Agnieszka Kułak, Weronika Maślanko, Joanna Sender Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Zakład Ekologii Krajobrazu i Ochrony Przyrody Opiekun naukowy: dr hab. Tadeusz J. Chmielewski, prof. nadzw. UP Wpływ zagospodarowania zlewni bezpośredniej na rozwój roślinności wodnej Zalewu Zemborzyckiego Streszczenie. Badania przeprowadzone w 2008 r. dotyczyły Zalewu Zemborzyckiego oraz bezpośrednio do niego przylegających terenów leśnych, rolniczych, zabudowanych i rekreacyjnych. Zbiornik powstał w 1974 r. na rzece Bystrzycy w południowej części Lublina i stanowi ważną część systemu wypoczynkowo-rekreacyjnego miasta. Od kilkunastu lat walory rekreacyjne Zalewu Zemborzyckiego znacznie zmalały, głównie przez zły stan czystości wody. Problem ten jest złożony, a jednym z czynników, które mogą pomóc go rozwiązać jest stworzenie właściwej struktury roślinności wodnej. Celem badań było określenie istniejących warunków siedliskowych oraz struktury jakościowej i ilościowej makrofitów w czterech strefach brzegowych Zalewu, różniących się sposobem zagospodarowania zlewni bezpośredniej i sposobem umocnienia brzegu. Wyniki badań wykazały znaczne zróżnicowanie struktury roślinności wodnej w czterech wyznaczonych transektach. Największą różnorodnością i liczebnością gatunkową amfifitów i helofitów oraz brakiem elodeidów charakteryzował się łagodny brzeg w strefie zlewni rolniczej i zabudowanej. Ma to związek ze spływem biogenów z tych terenów. Elodeidy licznie występowały w transekcie trzecim, w zlewni leśnej o stromym, piaszczystym brzegu. Najuboższe w roślinność okazały się wody w zlewni terenów rekreacyjnych i leśnych z brzegami umocnionymi betonem. Słowa kluczowe: makrofity, Zalew Zemborzycki, zbiornik retencyjny, zlewnia 1. Wstęp Woda jest jednym z najważniejszych bogactw, którymi dysponuje człowiek. Rosnąca liczba ludności, rozwój urbanizacji oraz postępująca transformacja gospodarcza niesie ze sobą zapotrzebowanie na wodę. Polska jest krajem, w którym za-! Doktoranci 2010 - tom 1.indd 355 2011-02-23 18:11:53
356 Agnieszka Kułak, Weronika Maślanko, Joanna Sender soby wodne są mniejsze niż w innych państwach europejskich [Dmochowska 2009]. Konieczna jest retencja wody, zwłaszcza tam, gdzie niewielkie jest skażenie środowiska. Temu celowi służą między innymi zbiorniki retencyjne, czyli sztuczne jeziora akweny powstałe wskutek przegradzania dolin rzecznych zaporą lub przez podpiętrzanie jezior [Prochal 1978]. Zbiorniki retencyjne spełniają wiele funkcji, mają charakter wielozadaniowy [Dąbkowski i in. 1982]. Głównym celem zbiornika retencyjnego jest wyrównanie odpływu rzecznego i zgromadzenie wody w okresach jej nadmiaru w celu wykorzystania w czasie niedoboru [Prochal 1978]. Budowa sztucznego zbiornika znacząco poprawia stosunki wodne rejonu, następuje podniesienie poziomu wód gruntowych [Wołoszyn 1974]. Ważną funkcją jest stworzenie wraz ze sztucznym jeziorem miejsc wypoczynku i rekreacji [Prochal 1982]. Zbiorniki powstałe w dolinach rzecznych mają charakter rzeczno-jeziorowy, który wpływa na rodzaj występujących w nich organizmów [Stańczykowska 1997] oraz warunkuje proces starzenia się zbiorników. Związany jest on z postępującym zaawansowaniem stanu trofii wraz z ich wiekiem oraz wypłycaniem przez autochtoniczną materię organiczną sedymentującą do osadów dennych. Ostatnią fazą starzenia się zbiorników jest powolna eutrofizacji