Wczoraj, dziś i jutro Wielkich Jezior Mazurskich Wniosek? zmiany stanu czystości jezior mazurskich w latach 1976-2004. Waldemar Siuda Zakład Ekologii Mikroorganizmów Uniwersytet Warszawski
Widzialność krążka Secchi'ego (m) Chlorofil a (µg/l) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Lata 1999-2000 Klasa czystości III Klasa czystości II Klasa czystości II Klasa czystości III Niegocin Boczne Jagodne Sz-ckie Szymon Taltowisko Talty Mikolajskie Sniardwy -- Rynskie Beldany Lata 1999-2000 -- Niegocin Boczne Jagodne Sz-ckie Szymon Taltowisko Talty Mikolajskie Sniardwy -- Rynskie Beldany Generalnie, nasze jeziora są brudne Kudelska i wsp. 1992 Chróst i Siuda, niepubl - Śśednia(2 pomiary wiosenne + 2 pomiary letnie) -- 19 2004 17 18 12 13 Ryn Mikołajki 16 1 11 4 9 10 2 7 8 14 15 5 3 Węgorzewo 6 Ruciane Nida Giżycko Pisz 1 - J. Przystań 2 - J. Mamry 3 - J. Dargin 4 J. Łabap 5 J. Kisajno 6 J. Niegocin 7 J. Boczne 8 J. Jagodne 9 J. Szymoneckie 10 J. Szymon 11 J. Tałtowisko 12 J. Ryńskie 13 J. Tałty 14 J. Mikołajskie 15 J. Śniardwy 16 J. Bełdany 17 J. Głębokie 18 J. Majcz 19 J. Kuc Jeziora słabo zeutrofizowane Jeziora silnie zeutrofizowane
Generalnie, nasze jeziora są brudne (mg/l) P-PO 4 3- Fosfór całkowity (mg P/l) 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 A Niegocin Boczne B Niegocin Boczne C Wiosna - średnia z lat 1999-2002 Jagodne Szymoneckie Szymon Taltowisko Talty Mikolajskie Sniardwy (Wiosna + lato) - średnia z lat 1999-2002 Jagodne Sz-ckie Szymon Taltowisko Talty Mikolajskie Sniardwy Niegocin Boczne Jagodne Sz-ckie Szymon Taltowisko Talty Tałty-# Mikolajskie Sniardwy III klasa czystości -- -- Ryńskie Beldany -- Rynskie Beldany 0,5 Lato - rok 2003 II klasa Rynskie Beldany -- -- -- 19 2004 17 18 12 13 Ryn Mikołajki 16 1 11 4 Rys.11 9 10 2 7 8 14 15 5 3 Węgorzewo 6 Ruciane Nida Giżycko Pisz Jeziora słabo zeutrofizowane Jeziora silnie zeutrofizowane 1 - J. Przystań 2 - J. Mamry 3 - J. Dargin 4 J. Łabap 5 J. Kisajno 6 J. Niegocin 7 J. Boczne 8 J. Jagodne 9 J. Szymoneckie 10 J. Szymon 11 J. Tałtowisko 12 J. Ryńskie 13 J. Tałty 14 J. Mikołajskie 15 J. Śniardwy 16 J. Bełdany 17 J. Głębokie 18 J. Majcz 19 J. Kuc Czy było tak zawsze? Jak do tego doszło?
