5. Ocena stanu środowiska i zagrożenia

Rok 2009 pod wieloma względami różnił się od poprzednich lat badań, a zwłaszcza ostatniego roku. Nie zarejestrowano w tym okresie, podobnie jak w poprzednio, zjawisk drastycznie pogarszających stan środowiska zlewni badawczej WIGRY. Zdecydowana większość badanych parametrów fizyczno-chemicznych środowiska była na podobnym poziomie, co w latach poprzednich.

Obserwacje przyrodnicze przeprowadzone w 2009 roku ponownie potwierdziły, że stan przyrody zlewni i jej otoczenia w bardzo dużym stopniu zależy od warunków termiczno-opadowych. To temperatura powietrza, gleby i wody decyduje o przeżywalności i aktywności wielu gatunków roślin i zwierząt, a dostępność wody dla tych organizmów, zwłaszcza na początku sezonu wegetacyjnego, decyduje o ich liczebności, sukcesie rozrodczym i kondycji.

Miniony rok pod względem termiczno-opadowym został oceniony jako normalny i znacznie odbiegał od poprzednich siedmiu lat badań. Pod tym względem był on najbardziej zbliżony do warunków charakterystycznych dla wielolecia 1971-2001 (Rys. 3). Maksymalne temperatury powietrza nieznacznie przekraczały 29°C i rejestrowane były tylko w czerwcu (Tab. 3). Najcieplejszym miesiącem był czerwiec, ze średnią temperaturą 17,81°C, a najchłodniejszym styczeń, ze średnią temperaturą -3,85°C. Najniższa temperatura powietrza, jaką zarejestrowano w ciągu roku wynosiła -21,3°C (luty). Rok kalendarzowy 2009 należał do najchłodniejszych od momentu prowadzenia badań, czyli od 2002 roku, a średnia roczna temperatura wynosiła 6,11°C. Była to zatem temperatura niższa od najcieplejszego roku (2008) o 1,97°C i najchłodniejszego (2004) o 0,77°C. W porównaniu do temperatury z wielolecia 1971-2001 miniony rok był chłodniejszy tylko o 0,19°C. W ciągu roku wystąpiło 59 dni z temperaturą ujemną, a najczęściej występowała ona w kwietniu (17 dni). Jeszcze więcej było dni z przymrozkami przygruntowymi - 103 dni, z czego 25 dni w miesiącu kwietniu. Były to najdłuższe okresy z temperaturą powietrza poniżej zera w ciągu wszystkich lat badań. Kwietniowe przymrozki opóźniły znacząco nadejście wiosny. Nie tylko w miesiącu tym wystąpiło najwięcej dni z ujemną temperaturą, ale był to również najdłuższy okres przymrozkowy - trwał 15 dni ze średnią dobową temperaturą -5,4°C (minimalne temperatury dochodziły prawie do 10°C). Pomimo tego średnia miesięczna temperatura kwietnia wyniosła 8,22°C (różnica między najcieplejszym i najchłodniejszym dniem wynosiła prawie 31°C).

Suma roczna opadów atmosferycznych w minionym roku należała do jednych z najwyższych od czasu prowadzenia obserwacji, czyli od 2002 roku. Była ona wyższa o 50,2 mm od średniej z wielolecia, ale o 6,2 mm niższa od sumy z poprzedniego roku (Tab. 3). Najbardziej odbiegały od średniej z wielolecia wielkości opadów z maja i czerwca - były o ponad 30% wyższe oraz z kwietnia - były o ponad 30% niższe (Rys. 10).

Najwięcej opadów wystąpiło w miesiącu czerwcu - 112,4 mm, co stanowiło ponad 17% rocznych opadów. Opady w tym miesiącu występowały przez 22 dni, a maksymalny opad dobowy wynosił 24,0 mm. Najmniej opadów zanotowano w kwietniu - w ciągu 2 dni spadło zaledwie 3,6 mm deszczu (jest to najmniejszy opad miesięczny w ciągu całego okresu badań. W minionym roku wystąpił również jeden z najdłuższych okresów bezdeszczowych - trwał on 26 dni, od 10 kwietnia do 5 maja.