związana z oddziaływaniem zlewni. Może ona ulec przyspieszeniu w wyniku działalności człowieka, prowadząc do szybkiego zamulenia i złej jakości wody [Ostrofsky 1978, Straškraba i in. 1993]. Na tym etapie rozwoju znajduje się Zalew Zemborzycki w Lublinie. Znaczący wpływ na funkcjonowanie całego ekosystemu wodnego wywiera specyficzna roślinność wodna zwana makrofitami. Są to przytwierdzone do dna rośliny naczyniowe i ramienice zróżnicowane morfologicznie [Hartog i Segal 1964, Cook 1983, Wołek 1996]. Należą do nich wszystkie krajowe ramienice (Charophyta), część mszaków (Bryophyta), nieliczne paprotniki (Pteridophyta) oraz rośliny nasienne (Spermatophyta) [Szmeja 2006]. Bernatowicz i Wolny [1974] wyróżnili w wodach (ze względu na niejednakowe wymagania) następujące grupy roślin: amfifity i helofity (wynurzone), nimfeidy rozwijające się na dnie, z liśćmi pływającymi na powierzchni wody, elodeidy i isoetidy (zanurzone) oraz pleuston rośliny makroskopowe, niezakorzenione, unoszące się na powierzchni wody lub pod powierzchnią. Makrofity wpływają na trofię jeziora poprzez pobieranie i akumulację pierwiastków biofilnych, a następnie wydzielanie substancji mineralnych i organicznych. Kształtują również warunki świetlne, wpływają na warunki tlenowe, ph oraz gospodarkę wapniową, ponadto mają duży wpływ na występowanie innych organizmów [Pieczyńska 1988, Ozimek i in. 1990, Pieczyńska 2002]. Pełnią także istotną rolę w rekultywacji w procesach biomanipulacji jezior [Ozimek 1990, Diehl i Kornijów 1997]. Stopień oddziaływania makrofitów na ekosystemy jeziorne zależy od składu gatunkowego, biomasy, rozmieszczenia oraz powierzchni fitolitoralu [Pieczyńska 1988]. Ze względu na znaczącą rolę makrofitów w ekosystemach wodnych przeprowadzono badania celem określenia istniejących warunków siedliskowych oraz struktury makrofitów w czterech wytypowanych strefach brzegowych Zalewu Zemborzyckiego,! Doktoranci 2010 - tom 1.indd 356 2011-02-23 18:11:54
Wpływ zagospodarowania zlewni bezpośredniej na rozwój roślinności wodnej... 357 różniących się sposobem zagospodarowania zlewni bezpośredniej i sposobem umocnienia brzegu. 2. Obszar badań Badania przeprowadzono w strefie litoralu Zalewu Zemborzyckiego, który powstał w 1974 r., oraz na terenach bezpośrednio do niego przylegających. Mają one zróżnicowane funkcje, charakter, sposób umocnienia i strukturę pionową brzegu. Na terenie zachodniej zlewni dominują pola uprawne i zabudowa zagrodowa, natomiast brzeg jest piaszczysty i łagodnie schodzący w toń wodną. Wschodni brzeg na całej linii porastają lasy, lecz od północy umocniony jest on betonem ma charakter rekreacyjny z rozproszoną infrastrukturą i zabudową, natomiast na południu przybiera bardziej naturalny charakter (ryc. 1). Ryc. 1. Zbiorowiska roślinne: 1. Caricetum elatae, 2. Glicerietum maximae, 3. Lemno minoris Salvinietum natantis, 4. Oenantho Roriperetum, 5. Phragmitetum Australis, 6. Potametum perfoliati, 7. Potametum pectiniati, 8. Sagittario Sparganietum emersi, 9. Typhetum angustifoliae 10. Typhetum latifoliae. Zlewnie: 1. Zabudowa zagrodowa, 2. Rolnicza (pola uprawne), 3. Rekreacyjna, 4. Leśna! Doktoranci 2010 - tom 1.indd 357 2011-02-23 18:11:54
