Mirosław Grzybowski, Zbigniew Endler, BoŜena Jaworska
Katedra Ekologii Stosowanej, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Wstęp
Pasłęka jest drugą co do wielkości rzeką Pojezierza Mazurskiego, jej długość wynosi 211 km, jest rzeką I rzędu. Źródła rzeki znajdują się na pojezierzu olsztyńskim pod wsią Gryźliny (na północ od Olsztynka), na wysokości 156,6 m n.p.m.
Pasłęka wpływa do Zalewu Wiślanego koło wsi Nowa Pasłęka. Jej największe dopływy to Wałsza i Drwęca Warmińska. W swoim górnym odcinku (od Gryźlin do Mostkowa) Pasłęka płynie przez tereny zalesione, przepływając jednocześnie przez 5 jezior o róŜnej wielkości od 2,3 ha do 377,5 ha. Są to Jeziora Pasłęk, Sarąg, Wymój, Łęguty i Isąg.
Początkowo uwaŜano, Ŝe rzeka Pasłęka ma swoje źródła w Jeziorze Pasłęk. Po wnikliwych badaniach [ENDLER i in. 2003a, 2003b] zweryfikowano dotychczasowy pogląd, wskazując, Ŝe źródła Pasłęki znajdują się na torfowiskach nieopodal wsi Gryźliny, wypływ ma charakter bifurkacji punktowej. Ustalono równieŜ genezę Jeziora Pasłęk. Wykazano, Ŝe Jezioro Pasłęk powstało wskutek budowy młynu wodnego w górnym odcinku rzeki, budowla ta spowodowała podpiętrzenie rzeki, co pociągnęło za sobą powstanie jeziora [ENDLER i in. 2003a]. Czas trwania jeziora szacuje się na około 150 lat. Jak dotąd, nieznany był stan ekologiczny Jeziora Pasłęk. Niniejsza praca wypełnia tą lukę, jest przyczynkiem do oceny moŜliwości wykorzystania makrofitowej oceny stanu ekologicznego ESMI dla antropogenicznego Jeziora Pasłęk na tle parametrów fizyko-chemicznych jego wód.
Materiał i metody
Jezioro Pasłęk zlokalizowane jest ok. 25 km w kierunku południowo-zachodnim od Olsztyna, na 53°36’56’’N i 20°19’21,7’’ na wysokości 152,9 m n.p.m. [CHOIŃSKI
1995]. Jest to niewielki zbiornik o powierzchni około 9,3 ha. Kształt zbiornika zbliŜony jest do owalnego, rozciągający się od południowego-zachodu w kierunku północnego-wschodu, ze słabo rozwiniętą linią brzegową (k = 1,1) o długości 1125 m i wskaźniku wydłuŜenia λ = 1,5. Jezioro cechuje się mało urozmaiconym dnem i niewielkim zagłębieniem misy jeziornej, głębokość względna wyliczona z wzoru Halbfassa wynosi 0,017 [CHOIŃSKI 1995]. Głębokość zbiornika szacuje się na ok. 6 m. W zlewni
bezpośredniej (182,1 ha) dominują lasy (71,9%), pozostałą część zajmują: tereny zabudowane (10,3%), łąki (9,6%) i bagna (8,2%), tereny uŜytkowane rolniczo (9,6%) [KOPAŃKO 2007]. Lasy to w większości lasy pogrądowe ze znacznym udziałem sosny oraz sztucznymi nasadzeniami świerka. W części południowo-wschodniej na glebie mineralnej wytworzonej z piasku luźnego występuje bór świeŜy. W południowej części znajduje się dopływ rzeki Pasłęki porośnięty łęgiem olchowym o znacznym stopniu naturalności. Jest to zbiornik dimiktyczny [KOPAŃKO 2007]. Parametry fizyczno-chemiczne wskazują na eutroficzny charakter wód [przeźroczystość (0,4 m), odczyn (8,78 pH), zawartość chlorków (31,0 mg⋅dm-3), Ŝelaza (5,5 mval⋅ dm-3), przewodniość elektrolityczna (599 µS⋅cm-1), zasobność w fosfor ogólny (0,098-0,31 mg⋅dm-3), zasobność w azot ogólny (1,21-8,97 mg⋅dm-3)] [KOPAŃKO 2007].
