4.10. Metale ciężkie i siarka w porostach

W 2011 roku na 24 stanowiskach badawczych leżących w granicach zlewni eksperymentalnej (12 powierzchni) i w jej otulinie (12 pow.) pobrano próby plech porostu Hypogymnia physodes (L.) Nyl. Próby po wysuszeniu i opisaniu przesłane zostały do Zakładu Monitoringu Środowiska Instytutu Nauk o Środowisku Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, gdzie poddane zostały badaniom na zawartość metali ciężkich – kadmu, ołowiu, miedzi, cynku, chromu, niklu i żelaza oraz siarki. Wyniki analiz chemicznych przedstawiono w tabeli 65, a ich opracowanie stanowi odrębną część Raportu, wykonaną przez Uniwersytet Jagielloński.

Tabela 65. Koncentracja (µg/g s.m.) Cd, Pb, Cu, Zn, Fe, Cr, Ni i S

w plechach porostu Hypogymnia physodes

4.11. Fauna epigeiczna

Badania dotyczące fauny epigeicznej dotyczyły tylko chrząszczy z rodziny biegaczowatych Carabidae i prowadzone były w dwóch typach siedliskowych lasu - w borze bagiennym i lesie mieszanym. Na każdym siedlisku wytypowano po trzy stanowiska oddalone od siebie o około 250 m, na których zainstalowano po 5 pułapek rozmieszczonych liniowo co trzy metry. Pułapki (słoiki o pojemności 0,33 l i średnicy otworu 56 mm) zostały wkopane równo z powierzchnią gruntu i osłonięte daszkami. Jako płynu konserwującego użyto roztworu glikolu etylowego. Pułapki były eksponowane w terenie przez 5 miesięcy, od początku maja do końca września, a materiał wybierano z nich w odstępach miesięcznych. Zebrany materiał przesłano do Zakładu Zoologii Instytutu Biologii Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego Jana Kochanowskiego w Kielcach, gdzie został poddany analizie faunistyczno-ekologicznej. Wyniki analiz przedstawiono w tabeli 66, a ich opracowanie stanowi odrębną część Raportu, wykonaną przez Uniwersytet Humanistyczno-Przyrodniczy Jana Kochanowskiego w Kielcach.

Tabela 66. Charakterystyka gatunków biegaczowatych

odłowionych w 2011 roku

Tabela 67. Charakterystyka zgrupowania biegaczowatych

odłowionych w 2011 roku

5. Ocena stanu środowiska i zagrożenia

Rok 2011 był kolejnym okresem, w którym na obszarze zlewni badawczej realizowano zaplanowane programy pomiarowe w zakresie podstawowym. Nie zarejestrowano w tym czasie zjawisk drastycznie pogarszających stan środowiska zlewni, a większość badanych parametrów fizyczno-chemicznych środowiska była na podobnym poziomie, co w latach poprzednich. Niemniej jednak zaobserwowano w przyrodzie pewne zjawiska, które świadczą o zmianach, jakie zachodzą w środowisku i nie zawsze są to zmiany poprawiające warunki bytowania rodzimych gatunków roślin i zwierząt.

Zarówno z wyników uzyskanych w poprzednich latach, jak i w 2011 roku wynika, że wielkość ładunków oraz stężeń badanych jonów, m.in. takich jak: siarczanów, azotanów, fosforanów, chlorków, wapnia, potasu czy sodu, jest niewielka i nie powinna stanowić zagrożenia dla żyjących tu organizmów. Powietrze atmosferyczne jest czyste, a stężenia w nim dwutlenku azotu czy dwutlenku siarki są kilkukrotnie niższe od dopuszczalnego w Polsce poziomu. Również stężenia innych jonów w powietrzu są nieznaczne, o czym świadczą niskie zawartości badanych pierwiastków w opadach atmosferycznych, które „wymywają” z powietrza zanieczyszczenia czy w plechach porostów, które pochłaniają wszystkie składniki powietrza całą swoją powierzchnią. Podobnie właściwości fizyko-chemiczne wód podziemnych wskazują na ich wysoką jakość, która nie odbiega od ogólnej charakterystyki wód w utworach czwartorzędowych i świadczy o niewielkim oddziaływaniu lokalnych źródeł zanieczyszczeń.

