granica Kampinoskiego Parku Narodowego w: Wp³yw dzia³alnoœci cz³owieka na œrodowisko glebowe Kampinoskiego Parku Narodowego -, wyd. SGGW-AR Wwa: - Czarnowska K., Gworek B., : Heavy metal content of moss from Kampinos National Park in Poland, Environmental Geochemistry and Health, (): -. Czarnowska K., Milewska A., : The content of heavy metals in an indicator plant (Taraxacum officinale) in Warsaw, Polish Journal of Environmental Studies,, : -. Czêpiñska-Kamiñska D., Janowska E., : Metale ciê kie w glebach wybranych krajobrazów geochemicznych Kampinoskiego Parku Narodowego jako wskaÿnik antropogenizacji œrodowiska. Zesz. Probl. PNR z. : -. Dobrzañski B., Konecka-Betley K. (red., red.), : Wp³yw dzia³alnoœci cz³owieka na œrodowisko glebowe w Kampinoskim Parku Narodowym. Wyd. SGGW-AR, Warszawa, ss.. Dobrzañski B., Konecka-Betley K. (red., red.), : Wp³yw dzia³alnoœci cz³owieka na œrodowisko glebowe Kampinoskiego Parku Narodowego. Wyd. SGGW-AR, Warszawa, ss.. Grodziñska i in., : Ocena ska enia œrodowiska Polski metalami ciê kimi przy u yciu mchów jako biowskaÿników, Wwa, Bibl. Monit. Œrod.: -. Gworek B., Degórski M., : Borówka (Vaccinium myrtillus) oraz ig³y sosny (Pinus silvestris) wskaÿnikami zanieczyszczeñ œrodowiska metalami ciê kimi w wybranych siedliskach borowych na obszarze Polski. Roczn. Gleb.,/: -. Janowska E., : Gromadzenie makro- i mikrosk³adników w wybranych roœlinach Kampinoskiego Parku Narodowego, w: Prognozowanie przemian w³aœciwoœci chemicznych gleb Kampinoskiego Parku Narodowego na tle innych komponentów œrodowiska przyrodniczego, Wyd. Fundacja Rozwój SGGW : -. Janowska E., : Dynamika sk³adu chemicznego roœlin Kampinoskiego Parku Narodowego, Materia³y VII Ogólnopolskiego Sympozjum ZMŒP, Toruñ: -.

11 Roœliny zielne jako wskaÿniki przemian œrodowiska Jastrzêbska A., Szablewski L., Buszewski B., : Zastosowanie igie³ sosny jako bioindykatora w monitoringu ska enia œrodowiska lotnymi zwi¹zkami siarki, Ekologia i Technika, (), Bydgoszcz: -. Kabata-Pendias A., Motowicka-Terelak J., Piotrowska M., Terelak H., Witek T., : Ocena stopnia zanieczyszczenia gleb i roœlin metalami ciê kimi i siark¹. Ramowe wytyczne dla rolnictwa. IUNG, Pu³awy: -. Kabata-Pendias A., Piotrowska M., Bolibrzuch E., : Badania gleb i roœlin oraz metody analizy chemicznej w Zintegrowanym Monitoringu Œrodowiska Przyrodniczego w: ZŒMP Propozycje programowe, Warszawa, Bibl. Monitoringu Œrodowiska: -. Klich M., Szarek- ukaszewska G., : Ocena ska enia œrodowiska regionu œl¹sko-krakowskiego oraz bielsko-bialskiego metalami ciê kimi przy u yciu mchu (Pleurozium Schreberi) jako biowskaÿnika, Przegl. Geol.,, : -. Konecka-Betley (red.), : Prognozowanie przemian w³aœciwoœci chemicznych gleb Kampinoskiego Parku Narodowego na tle innych komponentów œrodowiska przyrodniczego, Wyd. Fundacja Rozwój SGGW. ss.. Oko³owicz M., Zawartoœæ metali ciê kich w glebach organicznych Puszczy Kampinoskiej. Zesz. Probl. PNR z. : -. Ramowy Statut Œwiatowej Sieci Rezerwatów Biosfery,, UNESCO MaB, Sewilla. Wierzbicki A., : Raport Stacji Bazowej ZMŒP Kampinoskiego Parku Narodowego za hydrologiczne -. Stan geoekosystemów Polski w ch -, Warszawa, Bibl. Monit. Œrod.: -.

12 El bieta Janowska