Ogólnie można stwierdzić, że warunki termiczno-opadowe w minionym roku nie były sprzyjające dla przyrody w okresie wiosennym, jednak nie wpłynęły w większym stopniu na fenologię roślin i zwierząt. Okres wegetacyjny rozpoczął się 4 kwietnia i trwał do 9 października, czyli 188 dni, z tym, że na początku, ze względu na liczne okresy przymrozkowe i bardzo małe opady atmosferyczne, przyroda budziła się do życia bardzo wolno.

Na stan przyrody duże znaczenie ma nie tylko ilość opadów atmosferycznych, ale również jakość tych opadów, będąca pośrednim wskaźnikiem stopnia zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego. W 2009 roku jakość opadów nie odbiegała zasadniczo od poziomu stwierdzonego w poprzednim roku. Pomimo tego stwierdzono, że na jeden km² niezalesionej powierzchni zlewni badawczej spadło z opadami atmosferycznymi 4114,96 kg głównych jonów, czyli o 29,5% więcej, niż w poprzednim roku. Przeważały jony siarczanowe i chlorkowe. Stwierdzone stężenia poszczególnych jonów w opadach atmosferycznych wskazują, że ogólnie można je sklasyfikować jako normalne pod względem odczynu i charakteryzujące się lekko podwyższonym przewodnictwem elektrolitycznym. Można zatem pośrednio wnioskować, że powietrze w rejonie zlewni badawczej nie jest zanieczyszczone.

Na obszarach zalesionych zlewni badawczej (z drzewostanem sosnowo-świerkowym) opad atmosferyczny przechodząc przez warstwę drzew ulegał znacznym modyfikacjom i to zarówno pod względem ilościowym, jak i jakościowym. W minionym roku hydrologicznym drzewostan zatrzymał średnio 31,3% opadów atmosferycznych. W poszczególnych miesiącach intercepcja podokapowa wahała się od 28,8% (październik) do 82,6% (marzec) wód opadowych. Wysoka intercepcja opadów w niektórych miesiącach powodowała, że nawet przy przeciętnych opadach gleba leśna była często przesuszona, co oczywiście wpływało ujemnie na rozwój roślin i niektórych zwierząt bezkręgowych.

Pod względem jakościowym najistotniejsze zmiany dotyczą odczynu wody opadowej. Drzewostan sosnowo-świerkowy, a zwłaszcza świerki, powodują zakwaszenie wód. W minionym roku hydrologicznym średnia wartość pH opadów pod okapem drzew wynosiła 5,16 i była wyższa, niż w roku ubiegłym. Najniższe wartości pH odnotowano w lutym (4,55), najwyższe zaś w wodach opadowych z maja (6,60).

Na obszarach zalesionych depozycja głównych jonów do podłoża była średnio o 1,2% niższa, niż na terenach otwartych. Na 1 km² zalesionej powierzchni spadło 4066,3 kg głównych jonów. Przy tak niewielkich stężeniach jonów trudno przypuszczać, aby ich dopływ do gleby z opadem atmosferycznym stanowił istotne zagrożenie dla prawidłowego funkcjonowania środowiska przyrodniczego zlewni zwłaszcza, że odczyn opadu jest normalny. Pewne zagrożenie mogłyby stanowić kwaśne opady docierająca do gleby, co przy długotrwałym zjawisku może doprowadzić do zubożenia gleby w wiele substancji niezbędnych do życia roślin (np. magnezu, miedzi, manganu), uszkodzenia ich korzeni, zahamowania wzrostu i wreszcie ich śmierci. Zwiększenie kwasowości gleby może doprowadzić do uwalniania się do środowiska glebowego metali związanych przez mineralne i organiczne komponenty gleby. W konsekwencji może dojść do pobierania toksycznych metali (np. glinu i ołowiu) przez rośliny czy też wymywania ich do wód podziemnych. Na razie jednak nie ma takiego zagrożenia i gleba charakteryzuje się dużą zdolnością do neutralizowania kwaśnego depozytu.