Trochę inaczej przedstawia się sytuacja jakości wód Czarnej Hańczy, która powyżej obszaru zlewni badawczej przepływa przez miasto Suwałki i odbiera oczyszczone ścieki z miejskiej oczyszczalni ścieków. Jakość wód tej rzeki w dużym stopniu uzależniona jest od ilości i jakości odprowadzanych do niej ścieków. W latach 1993-1995 dokonano modernizacji suwalskiej oczyszczalni i rozbudowano ciąg technologiczny części ściekowej, wprowadzając biologiczną defosfatację (z okresowym wspomaganiem chemicznym), nitryfikację i denitryfikację. Według obowiązującego do stycznia 2017 roku pozwolenia wodnoprawnego, minimalny procent redukcji zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych wynosić ma co najmniej: 90% BZT₅, 75% ChZT, 85% azotu ogólnego, 90% fosforu ogólnego i 90% zawiesin. Stężenia substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, występujące w oczyszczonych ściekach komunalnych, nie mogą aktualnie przekraczać: 10 mg N-NH₄/dm³, 30 mg N-NO₃/dm³, 0,06 mg Hg/dm³ (wartość średnia dobowa), 0,5 mg Ni/dm³, 0,5 mg Pb/dm³, 0,1 mg As/dm³. Wartości ładunków fosforu - pierwiastka najbardziej odpowiedzialnego za eutrofizację wód, niesione wodami Czarnej Hańczy w Sobolewie, wskazują na sprawne funkcjonowanie miejskiej oczyszczalni i znaczną redukcję tego pierwiastka w okresie ostatnich 30 lat (Rys. 95). Korzystne zmiany jakości wód Czarnej Hańczy potwierdzają również wyniki badań uzyskane na wejście do zlewni badawczej - Sobolewo, jak i wyjściu z niej - stanowisko Ujście. Ponad połowa badanych parametrów fizyko-chemicznych (wapń, chlorki, pH, przewodność, tlen, siarczany, magnez i temperatura) na obu stanowiskach zawierała się w I klasie czystości (podobnie jak stężenie fosforu ogólnego w Sobolewie). Jedynie stężenia amoniaku oraz zasadowość w obu punktach znalazły się poza wartościami granicznymi, podobnie jak BZT₅ w Sobolewie.

Rys. 95. Średni roczny ładunek fosforu niesiony przez rzekę Czarną Hańczę w Sobolewie w latach 1981-2011

- linia czerwona oznacza poziom niebezpieczny wg Vollenweidera (1976)

Analizując wielkości zanieczyszczenia środowiska przyrodniczego zlewni badawczej z dużym prawdopodobieństwem można przyjąć, że czynnik ten nie decyduje, lub decyduje tylko w niewielkim stopniu i to lokalnie, o zmianach zachodzących w środowisku. Na tle tak niewielkiego zanieczyszczenia środowiska należy zatem szukać innych przyczyn zmian zachodzących w biocie grzybów oraz florze i faunie zlewni.

Już wcześniejsze obserwacje przyrodnicze wskazywały, 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 organizmów, zwłaszcza na początku sezonu wegetacyjnego, decyduje o ich różnorodności gatunkowej, liczebności, sukcesie rozrodczym oraz kondycji. W dobie burzliwej dyskusji, dotyczącej globalnego ocieplenia klimatu, umyka nam aspekt lokalny tego zjawiska, którego efekty mogą być niezmiernie istotne dla naszej przyrody. Stacja Bazowa WIGRY nie dysponuje jeszcze długimi ciągami pomiarowymi temperatury powietrza czy wielkości opadów atmosferycznych, jednak już dane z ostatnich 10 lat powinny być pomocne przy wnioskowaniu przyczyn niektórych zmian zachodzących w przyrodzie. Biorąc pod uwagę dane meteorologiczne ze stacji synoptycznej w Suwałkach stwierdzamy, że w ciągu ostatnich 30 lat średnia temperatura powietrza w lipcu wzrastała o 0,11^oC/rok, sierpnia o 0,09^o C/rok, zaś stycznia o 0,1^oC/rok (Górniak 2009). Zmiany temperatury powietrza mają wpływ na długość sezonu wegetacyjnego. W latach 1976-2008 ulegał on stopniowemu wydłużaniu, osiągając przeciętną wartość 197 dni, a jego zmienność była dość duża, bo od 167 do 228 dni. Tak, jak zmienność niektórych parametrów klimatycznych, zarówno w wymiarze przestrzennym jak i czasowym, nie jest niczym nadzwyczajnym, to tempo tych zmian zasługuje już na szczególną uwagę.