358 Agnieszka Kułak, Weronika Maślanko, Joanna Sender Zalew Zemborzycki to ważny teren rekreacyjny, którego walory znacznie zmalały, głównie przez zły stan wody; wpływa na niego (obok innych czynników) struktura makrofitów. 3. Materiał i metody Analizy przeprowadzone zostały w okresie wegetacyjnym w 2008 r. Badania roślinności wodnej i szuwarowej wykonano zgodnie z powszechnie przyjętą w Europie Środkowej metodą fitosocjologiczną Brauna-Blanqueta [1951]. Określone na podstawie gatunków dominujących jednostki fitosocjologiczne wyróżniono, stosując układ systematyczny i nomenklaturę Matuszkiewicza [2008]. Zdjęcie fitosocjologiczne obejmowało listę wszystkich roślin stwierdzonych w obrębie fitocenozy, z uwzględnieniem ich ilości [Szmeja 2006]. W terenie pracowano z mapą batymetryczną zbiornika. Wyznaczono cztery transekty badań zróżnicowane pod względem zagospodarowania zlewni bezpośredniej (ryc. 1). Próby ilościowe makrofitów wynurzonych i zanurzonych pobierano wzdłuż wyróżnionych profili, przy pomocy widełek florystycznych o pow. 0,25 m 2 (amfifity, helofity) oraz chwytaczem roślinności typu Bernatowicza o pow. 0,16 m 2 (elodeidy) [Sender 2003]. 4. Wyniki i dyskusja W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono występowanie 10 zbiorowisk roślinnych w Zalewie Zemborzyckim, spośród których najwięcej (6) należało do klasy Phragmitetea, 3 do klasy Potametea, a najmniej (2) do klasy Lemnetea (ryc. 1). Lemno minoris Salvinietum natantis SLAVNIĆ 1956 KORNECK 1959 (Zespół salwinii pływającej) występuje z reguły w zbiornikach eutroficznych o ph wody obojętnym lub zasadowym [Podbielkowski i Tomaszewicz 1996]. W Zalewie zespół ten zasiedlał 1,04 ha, co stanowi 1 / 3 powierzchni fitolitoralu, występując przy wlocie rzeki Bystrzycy (transekt II). Potametum pectinati CARSTENSEN 1955 (Zespół rdestnicy grzebieniastej) rozwija się w wodach eutroficznych. Zbiorowisko pionierskie o szerokiej amplitudzie ekologicznej, dobrze znosi nawet znaczne zanieczyszczenie i wtórne zasolenie wody [Podbielkowski i Tomaszewicz 1996]. W Zalewie zespół ten reprezentowany był najliczniej; występował na całej powierzchni litoralu. Stanowił 38,1% fitolitoralu, zasiedlając 30,7 ha jego powierzchni. Potametum perfoliati KOCH 1926 em. Pass.1964 (Zespół rdestnicy przeszytej) znany głównie ze zbiorników eutroficznych i mezotroficznych, na podłożu! Doktoranci 2010 - tom 1.indd 358 2011-02-23 18:11:54
Wpływ zagospodarowania zlewni bezpośredniej na rozwój roślinności wodnej... 359 mineralnym. W Zalewie zespół ten występował na całej powierzchni fitolitoralu, tworząc największe skupiska wzdłuż zachodniego brzegu. Potametum Perfoliati stanowił 25,9% powierzchni, zasiedlając 20,9 ha. Sagittario Sparganietum emersi R. TX. 1953 (Zespół strzałki wodnej i jeżogłówki pojedynczej) spotykany zarówno w zbiornikach wód stojących, jak i w ciekach wodnych o wyraźnym przepływie, na siedliskach o podłożu mineralnym lub słabo zamulonym. W Zalewie zespół zasiedlał 1,3 ha, co stanowi zaledwie 1,6% fitolitoralu. Phragmitetum australis GAMS 1927 SCHMALE 1939 (Zespół trzciny pospolitej) zespół o szerokiej amplitudzie występowania. W badanym zbiorniku zbiorowisko to zasiedlało 10 ha, czyli aż 12,5% fitolitoralu, głównie brzegi zachodni oraz południowo-wschodni. Typhetum latifoliae SOO 1927 (Zespół pałki szerokolistnej) rozwija się głównie na żyznych siedliskach o podłożu organicznym lub organiczno-mineralnym. Rzadko spotykane przy ciekach wodnych. W Zalewie występowało punktowo wzdłuż zachodniego brzegu, zasiedlając 2,9% fitolitoralu (2,3 ha). Oenantho Rorippetum