Jezioro Pasłęk wraz z rzeką stanowi obszar rezerwatu przyrody „Ostoja bobrów na rzece Pasłęce” utworzonego w 1970 roku. Jezioro Pasłęk zalicza się równieŜ do obszarów Natura 2000: OSO PLB280002 Dolina Pasłęki (http://natura20-00.mos.gov.pl/natura2000/pl/).
Do oceny stanu ekologicznego Jeziora Pasłęk zastosowano Makrofitowy Indeks Stanu Ekologicznego (ESMI) liczony w transektach fitolitoralu jeziora. Metody makrofitowej oceny stanu ekologicznego jezior oparte na transektach są stosowane w monitoringu krajów europejskich, m.in. w Niemczech [SCHAUMBURG i in. 2004, 2007], Austrii [CIECIERSKA i in. 2006], Finlandii [LEKA i in.2002; LEKA 2005], są rekomendowane przez standard CEN [CEN/TC 230]. Metoda polega na:
- wyznaczeniu prostopadle do linii brzegowej transektów o szerokości 20-30 m;
- ustaleniu maksymalnej głębokości występowania roślin (zasięg głębokościowy makrofitów), która wyznacza długość transektu i określa powierzchnię wykonywania badania;
- oszacowaniu całkowitego procentowego pokrycia transektu roślinnością;
- identyfikacji wszystkich zbiorowisk roślinnych występujących na transekcie z oszacowaniem ich procentowego pokrywania w stosunku do całkowitej po-wierzchni zajmowanej przez rośliny w przeliczeniu na skalę BRAUN-BLANQUETA
[1964].
Liczbę transektów do badań roślinności wyznaczono ze wzoru
P
MLT - minimalna wymagana liczba transektów (w zaokrągleniu do jedności);
L - długość linii brzegowej w km;
P - powierzchnia jeziora w km2;
Tmin - najmniejsza liczba transektów wymagana dla jeziora w danej klasie wielkości (tab. 1);
Pmin - dolna granica wielkości jezior w danej klasie wielkości (tab. 1).
Tabela 1; Table 1 Klasy wielkości jezior określające liczbę transektów
do badania roślinności [JENSÉN 1977]
Size classes of lakes determining the number of transects for plant analysis [JENSÉN 1977]
STAN EKOLOGICZNY ORAZ RÓśNORODNOŚĆ FITOCENOTYCZNA ... 93
P powierzchnia jeziora; lake surface area,
Tmin minimalna liczba transektów dla kaŜdej klasy wielkości; minimal number of transects for each size class
Następnie wyliczono Makrofitowy Indeks Stanu Ekologicznego (ESMI) [CIECIERSKA i in. 2006]. ESMI jest multimetriksem, skonstruowanym ze wskaźników uwzględniających skład gatunkowy i obfitości makrofitów [CIECIERSKA i in. 2006]:
H - wskaźnik zróŜnicowania fitocenotycznego liczony zgodnie ze wzorem Shannon-Wiener [SHANNON, WIENER 1946], gdzie cechą ilościową są powierzchnie średnią arytmetyczną jego pokrycia na poszczególnych transektach, po przeliczeniu stopni skali Braun-Blanqueta na średnie pokrywanie procentowe zgodnie z tabelą 2;
N - całkowita powierzchnia fitolitoralu (100%);
Hmax - maksymalne zróŜnicowanie fitocenotyczne obliczone wzorem:
Hmax = 1n S (4)
gdzie:
S - liczba zbiorowisk tworzących fitolitoral.