Warunki pogodowe, a zwłaszcza zjawiska ekstremalne, odgrywają bardzo istotną rolę w przyrodzie. Temperatura powietrza i opady atmosferyczne w największy i najbardziej widoczny sposób wpływają na stan przyrody i zachodzące w środowisku zjawiska. Temperatura, zwłaszcza w okresie wczesnowiosennym, ma duże znaczenie dla wilgotności gleby, a tym samym dla rozwoju młodych roślin. W minionych latach często obserwowano na terenie zlewni badawczej zjawisko zanikania pokrywy śnieżnej na skutek podwyższonej temperatury powietrza w ciągu dnia. Woda z roztopionego śniegu szybko spływała, po jeszcze zamarzniętej ziemi, do rzeki i obniżeń bezodpływowych lub parowała. W konsekwencji już wiosną w wielu miejscach gleba była przesuszona. Wysokie temperatury powietrza w okresie kwitnienia wielu gatunków roślin powodowały skrócenie (przyspieszenie) okresu ich rozwoju, a tym samym skrócenie okresu dostępności pokarmu (pyłku, nektaru) dla licznych gatunków owadów. Skrajnie niskie opady atmosferyczne sprawiały, że poziom wód w małych zbiornikach wodnych oraz bezodpływowych zagłębieniach terenu, zasilanych wodami opadowymi, był bardzo niski, a woda z nich szybko wyparowywała. Wszystko to znacząco, negatywnie wpływało na rozwój organizmów, zwłaszcza wodnych i wodno-lądowych.

Do wyżej wymienionych skutków zmian w klimacie może dojść jeszcze jeden, który sam w sobie stanowi poważne zagrożenie dla rodzimej przyrody zlewni i jej otoczenia. Widoczne ocieplenie klimatu może być czynnikiem wyzwalającym dynamiczny rozwój niektórych gatunków roślin obcego pochodzenia. Takie gatunki od wielu lat występują w naszej przyrodzie i z pewnych, na ogół nieznanych nam powodów, nie rozprzestrzeniają się na większe obszary. Jeszcze do niedawna takim gatunkiem był niecierpek gruczołowaty Impatiens glandulifera, roślina pochodząca z subtropikalnych zachodnich i środkowych obszarów Himalajów, Kaszmiru i Nepalu, gdzie rośnie na wysokościach od 1800 do 3000 m n.p.m. Jej nasiona zebrane są w torebkach o długości 2-3 cm, które pękając są zdolne wyrzucić nasiona na odległość nawet 7 metrów. Do Europy została przywieziona jako roślina ozdobna i miododajna w 1839 roku.

Rys. 96. Niecierpek gruczołowaty Impatiens glandulifera

Kilkanaście lat temu, w zachodniej części zlewni badawczej, tuż przy brzegu Czarnej Hańczy w Sobolewie, występowała niewielka kępa niecierpka gruczołowatego. W ciągu ostatnich lat zasięg występowania tego gatunku drastycznie powiększył się i obecnie można go spotkać niemal wzdłuż całej doliny rzeki, od Sobolewa po jezioro Wigry (Rys. 97). Gatunek ten, ze względu na swoją bardzo wysoką inwazyjność, stanowi zagrożenie dla rodzimych gatunków roślin, skutecznie wypierając je z naturalnych siedlisk. Ze względu na szeroką tolerancje środowiskową i wysoką produkcję nasion (do 32 tys./m²) niecierpek gruczołowaty szybko rozprzestrzenia się i tworzy zwarte, zajmujące duże powierzchnie monokultury.

Rys. 97. Rozmieszczenie stanowisk niecierpka gruczołowatego Impatiens glandulifera

na terenie zlewni w 2011 roku

Szczegółowe analizy warunków środowiskowych oraz wielkości populacji niecierpka gruczołowatego powinny dostarczyć więcej informacji na temat czynników sprzyjających ekspansji tego gatunku oraz możliwości skutecznego ograniczenia jego występowania.

W 2011 roku wystąpiły najwyższe od trzynastu lat stany wód podziemnych, i to zarówno w skali roku, jak i poszczególnych miesięcy. Taka sytuacja pojawiła się pomimo niewielkich opadów atmosferycznych, których suma była o 9 mm niższa od przeciętnych z wielolecia 1971-2000. Poprzednie cztery lata charakteryzowały się jednak znacznie większymi opadami, zwłaszcza rok 2010, kiedy spadło o 124 mm więcej opadów niż przeciętnie, i to one w znacznym stopniu przyczyniły się do odbudowy zasobów wód podziemnych w 2011 roku.