LOHM. 1950 (Zespół kropidła wodnego i rzepichy ziemnowodnej) występuje głównie na siedliskach eutroficznych. Spotykany w jeziorach, starorzeczach, zbiornikach sztucznych oraz przy zabagnionych ciekach. W Zalewie wykształciło się bez gatunków charakterystycznych, zajmując jedynie 1% fitolitoralu na powierzchni 0,8 ha. Glycerietum maximae HUECK 1931 (Zespół manny mielec) spotykany w różnych typach zbiorników na siedliskach eutroficznych o różnym podłożu. W Zalewie występował głównie przy zachodnim brzegu na powierzchni 8,2 ha, co stanowiło 10,2% fitolitoralu. Typhetum latifoliae SOO 1927 (Zespól pałki wąskolistnej) zasiedlający drobnoziarniste, często zamulone podłoże mineralne w zbiornikach wód eutro- i mezotroficznych. W Zalewie występowało wzdłuż zachodniego i wschodniego brzegu na 6,1 ha (7,6% fitolitoralu). Łącznie ww. fitocenozy zajmowały 80,6 ha, co stanowi 21% powierzchni zbiornika. W występujących wzdłuż całej linii brzegowej Zalewu 10 zbiorowiskach, w wyznaczonych transektach o różnym typie zlewni stwierdzono występowanie 7 zespołów (tab. 1). W strukturze ilościowej makrofitów Zalewu Zemborzyckiego istnieją różnice w biomasie makrofitów zanurzonych i wynurzonych, w zależności od miejsca poboru prób (tab. 2).! Doktoranci 2010 - tom 1.indd 359 2011-02-23 18:11:54
360 Agnieszka Kułak, Weronika Maślanko, Joanna Sender Tabela 1. Występowanie poszczególnych zbiorowisk roślinnych w wyróżnionych transektach Grupy roślin Wynurzone Zanurzone Transekt Zbiorowisko roślinne I II III IV Glycerietum maximae + + Lemno minoris Salvinietum natantis + Phragmitetum australis + + Typhetum angustifoliae + + Typhetum latifoliae + Potametum pectinati + + Potametum perfoliati + + + + Tabela 2. Biomasa makrofitów w poszczególnych transektach TRANSEKTY Grupa roślin I II III IV Makrofity zanurzone [ g m 2 ] 81,75 57,75 147 96 Makrofity wynurzone [g m 2 ] 232 832 Łącznie [g m 2 ] 139,75 325,67 147 96 Największą liczba gatunków i biomasą makrofitów wynurzonych, mających duży wpływ na wypłycanie i starzenie się zbiorników, charakteryzował się transekt I oraz II, znajdujący się w zlewni pól uprawnych i zabudowy wiejskiej. Wiąże się to z prawdopodobnym spływem biogenów z tych terenów i ich dopływem z rzeką Bystrzycą [Sender 2007a, Sender 2007b, Bako i in. 2007] oraz z łagodnym ukształtowaniem brzegu, stanowiącym korzystne siedlisko dla rozwoju roślinności. Największą liczbą gatunków i biomasą makrofitów zanurzonych, zbiorowisk cennych dla funkcjonowania zbiornika [Clayton i Edwards 2006], charakteryzował się transekt III znajdujący się w zlewni leśnej o naturalnym, ale stromym brzegu (stąd mała ilość makrofitów wynurzonych). Najmniej dogodne siedlisko do rozwoju roślin panowało w transekcie IV w okolicy odpływu wody ze zbiornika (część użytkowana rekreacyjnie, brzeg zabezpieczony betonem zdecydowanie niekorzystne warunki rozwoju roślin). 5. Wnioski 1. Zalew Zemborzycki charakteryzuje się małym zróżnicowaniem biocenotycznym. 2. Dominują w nim fitocenozy typowe dla wód eutroficznych. 3. Występuje większa liczba zbiorowisk makrofitów wynurzonych.! Doktoranci 2010 - tom 1.indd 360 2011-02-23 18:11:54