Głównym zagrożeniem wód powierzchniowych Mazur jest eutrofizacja (przeżyźnienie) Eutrofizacja może być definiowana jako: Wzrost zawartości materii organicznej Wzrost zawartości chlorofilu a Wzrost zawartości zawiesiny Wzrost stężenia biogenów, głównie P i N Miarą stopnie eutrofizacji wód jest indeks stanu troficznego TSI (Carlson 1977) TSI (SD) = 60-14,41 ln (SD) TSI (Chla) = 9.81 ln (Chla) + 30,6 TSI (TP) = 14,42 ln (TP) + 4,15
Bezpośrednio obserwowane efekty postępującej eutrofizacji jezior mazurskich: - postępujący spadek przezroczystości wód - coraz obfitsze zakwity fitoplanktonu - zmiana struktury zakwitów - dominacja sinic, spadek udziału zielenic i bruzdnic - pojawienie się peryfitonowych glonów nitkowatych - drastyczny spadek liczebności zooplanktonu (filtratorów) - zanikanie ryb pelagialnych i tlenolubnych (sielawy, sieji, miętusa, uklei, okonia, stynki) - zanik makrofitów zanurzonych i postępująca degradacja litoralu Drastyczne zmniejszenie się bioróżności
Dlaczego jezioro ulega eutrofizacji? IMPORT zwykle znacznie przewyższa EKSPORT dlatego też proces ten jest na ogół jednokierunkowy Biogeny: - C, N, H, O, S, P OM Energia: - świetlna - chemiczna (zred.związki mineralne) -cieplna - mechaniczna DOM POM IMPORT EKSPORT Energia cieplna CO 2,CH 4,O 2,H 2 S, N 2!! OM Polowy ryb Pozyskiwanie trzciny Osady denne
Dlaczego P i N są tak groźne? Średni czas obrotu (Tt =Pula/V asymilacji) Związki fosforu minuty dni 1g P powoduje wytworzenie znacznie większej masy związków rganicznych niż to wynika ze stosunku Redfielda P:N:C = 1 : 7,23 : 41 [kg] R-OH Związki azotu dni miesiące R-O-PO 3 H 2 R-OH R-OH Związki węgla miesiące lata CO 2 CO 2 CO 2 -HPO 4 - R-OH CO
Nieco historii 1 Węgorzewo 1 Węgorzewo 1976r. 18 Mikołajki 16 4 2 14 15 5 3 6 Ruciane Nida Giżycko 7 Ryn Tałtowisko! 9 8 Tałtowisko!! 12 12 11 19 19 17 13 17 13 10 Pisz - mezotrofia - hypertrofia 18 Ryn Mikołajki 16 11 4 9 10 2 7 8 14 15 5 3 6 Ruciane Nida Giżycko Pisz 2004r. 1 - J. Przystań 2 - J. Mamry 3 - J. Dargin 4 J. Łabap 5 J. Kisajno 6 J. Niegocin 7 J. Boczne 8 J. Jagodne 9 J. Szymoneckie 10 J. Szymon 11 J. Tałtowisko 12 J. Ryńskie 13 J. Tałty 14 J. Mikołajskie 15 J. Śniardwy 16 J. Bełdany 17 J. Głębokie 18 J. Majcz 19 J. Kuc 28 lat temu było i lepiej 2004r. i inaczej
Jak działa system i gdzie się przemieścił ładunek P z Niegocina? 1 Węgorzewo 1 Węgorzewo 19 Ryn 12 11 17 13 2 3 4 5 7 9 8 10 Zlewisko Węgorapy (Pregoły) Giżycko 6 6 Mikołajki Mikołajki 18 14 15 18 14 15 16 Ryn 12 11 19 17 13 2 3 4 5 7 9 8 10 Pisz Ruciane Nida Ruciane Nida Zlewisko Pisy (Wisły) 16 Giżycko Pisz 1 - J. Przystań 2 - J. Mamry 3 - J. Dargin 4 J. Łabap 5 J. Kisajno 6 J. Niegocin 7 J. Boczne 8 J. Jagodne 9 J. Szymoneckie 10 J. Szymon 11 J. Tałtowisko 12 J. Ryńskie 13 J. Tałty 14 J. Mikołajskie 15 J. Śniardwy 16 J. Bełdany 17 J. Głębokie 18 J. Majcz 19 J. Kuc - mezotrofia 1976r. 2004r. 2004r. - hypertrofia
1,6 0,4 0,0 0,6 0,4 Rys.3 Skala 1,2 Soszka i wsp 1979 0,8 1977 1985 Fosfór całkowity (mg P/l) 0,2 0,0 0,6 0,4 0,2 0,0 0,6 0,4 0,2 Cydzik i wsp 1995 Kufel i Kufel 1991, 1997 1991 1994 Przemieszczanie się ładunku fosforu na z północy na południe (wody przydenne) 0,0 0,6 0,4 0,2 Chróst i Siuda 2003 0,0 Niegocin Jagodne Tałtowisko Tałty Mikołajskie Śniardwy Ryńskie
2,5 2,0 1977 Soszka i wsp 1979 A 1,5 1,0 0,5 W roku 1977 było nie najgorzej. Widzialność krążka Secchi'ego (m) 0,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Niegocin Jagodne Szymoneckie Taltowisko Talty Mikolajskie Sniardwy 1993 2000 Chróst i Siuda B Chróst i Siuda C -- Rynskie Bełdany -- W latach 90-tycz status troficzny znacznie się pogorszył. W drugiej połowie lat 90-tych było najgorzej Obecnie przeźroczystość wody powraca powoli do stanu z 1977.