Wyniki badań wód opadowych, opadu podkoronowego i roztworów glebowych ukazują pewne procesy zachodzące w środowisku. Wody opadowe docierające do koron drzew charakteryzowały się normalnym odczynem - pH 5,21 i lekko podwyższoną przewodnością elektrolityczną - 2,78 mSm (Rys. 87). Po przejściu przez warstwę drzew odczyn opadu był nadal normalny - średnia wartość pH tylko nieznacznie obniżyła się (do 5,16), a przewodność była znacznie podwyższona - wzrosła o 36% (do 3,78 mSm). Wody przechodzące przez korony drzew spłukują pył zgromadzony na powierzchni liści, zawierający liczne pierwiastki oraz wymywają niektóre jony z liści. Pewne pierwiastki są absorbowane z opadów przez korony drzew. Zjawisko to jest bardzo złożone i zależy od wielu czynników, m.in. od gatunku drzewa, powierzchni aparatu asymilacyjnego, trofii siedliska, reakcji jonowymiennych czy wielkości opadów atmosferycznych i ich zanieczyszczenia. W skali całego minionego roku jony: amonowy, siarczanowy, chlorkowy, magnezowy i sodowy były zatrzymywane w koronach drzew, a jony azotanowy i potasowy wydalane. Absorpcja lub wydalanie jonów przez roślinność może być wynikiem reakcji wymiennych, np. zaobserwowana absorpcja jonu amonowego może zmniejszyć realną efektywność absorbowania jonów sodowych i potasowych (Stachurski, Zimka 2004). Podobna zależność może zachodzić między jonami wapnia i potasu. Zdaniem Stachurskiego i Zimki (2004) reakcje jonowymienne mogą umożliwiać roślinności szybkie i bezpośrednie zdobywanie deficytowych biogenów oraz usuwanie z roślinności jonów najmniej pożądanych (np. Na i K). W świetle wyników innych badań tych autorów (1984) azot zawarty w opadach atmosferycznych jest silnie absorbowany w strefie koron drzew. W przypadku azotu azotanowego w 2009 roku, jak i w roku poprzednim, nie stwierdzono takiej prawidłowości - średnio w tych latach z opadem podkoronowy docierało do podłoża prawie dwukrotnie więcej azotanów, niż docierało do koron drzew.

Część pierwiastków biogennych jest wprowadzana do obiegu przez roślinność drzewiastą w postaci martwej materii organicznej (opad organiczny). W minionym roku na każdy metr kwadratowy lasu spadło 472,5 g opadu organicznego, głównie w postaci igieł (58,5%). W ten sposób każdy hektar lasu w ciągu roku wzbogacił się o 736,7 kg węgla organicznego, około 17 kg azotu ogólnego i tyle samo wapnia, ponad 3 kg potasu, 2 kg magnezu i po około 1,5 kg siarki ogólnej i fosforu ogólnego.

Wody przedostające się przez korony drzew docierają do dna lasu i przenikają w głąb profilu glebowego. Już w warstwie powierzchniowej (do 30 cm) nastąpił 1,3 krotny wzrost wartości pH roztworów oraz 2,5 krotny wzrost ich mineralizacji. Wielkość pH na głębokości 50 cm obniżyła się do 5,71, a przewodność nieznacznie wzrosła do 9,85 mSm. Na głębokości 100 cm oba te parametry wzrosły - pH do 7,36 a przewodność do 12,01 mSm. W roztworach dominowały kationy wapnia i sodu, a wśród anionów jony siarczanowe i chlorkowe (Rys. 87).

Rys. 87. Modyfikacje wód opadowych na obszarach leśnych zlewni badawczej Stacji Bazowej WIGRY w 2009 roku

Fig. 87. Modifications of rainwater on the forest areas of catchment basin’s in WIGRY Base Station (2009)

Pomimo niewielkich różnic w wielkości opadów atmosferycznych między dwoma ostatnimi latami poziom wód podziemnych w ostatnim roku kształtował się na niższym poziomie i to przez cały rok. Średni miesięczny stan wód był niższy o 12 cm od stanu z roku poprzedniego. Na koniec roku hydrologicznego poziom wód gruntowych był o 5 cm niższy niż na początku roku, ale w ciągu całego roku był on bardzo wyrównany (maksymalna różnica między najniższym i najwyższym stanem nie przekraczała 9 cm). W całym roku hydrologicznym istniało zagrożenie pojawienia się niżówki - suszy gruntowej (Tab. 34).

