Zintegrowany system wspomagający zarządzaniem i ochroną zbiornika zaporowego POIG 01.01.02-24-078/09 Prezentacja projektu Uniwersytet Śląski, Katowice, 17 maja 2010 1 Uniwersytet Śląski Katowice, 17 maja 2010
Biologiczne aspekty projektu ZiZOZap 2 Uniwersytet Śląski Katowice, 17 maja 2010
Model DPSIR Driving forces of environmental change (czynniki sprawcze zmian środowiskowych) Pressures on the environment (presja środowiskowa) State of the environment (stan środowiska) Impacts on population, economy, ecosystems (wpływ na środowisko, ekonomię, ekosystem) Response of the society (reakcja na obserwowane zjawiska) 3
4
Morze Aralskie Kryzys 1957 1977 1982 1984 1993 2000 Jezioro Czad 1963-2001 5
Kryzys Huang he i Jangcy-kiang dwie wielkie rzeki Chin (800 km przed ujściem) 6
Kryzys Jangcy-kiang największa rzeka Chin poniżej Tamy Czterech Przełomów 7
Kryzys Przewidywane obszary niedoboru wody w roku 2025 8 Water resources Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/file:iwimi.jpg
Red tide. http://serc.carleton.edu/images/microbelife/topics/red_tide_for_ed.jpg Filozofia nieustającego rozwoju ekonomicznego Rosnące potrzeby społeczeństw Nieoczekiwane skutki ekologiczne 9
Zatrucie wód Itai Itai ic.ucsc.edu Choroba Minamata http://www.pcij.org/blog/wp-images/minamata-disease.jpg 10
Zatrucie wód Itai-itai czyli boli-boli - prefektura Toyama, prowincja Jinzu, Japonia, pierwszy z 4 przypadków - przewlekle, ciężkie zatrucie kadmem - zrzuty ścieków kopalnianych i hutniczych (Kamioka Mining Co. Ltd) - górnictwo m. nż. od 400 lat, nawożenie pól mułem rzecznym od 1910 - pierwsze przypadki itai-itai w 1912 - opis masowego zatrucia 1964 - zawartość kadmu w ryżu do 1 μg/g, dzienne spożycie ok. 140 μg Cd - 90% chorych - kobiety po menopauzie objawy: - ubytek niezbędnych związków mineralnych z kości i ich zniekształcenie, odwapnienie - nadmierna łamliwość kości - charakterystyczny kaczy chód - silne bóle w lędźwiach i mięśniach - ciężkie uszkodzenia nerek - leczenie przez podaż estradiolu i witaminy D 11
Zakwity Zakwity w Polsce nietrudno zaobserwować Zakwit wody w Zalewie Zemborzyckim (Lublin) Zakwit wody morskiej http://bip.lublin.eu/bip/um/index.php?t=200&id=115983 Urząd Miejski chwali się, że zlikwidował "Wiedza i Życie" nr 6/2009, Inwazja glonów. A. Hołdys latem od Orłowa do Sopotu 12
Zakwity Sprawcy zakwitów dawniej nazywani glonami Sinice Okrzemki Bruzdnice 13
Zakwity Zakwity śmierć o różnych barwach Pora roku Grupa organizmów kolor wody zima, wiosna okrzemki brunatny późne lato sinice niebieskozielony lato zielenice zielony zima bruzdnice czerwony Dwa oblicza sinic 14 lipca 2006 http://www.trojmiasto.pl/wiadomosci/ Dwa-oblicza-sinic-n20063.htm 14 Martwe ryby - Teksas http://www.tpwd.state.tx.us/landwater/ water/environconcerns/hab/redtide/faq.phtml Zakwit w jeziorze słonawym http://www.lifeinfreshwater.org.uk
Zakwity Masowy zakwit glonów w Zatoce Meksykaoskiej Czerwony przypływ w Chinach (2008) 15