80 60 40 Chlorofila (µg/l) 20 1977 80 60 40 Chlorofil a (µg/l) Siszka i wsp. 1979 Chlorofil a 20 1993-94 Chróst i Siuda Średnia z 4 pomiarów Niegocin Boczne Jagodne Sz-ckie Szymon Taltowisko Rynskie Talty Mikolajskie Beldany Sniardwy 0 -- Niegocin Jagodne Szymoneckie Taltowisko Talty Rynskie Mikolajskie Beldany Sniardwy -- 0 80 60 40 20 1998 Chróst i Siuda Średnia z 2 pomiarów 80 60 40 20 2001-2002 Chróst i Siuda Średnia z 2 pomiarów Chlorofila (µg/l) Chlorofil a (µg l -1 ) Niegocin Boczne Jagodne Sz-ckie Szymon Taltowisko Rynskie Talty Mikolajskie 0 Beldany Sniardwy -- Niegocin Boczne Jagodne Sz-ckie Szymon Taltowisko Rynskie Talty Mikolajskie Beldany Sniardwy Obecnie: zwłaszcza w jeziorach Niegocin i Boczne sytuacja wraca do normy. 0
Podobnie było z fosforem. Od II połowy lat 90-tych w wodach powierzchniowych jezior stęzenie P total maleje Fosfór całkowity (mg P/l) 0,8 0,6 0,4 0,2 J. Niegocin 0,8 J. Tałtowisko P TOTAL 0,0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Fosfór całkowity (mg P/l) 0,6 0,4 0,2 0,0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Fosfór całkowity (mg P/l) 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 J. Mikołajskie 0,35 J. Tałty 0,35 J. Ryńskie 0,00 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Kufel i Kufel 1991, 1997 Soszka i wsp 1979 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Siuda i Chróst 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
Dlaczego kierunek ewolucji statusu troficznego Wielkich Jezior Mazurskich uległ odwróceniu????
Hipoteza: Jeziora północne tempo dopływu P i N prawie nie uległo zmianie fosfór czynnikiem limitującym - ewolucja klasyczna - powolne pogarszanie się statusu troficznego Jeziora południowe drastyczne zmniejszenie się tempa dopływu P i N ewolucja nietypowa - zaburzony stosunek N:P azot czynnikiem limitującym - pozorna poprawa statusu troficznego - hypoeutrofia
Wymowne fakty W latach 80 90 stężenie Pi w strefie fotycznej WJM w okresie lata było niższe niż limit detekcji, w hypolimnionie zaś osiągało 30 µmol/l (J.Niegocin) Obecnie zawartość Pi w wodach strefy fotycznej waha się od 0,01 do 8,18 µmol/l a w hypolimnionie nie przekracza 10 µmol/l W początkach lat 90 w strefie fotycznej jezior Tałtowisko i Mikołajskie zawartość DIN w wodzie wahała się od 70 90 µmol/l (Półtorak 1999) W latach 2000 2001 zawartość DIN w tych jeziorach wahała się wokół 5 µmoli/l i nawet wiosną nie przekraczała 30 µmol/l Udział DON w TDN zmienił się odpowiednio z 70% do około 40-45% - jeziora wykorzystują wewnętrzne źródła N
Co takiego stało się w latach 90-tych, co poprawiło kondycję wód jeziornych? - Upadek wytwórni konserw rybnych w Giżycku - Upadek PGR i anty-ekologicznego rolnictwa Ugorowanie pól dawniej uprawnych - Załamanie się turystyki - Zintensyfikowanie połowów ryb - Oczyszczalnie ścieków (Giżycko, Ryn, Mikolajki)
Skutek? W CIĄGU OSTATNICH 20 LAT NASTĄPIŁ NAGŁY I DRASTYCZNY SPADEK DOPŁYWU P i N DO WÓD POŁUDNIOWEJ CZĘŚCI WJM Ogółem dopływ P i N do wòd zmniejszył się: ~5 x (Kufel 1998) Zawartość P i N w wodach latem zmniejszyła się: P: ~ 2 3x N: ~ 10x!!! (Siuda niepubl.) Dlaczego stężenie N spadło bardziej niż stężenie P?