Badania właściwości fizyko-chemicznych wód podziemnych wskazują na ich wysoką jakość i świadczą o niewielkim oddziaływaniu lokalnych źródeł zanieczyszczenia. Wszystkie stężenia badanych jonów mieściły się w zakresie tła chemicznego, wyznaczonego dla obszaru zlewni na podstawie danych z wielolecia. Zgodnie z rozporządzaniem Ministra Środowiska z dnia 23 lipca 2008 r. w sprawie kryteriów i sposobu oceny stanu wód podziemnych określono stan chemiczny wody z piezometru w Sobolewie jako dobry. Sytuacja ta może jednak ulec pogorszeniu, gdyż coraz realniejsza staje się możliwość zanieczyszczenia wód podziemnych przez pobliskie kopalnie żwiru (Ryc. 88). Działalność zakładu lokalizowana jest coraz bliżej północno-zachodniej granicy zlewni, a zbiorniki poeksploatacyjne zajmują coraz większą powierzchnię i znajdują się na drodze przemieszczania się wód podziemnych w kierunku zlewni.

Rys . 88. Lokalizacja kopalni żwiru w Sobolewie w niedalekim sąsiedztwie granic zlewni badawczej

Fig . 88. Gravel pit located near borders of WIGRY Base Station’s catchment

Pomimo przeciętnych opadów atmosferycznych w ostatnich dwóch latach średni stan dobowy wody na Czarnej Hańczy wyniósł 228 cm i był najniższy od początku istnienia posterunku wodowskazowego, tj. od roku 1997. Aż 65,5% stanów mieściło się w najniższym przedziale, czyli 220-229 cm. Najczęściej niskie stany występowały w miesiącach zimowych, pod koniec lata i w okresie jesiennym (Rys. 56).

Średni roczny przepływ wód Czarnej Hańczy w Sobolewie nadal zmniejszał się. W 2008 roku był on niższy o 0,38 m³/s od przepływu z roku 2007, a w 2009 zmniejszył się o 0,20 m³/s w stosunku do roku ubiegłego. W roku hydrologicznym 2009 przepłynęło w Sobolewie 35,5 mln m ³ wody, czyli o 8,3 mln m³ mniej niż w roku poprzednim i o 20,3 m³/s w stosunku do roku 2007. Jakość tej wody (na podstawie rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 11 lutego 2004 roku w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód), podobnie jak i na Ujściu, odpowiadała III klasie czystości, czyli wodom o zadawalającej jakości, gdzie wartości biologicznych wskaźników wskazują umiarkowany wpływ oddziaływań antropogenicznych. Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 20 sierpnia 2008 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych ogólna ocena jednolitego stanu części wód Czarnej Hańczy określona została jako poniżej dobrego, z powodu przekroczenia stężenia azotanów w Sobolewie.

Wody powierzchniowe są w określonym związku hydraulicznym z wodami podziemnymi. W odniesieniu do stanów wód Czarnej Hańczy położenie pierwszego zwierciadła wód podziemnych w piezometrze w Sobolewie kształtuje się powyżej stanów rzeki. W minionym roku, podobnie jak i w poprzednim, stwierdzono statystycznie istotną zależność pomiędzy stanami wód podziemnych, a stanami wód Czarnej Hańczy (Rys. 89).

Na dobry stan środowiska zlewni badawczej składa się nie tylko wysoka jakość wód powierzchniowych i podziemnych, ale również niski poziom zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym. Średnie stężenie SO₂ dla roku kalendarzowego wynosiło 0,52 μg/m³ i było prawie czterdziestokrotnie niższe od dopuszczalnego poziomu przyjętego dla ochrony zdrowia ludzi i roślin (rozporządzenie MŚ z dn. 3 marca 2008 r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu. Dz. U. Nr 47, Poz. 281, z dnia 19 marca 2008 r.). Również zanieczyszczenie powietrza NO₂ było niewielkie - 5,51 μg/m³ i ponad pięciokrotnie niższe od dopuszczalnego poziomu (traktowanego jako suma dwutlenku azotu i tlenku azotu w przeliczeniu na dwutlenek azotu). Oba te związki są bardzo istotne z punktu widzenia ochrony środowiska, gdyż odpowiadają za zakwaszanie opadów atmosferycznych (Malzahn, 1999).