W ciągu prawie całego 2011 roku nie było też zagrożenia suszą gruntową, co wybitnie wskazuje na poprawę warunków wodnych w glebie. Analiza częstości trwania stanów wody na Czarnej Hańczy wykazała jednak, że stany wód miały w dalszym ciągu tendencję do obniżania się. Zwiększył się udział stanów w najniższym przedziale, czyli 220-229 cm, z 59% w roku poprzednim do 67% oraz wystąpiły bardzo niskie stany wody, w przedziale od 210 do 219 cm (stanowiły one 3% stanów).

Niedostatek wody widoczny jest również w środowisku leśnym. Opad atmosferyczny, który dociera do powierzchni koron drzew jest częściowo zatrzymywany przez drzewa. W minionym roku hydrologicznym drzewostan zlewni badawczej zatrzymał średnio 39,4% opadów atmosferycznych. W poszczególnych miesiącach intercepcja podokapowa wahała się od 15,0% (lipiec) do 93,2% (marzec) wód opadowych, co było wyraźnie skorelowane z wielkością opadu - im większy opad tym większa ilość wody docierała do dna lasu. Najniższa intercepcja (15,0%) wystąpiła zatem w miesiącu lipcu, kiedy spadło najwięcej deszczu (150,0 mm), a opad maksymalny dobowy sięgał 27,2 mm. Wysoka intercepcja opadów w niektórych miesiącach powodowała, że nawet przy przeciętnych opadach gleba leśna była przesuszona, co oczywiście wpływało ujemnie na rozwój roślin i niektórych zwierząt bezkręgowych. Drzewostan sosnowo-świerkowy zlewni badawczej posiada bardzo niekorzystny bilans wodny, zwłaszcza, że duża część opadów letnich spada w postaci słabego deszczu i w znacznej części jest on zatrzymywany w koronach drzew. W ciągu całego sezonu wegetacyjnego ilość wody w glebie jest niewielka, a gleba w głównej strefie korzeniowej drzew (15-50 cm) z reguły jest mocno przesuszona.

Drzewostan sosnowo-świerkowy, a zwłaszcza świerki, powodują zakwaszenie wód. W minionym roku hydrologicznym średnia wartość pH opadów pod okapem drzew wynosiła 5,10 i była niemal identyczna, jak w roku ubiegłym. Najniższe wartości pH odnotowano w grudniu (4,15), najwyższe zaś w wodach opadowych z kwietnia (6,61).

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 5,94 i lekko podwyższoną przewodnością elektrolityczną - 1,60 mS/m (Rys. 98). Po przejściu przez warstwę drzew odczyn opadu był nadal normalny - średnia wartość pH obniżyła się do 5,10, a przewodność była znacznie podwyższona - wzrosła o do 6,50 mS/m. 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 opady po przejściu przez warstwę koron drzew zostały wzbogacone we wszystkie badane jony.

Wody przedostające się przez korony drzew docierają do dna lasu i przenikają w głąb profilu glebowego. W warstwie powierzchniowej (do 30 cm) nastąpił wzrost wartości pH roztworów do 5,22 oraz wzrost ich mineralizacji do 17,47 mS/m. Wielkość pH na głębokości 50 cm wzrosła do 6,26, a przewodność obniżyła się do 10,58 mS/m. Na głębokości 100 cm oba te parametry wzrosły - pH do 7,26 a przewodność do 19,70 mS/m. W roztworach dominowały kationy wapnia i sodu, a wśród anionów jony siarczanowe i azotanowe (Rys. 98).

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.

Rys. 98. Modyfikacje wód opadowych na obszarach leśnych zlewni badawczej Stacji Bazowej WIGRY w 2011 roku

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

Vollenweider R. A. 1976. Scientific fundamentals of the eutrophication of lakes and flowing waters, with a particular reference to phosphorus and nitrogen as factor in eutrophication, OECD Tech. rep. DAS/CSI/6827, p. 159.

Górniak A. 2009. Uwarunkowania klimatyczne funkcjonowania jeziora Wigry. (W:) J. Rutkowski, L. Krzysztofiak (red.), Jezioro Wigry. Historia jeziora w świetle badań geologicznych i paleoekologicznych. s. 31-41, Stow. „Człowiek i Przyroda”, Suwałki.

Spis treści