Wpływ zagospodarowania zlewni bezpośredniej na rozwój roślinności wodnej... 361 4. Powierzchnia fitolitoralu oraz jego biomasa świadczą o niewielkim wpływie makrofitów na stan czystości wody Zalewu. Literatura Bako S.P., Daudu P., Balarabe M.L. 2007. Occurence and Distribution of Aquatic Macrophytes in Relation to the Nutrient Content in Sediments of Two Freshwater Lake Ecosystems in the Nigerian Savanna. Research Journal of Botany, 2(2), 108 112. Bernatowicz S., Wolny P. 1974. Botanika dla limnologów i rybaków. PWRiL, Warszawa. Braun-Blanquet J. 1951. Pflanzensoziologie. Springer Verlag, Wiedeń. Clayton J., Edwards T. 2006. Aquatic plants as environmental indicators of ecological condition in New Zeland lakes. Hydrobiologia, 570, 147 151. Cook R.E. 1983. Clonal plant populations. Ann. Sci., 71, 244 253. Dąbkowski L., Skibiński J. Żbikowski A. 1982. Hydrauliczne podstawy projektów wodno- -melioracyjnych. PWRiL, Warszawa. Diehl S., Kornijów R. 1997. The influence of macrophytes on trophic interactions among fish and macroinvertebrates. Springer Verlag, Berlin Heidelberg. Mały Rocznik Statystyczny Polski. 2009. Główny Urząd Statystyczny, Zakład Wydawnictw Statystycznych, Warszawa. Hartog C., Segal S. 1964. A new classification of the water plant communities. Acta Bot. Neerl., 13(3), 367 393. Matuszkiewicz 2008. Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roślinnych. PWN, Warszawa. Ostrofsky M.L. 1978. Trophic changes In reserviors; an hypothesis Rusing phosphorus budget models. Int. Revue ges. Hydrobiol., 63, 481 499. Ozimek T., Gulati R.D., van Donk E. 1990. Can macrophytes be useful In biomanippulation of lakes? The lake Zwemlust example. Hydrobiologia. 100/201, 399 407. Ozimek T. 1990. Przebudowa roślinności zanurzonej w silnie eutrofizujących się jeziorach i jej konsekwencje dla ekosystemu jeziornego. Wyd. SGGW AR, Warszawa. Pieczyńska E. 1988. Rola makrofitów w kształtowaniu trofii jezior. Wiad. Ekol., 34, 375 404. Pieczyńska E. 2002. Oddziaływanie roślinożernych bezkręgowców na makrofity zanurzone. Wiad. Ekol., t. 48, 2, 71 98. Podbielkowski Z., Tomaszewicz H. 1996. Zarys Hydrobotaniki. PWN, Warszawa. Prochal P. 1978. Budownictwo wodne, t.1. PWRiL, Warszawa. Sender J. 2003. Struktura jakościowa i ilościowa makrofitów wybranych jezior pojezierza Łęczyńsko-Włodawskiego. Poznań (maszynopis rozprawy doktorskiej), 1 145. Sender J. 2007a. Przekształcenia struktury jakościowej i ilościowej makrofitów w mezotroficznym jeziorze Piaseczno (Pojezierze Łęczyńsko-Włodawskie) w latach 1996 2006. Ekologia i Technika, vol. XV, nr 2, 64 69. Sender J. 2007b. Structure of macrophytes on two depression reservoirs on Łęczyńsko-Włodawskie Lakeland. TEKA V, vol. IV. Lublin, 229 236. Stańczykowska A. 1997. Ekologia naszych wód. WSiP, Warszawa, 123 126.! Doktoranci 2010 - tom 1.indd 361 2011-02-23 18:11:55
Agnieszka Kułak, Weronika Maślanko, Joanna Sender Straškraba M., Tundisi J.G., Duncan A. 1993. State of the art of reservoir limnology and water quality management. Developments in Hydrobiology, 77, 213 288. Szmeja J. 2006. Przewodnik do badań roślinności wodnej. Wyd. Uniwersytet Gdański. Wołek J. 1996. Occurrence and distribution of aquatic and rushes vegetation in the Czorsztyn- -Niedzica Sromowce Wyżne reservoirs before water damming (in Poland). Fragm. Flor. Geobot., ser. Polonica 3, 189 203. Wołoszyn J. 1974. Regulacja rzek i potoków. PWN, Warszawa. Adres: Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Zakład Ekologii Krajobrazu i Ochrony Przyrody 20-262 Lublin, ul. Dobrzańskiego 37 e-mail: a.k.ulak@wp.pl! Doktoranci 2010 - tom 1.indd 362 2011-02-23 18:11:55