Mobilność w środowisku: Fosfór - niewielka brak fazy gazowej, słaba rozpuszczalność, silnie sorbowany przez kompleks glebowy, duża tendencja do immobilizacji na koloidach i zawiesinie Azot duża posiada fazę gazową, dobra rozpuszczalność, niewielka sorpcja i immobilizacja, ciągły dopływ z atmosfery (wiązanie N 2, tlenki azotu)
Dobre natlenienie środowiska Skraca okres retencji P Skraca okres retencji C Wydłuża okres retencji N Co z tego wynika? Limitacja fosforowa (mniejsza produkcja OM) Spadek tempa gromadzenia OM (szybka respiracja) Nadmiar azotu mineralnego (wzrost udziału NO 3 nitryfikacja) Spadek tempa eutrofizacji
Tlenu w jeziorach jednakże brakuje!!! Tlen (mg/l) FOSFÓR 0 0 4 8 12 0 0 4 8 12 0 0 4 8 12 0 0 4 8 12 0 0 4 8 12 0 0 4 8 12 0 4 8 12 0 0 0 4 8 12-5 -5-5 -5-5 -5-5 -5-10 -10-10 -10-10 -10-10 -10 Głębokość (m) -15-20 Niegocin -15-20 Jagodne -15-20 Sz-ckie -15-20 -15-15 -15-15 Tałtowisko Tałty Mikołajskie Ryńskie -20-20 -20 Rys.8-20 Bełdany -25-30 AZOT -25-30 -25-30 -25-25 -25 DEFICYT TLENOWY -30-30 -30 Rok 2002-25 -30-25 Osady denne -30
Deficyt tlenowy w środowisku Wydłuża okres retencji P Wydłuża okres retencji C Skraca okres retencji N Co z tego wynika? Denitryfikacja (uwalnianie N do atmosfery) Deficyt N - mniejsza produkcja OM) Wzrost tempa gromadzenia OM (wolniejsze tempo respiracji) Nadmiar fosforu mineralnego Pozorny spadek tempa eutrofizacji hypoeutrofia Jeziora sprawiają wrażenie mniej zeutrofizowanych niż są w rzeczywistości.
W odróżnieniu od jezior północnych produkcji pierwotnej w jeziorach południowych nie kontroluje fosfór - świadczy o tym brak w ich wodach powierzchniowych zależności pomiędzy P total i chlorofilem a ( zależność Dillona i Riglera). Jeziora północne Jeziora południowe Chlorofil a (µg l -1 ) CO 30 25 20 15 10 5 0 y = 12,88x -1,09 r = 0,75 n = 36 p < 0,0001. 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 100 80 60 40 20 y = 3,68x+20,19 n = 51 r = 0,24 p < 0,086 0 0 1 2 3 4 5 6 Pt (µm) Od czego zależy tempo produkcji pierwotnej w jeziorach południowych???.
Jeżeli: 1. TSI wyliczony z chlorofilu a jest wyższy niż TSI wyliczony z P total (EPA Szwecja); 2. Stężenia chlorofilu a wyliczone z uśrednionej na podstawie prac wielu autorów zależności Dillona-Riglera są niższe niż obserwowane w wodach badanych jezior (Siuda i Chróst niepubl.) 3. Stosunek N tot. /P tot pomiędzy jeziorami północnymi i południowymi różni się w sposób statystycznie istotny i jest w jeziorach południowych niższy niż w północnych (Siuda i Chróst niepubl.) 4. Stosunek aktywności aminopeptydazy (będacej miarą zapotrzebowania bakterii na organiczne związki azotu) do aktywności alkalicznej fosfatazy (będacej miarą zapotrzebowania biocenozy na fosfór) jest w jeziorach południowych znacznie wyższy niż w północnych i różni się w sposób statystycznie istotny (Siuda i Chróst niepubl.) To można przypuszczać że: tempo eutrofizacji jezior południowych hamuje brak azotu!!