Zakwity Toksyny organizmów powodujących zakwity Tetrodotoksyna Saksitoksyna Brewetoksyny Cyguaterotoksyna Anatoksyna Toksyna Gatunek Objaw Uwagi bakterie Pseudoalteromonas tetraodonis, Pseudomonas i Vibrio bruzdnice Gonyaulax sp, Alexandrium sp., sinice Aphanizomenon bruzdnice Gymnodinium breve, Karenia breve dinowiciowce m.in. Gambierdiscus toxicus sinica Anaboena sp. sprawca zakwitów Paralytic Shellfish Poisoning Paralytic Shellfish Poisoning Neurotoxic Shellfish Poisoning Neurotoxic Shellfish Poisoning Paralytic Shellfish Poisoning LD50 ~300 μg/kg m.c LOAEL 20 μg/kg m.c., LD50 ~150 μg/kg m.c LD50 ~200 μg/kg m.c Kwas domoikowy okrzemki Pseudo-nitzschia Amnesic Shellfish Poisoning 1987, Wyspa Księcia Edwarda: 153 zatrutych, 19 hospitalizowanych, 4 zmarłych Kwas okadaikowy i pochodne. bruzdnice Dinophysis spp., Protoceratum sp. Diarrheal Shellfish Poisoning Kwas azaspirowy (AZA) bruzdnica Protoceratum crissipes Diarrheal Shellfish Poisoning Mikrocystyny (ok. 80 rodzajów, w tym LR) sinice Microcystis aeuruginosa, M.flos-aquae i Nodularia spumigena Hepatotoksyny, Neurotoksyny Dermotoksyny MCYST-LR - LD50 = 50 μg/kg 16
Biomonitoring Ekotoksykologia Bioróżnorodność Zdrowie środowiskowe Zrównoważony rozwój 17
Ekosystem Sieci troficzne - Łańcuchy pokarmowe - Piramidy ekologiczne Lake ecosystem. Dept. Nat. Resources http://www.gastateparks.org/content/georgia 18
Piramidy ekologiczne Piramida produkcji / biomasy 1 10 100 1 000 10 000 100 000 Konsument IV (V) rzędu - człowiek Konsumenci III rzędu - drapieżniki Konsumenci II rzędu - drapieżniki Konsumenci I rzędu - roślinożercy Producenci x Człowiek lg 34 800 Cielęta lg 5 000 000 Lucerna lg 61 000 000 Energia słoneczna lg 2 640 000 000 Piramida logarytmów produkcji netto 19
Biomagnifikacja PCB Piramida biokoncentracji/biomagnifikacji PCB w łańcuchu troficznym zbiornika wodnego BiomagnificacjaPCB w ekosystemie Bałtyku. Stężenie PCB w mg/g tkanki tłuszczowej Kihlstrom J.E. Toksykologia - wpływ zanieczyszczeń na środowisko [za Olsson i in., 1972]. 20
NARZĘDZIA Mikrobiologia Biochemia - Genetyka Florystyka i faunistyka Ekologia i hydrobiologia Toksykologia i ekotoksykologia 21
Biosensory oparte na mikroorganizmach bioluminescencyjnych Vibrio fischeri Photorhabdus luminescens 22
Automatyczny Biodetektor Toksyczności Ogólnej Wody jako narzędzie monitorowania jakości wody Przedmiot badań i projektu PO IG w UŚ Autor: dr A. Woznica i wsp. (WBiOŚ, UŚ). 23
Biosensor firmy PROTE do detekcji Toksyczności Ogólnej Wód oparty na aktywności małży Unio tumidus (Bivalvia 24
MODELOWANIE i PROGNOZOWANIE S R Złożoność systemu i efekt motyla wg Lorenza 25
Wzrost logistyczny populacji ograniczony przez czynnik środowiska R k log S S 0 26
Oscylacje populacji w sprzężeniu zwrotnym ujemnym ograniczane przez czynnik środowiska R k log S S 0 x k x 1 i 1 i ( xi ) 27
ZINTEGROWANE ZARZĄDZANIE Obserwacja i ochrona bioróżnorodności Wczesne ostrzeganie Bioremediacja Edukacja Postulowanie zmian prawnych i administracyjnych 28
zizozap Zapobieganie powodziom Pobór wód do uzdatniania Gospodarka rybacka Wyrównanie odpływów niżówkowych w okresie suszy Ochrona siedlisk ptaków Gospodarowanie środowiskiem wodnym Rekreacja Zrzut ścieków komunalnych i poprzemysłowych 29
Jakość wody dostarczanej ludności do spożycia z wodociągów i studni 1 procentowy udział wody niezdatnej do picia 1 źródło: http://www.stat.gov.pl/cps/rde/xbcr/bydgosz/assets_06w02_09.pdf 30
Zbiornik Goczałkowicki 1 Rozmieszczenie punktów pomiarowych na zbiorniku Goczałkowickim 31
Dziękuję za uwagę! dr hab. Piotr Łaszczyca, Zastępca Koordynatora Projektu Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii kom. 795 495 579, e-mail: zizozap@us.edu.pl 32