Rys. 89. Zależność między poziomem wód w Czarnej Hańczy, a poziomem lustra wód podziemnych w Sobolewie (2009)

Fig. 89. Relationship between water level in Czarna Hańcza River and the groundwater-table level in Sobolewo (2009)

Jednym z ważniejszych źródeł zanieczyszczenia powietrza są ciepłownie miejskie w Suwałkach, oddalone od granic zlewni o niecałe 10 km. Przy wiatrach wiejących z sektora północno-zachodniego wnoszą one nad teren zlewni pewne ilości dwutlenku azotu i dwutlenku siarki. Nie powoduje to jednak przekroczeń dopuszczalnych stężeń średniorocznych tych substancji w powietrzu, a tym samym nie zaburza funkcjonowania układów przyrodniczych na terenie zlewni, czy całego Wigierskiego Parku Narodowego. Potwierdzeniem tego są niskie stężenia i ładunki badanych jonów w wodzie opadowej, która wypłukuje zawarte w powietrzu zanieczyszczenia.

Z 12 powierzchni aż na 5 nie stwierdzono monitorowanych gatunków porostów - ustąpiły one z tych powierzchni już w 2008 roku. Na pozostałych powierzchniach w 5 przypadkach zarejestrowano wzrost ogólnej powierzchni plech, a w 2 jej zmniejszenie. Gatunki porostów, które ustąpiły z monitorowanych powierzchni należą do porostów listkowatych (Hypogymnia physodes) oraz krzaczkowatych (Usnea hirta i Pseudevernia furfuracea).

W faunie biegaczowatych zaszły niewielkie zmiany w ilości gatunków występujących w badanych środowiskach. W borze bagiennym występowało tyle samo gatunków, co w poprzednim roku, natomiast zmniejszyła się łowność tych chrząszczy. W lesie mieszanym zwiększyła się liczba gatunków biegaczowatych (o jeden gatunek) i nieznacznie zmniejszyła się ich łowność. Na obu powierzchniach zdecydowanie dominował ten sam gatunek – Pterostichus niger, który stanowił ponad 50% wszystkich odłowionych biegaczowatych.

Podsumowując uzyskane wyniki badań należy stwierdzić, że obszar zlewni badawczej Stacji Bazowej WIGRY charakteryzuje się dobrym stanem środowiska przyrodniczego. Zaobserwowane zmiany mają przeważnie charakter naturalny i na ogół nie wpływają negatywnie na stan środowiska. Rezultaty prowadzonego monitoringu mogą być bardzo przydatne dla oceny zachowania walorów przyrodniczych obszaru objętego najwyższą formą ochrony w Polsce - parku narodowego, Konwencją Ramsarską skupiającą najcenniejsze obszary wodno-błotne świata oraz Europejską Siecią Ekologiczną Natura 2000.

Literatura

Malzahn E., 1999: Ocena zagrożeń i zanieczyszczenia środowiska leśnego Puszczy Białowieskiej. Prace Inst. Bad. Leśn. Seria A, Warszawa.

Stachurski A., Zimka J. R. 1984. The budżet of nitro gen dissolved in rainfall during its passing through the crown in forest ecosystems. Ekol. Pol. 32, s. 191-218.

Stachurski A., Zimka J. R. 2004. Obieg pierwiastków w ekosystemach lądowych. Kosmos, 53, 1, s. 95-105.

Stachurski A., Zimka J. R., Kwiecień M., 1994: Niektóre aspekty krążenia pierwiastków w ekosystemach leśnych na terenie Jakuszyc (II). (w:) Karkonoskie Badania Ekologiczne, II Konferencja, Dziekanów Leśny, 17-19.01.1994 (red. Fischer Z.), Oficyna Wydawnicza Instytutu Ekologii PAN, Dziekanów Leśny: 207-232.

strona główna