-10-8 -6-4 -2 0 2 Szymon Szymoneckie Jagodne Mikolajskie Rynskie Taltowisko Talty PŁD Beldany Boczne Niegocin Sniardwy Glebokie Kisajno Dargin Labap PN Przystan Majcz Mamry TSI Chl a TSI Kuc PT Stężenia prognozowane (µg l -1 ) 10 8 6 4 2 Majcz Przystań Mamry N? Łabap Dargin 0 0 2 4 6 8 10 Stężenia stwierdzone (µg l -1 ) Kisajno P Stężenia prognozowane (µg l -1 ) 100 80 60 40 20 DOWODY Tałtowisko Niegocin Szymon Boczne Ryńskie Tałty Mikołajskie Bełdany Szymoneckie Jagodne Chlorofil a 0 0 20 40 60 80 100 Stężenia stwierdzone (µg l -1 )
N/P 100 90 80 70 60 50 40 ±Odch. std. ±Błąd std. Średnia J. PŁN J. PŁD Test t JEZ. PN JEZ. PŁD N = 10 22 Śr = 80,1 61,2 STD = 12,7 14,5 Poziom istotności różnicy średnich p = 10-3
22 18 14 10 6 2-2 ±Odch. std. std ±Błąd std. Średnia Jez. PN AMP/APA Jez. PŁD Test t JEZ. PN JEZ. PŁD N = 26 31 Śr = 1,90 10,55 STD = 1,62 7,60 Poziom istotności różnicy średnich p = 10-6
Gdzie drzemie niebezpieczeństwo? 1,2 1,0 J. Niegocin 1,2 1,0 J. Tałtowisko 0,8 0,6 0,4 0,2 0,8 0,6 0,4 0,2 Cydzik i wsp 1995 0,0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Rok 0,0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Rok 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 J. Mikołajskie 0,00 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Kufel i Kufel 1991, 1997 Soszka i wsp 1979 Siuda i Chróst 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 J. Tałty 0,00 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Rok 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 J. Ryńskie 0,00 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Zapas fosforu w wodach przydennych jaki może,, być uruchomiony w razie zwiększenia dopływu azotu
AZOT - STOP!!! Co jest najgroźniejsze? Gmina Mikołajki NH 4+ - z nieszczelnych oczyszczalni Mieszkańcy 8,4 t N + turyści 8,4 t N/dzień Ile usuwa oczyszczalnia? Żeglarskie piwko 900 żaglówek * 4 * 30g = = 108 kg N /dzień bezpośrednio do jeziora Hodowla główny kierunek rozwoju rolnictwa? Biopaliwa N z nawozów -? N-H 4 + total (µmol l -1 ) 120 80 40 8 6 4 2 0 2004 wody przydenne Przystan Mamry Dargin Labap Kisajno Niegocin Boczne Jagodne Sz-ckie Szymon Taltowisko Rynskie Talty Talty Oczy Mikolajskie Beldany 1 kg N = co najmniej 5,7 kg C w biomasie
Co można zrobić? 1. Skanalizowania i ucywilizowania rozwijającego się w regionie coraz intensywniej ruchu turystycznego, w tym zwłaszcza turystyki indywidualnej oraz żeglarskiej (szczelne szamba i kosze na odpadki na każdym polu biwakowym, punkty odbioru nieczystości z łodzi żaglowych itp.). Koszt w/w działań mógłby być np. częściowo pokrywany z niewielkich opłat pobieranych od żeglarzy, przekazywanych następnie na konto Fundacji Ochrony Wielkich Jezior Mazurskich. 2. Racjonalnego, zgodnego z wymogami ochrony środowiska rozwoju rolnictwa w regionie 3. Tworzenia lub odtwarzania stref ochronnych na obrzeżach jezior (w tym egzekwowanie nieprzestrzeganych często przepisów prawa wodnego zabraniającego grodzenia, zabudowy i niszczenia naturalnej struktury linii brzegowej). 4. Systematycznego (niezależnego od WIOŚ) monitorowania stanu jakości wód jeziornych w punktach krytycznych za pomocą prostych i tanich metod pomiarowych (zawartość podstawowych biogenów oraz tlenu w wodzie, widzialność krążka Secchi ego itp.). Monitoring taki winien być zlecany kompetentnym, niezależnym placówkom przez FOWJM lub władze gmin w ramach okresowo odnawialnych w drodze przetargu umów-zleceń. Konieczność uzupełnienia w tym względzie działań WIOŚ wynika z faktu, ze nawet podstawowe wskażniki jakości wód mierzone systematycznie i z duża częstotliwością pozwalają znacznie lepiej monitorować stan środowiska, niż nawet bardziej precyzyjne lecz mierzone w ramach prac WIOŚ zbyt rzadko.
Wniosek?Dziękuję Państwu za uwagę