N Z - wskaźnik zasiedlenia Z = ---
izob. 2,5
izob. 2,5 - powierzchnia litoralu ograniczona izobatą 2,5 (ha)
Tabela 2; Table 2 Skala wartości pokrycia stosowana w metodzie ESMI [CIECIERSKA i in. 2006]
Scale of coverage degree used in the ESMI method [CIECIERSKA et al. 2006]
Zakres klas pokrycia Granice klas stanu ekologicznego dla jezior stratyfikowanych
na podstawie makrofitów [CIECIERSKA i in. 2006]
Boundaries of classes of the ecological status for stratification lakes based on macrophytes [CIECIERSKA et al. 2006]
Stan ekologiczny; Ecological status Zakres wartości wskaźnika ESMI; Range of ESMI values
jeziora stratyfikowane; stratified lakes
Bardzo dobry; Very good 0,680-1,000
Dobry; Good 0,340-0,679
Umiarkowany; Moderate 0,170-0,339
Słaby; Poor 0,090-0,169
Zły; Bad < 0,090
brak roślinności zanurzonej; lack of submerged plants
Wyniki i dyskusja
W wyniku przeprowadzonych w 2007 roku badań fitosocjologicznych stwier-dzono w Jeziorze Pasłęk obecność 16 zespołów roślinnych, na szczególne podkreślenie zasługuje dobrze wykształcony pas szuwarów wysokich z dominacją Phragmitetum i Typhetum latifoliae. W pasie nymfeidów stwierdzono obecność gatunków chronionych:
Nuphar lutea, Nymphaea alba. Zbiorowiska elodeidów to dominacja Ceratophylletum demersi i Potamogetonetum lucentis. W jeziorze dominują zespoły charakterystyczne dla zbiorników Ŝyznych, eutroficznych.
Konieczną do zbadania liczbę transektów w fitolitoralu Jeziora Pasłęk ustalono na MLT = 2 transekty. Transekt pierwszy zlokalizowany został w północno-zachodniej części jeziora, transekt drugi w południowo-wschodniej części jeziora. Wyznaczone transekty róŜniły się zarówno składem obecnych fitocenoz, jak teŜ ich liczbą oraz stopniem pokrycia (tab. 4)
Tabela 4; Table 4 ZróŜnicowanie fitocenotyczne transektów Jeziora Pasłęk
Phytocenotic diversity of transects of Lake Pasłęk
Wyszczególnienie
Specification
Transekty; Transects
STAN EKOLOGICZNY ORAZ RÓśNORODNOŚĆ FITOCENOTYCZNA ... 95
1 2
Procentowe pokrycie transektu Percentage coverage of transect
90 100
Głębokość występowania roślin w transekcie Depth of plants occurrence in a transect
1,4 1,5
Liczba fitocenoz w transekcie; Number of syntax 5 10
Zespoły; Community
Phragmitetum australis 61 3
Caricetum acutiformis 3 -
Typhaetum latifoliae 15 -
Hydrocharitetum morsus-ranae 3 -
Ceratophylletum demersii 3
Glycerietum maximae - 34
Acoretum calami - 3
Equisetetum fluviatile - 3
Iridetum pseudoacori - 15
Lemno-Spirodeletum - 3
Potamogetonetum perfoliati - 15
Myriophylletum spicati - 3
Nupharo-Nymphaeetum albae - 15
Potamogetonetum natantis - 3
Badania w transektach wykazały obecność fitocenoz 14 zespołów. Transekty nie objęły fitocenoz dwóch zespołów: Potamogetonetum lucentis oraz Polygonetum natantis.
Skład fitocenotyczny roślinności Jeziora Pasłęk był podobny do jezior o stanie ekologicznym dobrym [CIECIERSKA i in. 2006]. Przeciętna liczba zbiorowisk roślinnych wśród 153 jezior referencyjnych pochodzących z bazy danych jezior wybranych na potrzeby monitoringu jezior w Polsce zgodnego z Ramową Dyrektywą Wodną [Directive... 2000] waha się od 21 do 23 w zaleŜności od typu jeziora [CIECIERSKA i in.
2006]. W Jeziorze Pasłęk stwierdzono obecność 16 zespołów roślinnych (z czego 14 obecnych w transektach) co wskazuje na niewielką róŜnorodność fitocenotyczną fitolitoralu badanego jeziora.
Stan ekologiczny jeziora wyznaczony w oparciu o wskaźnik ESMI był dobry (tab. 5).
Tabela 5 na końcu art.
Dobry stan ekologiczny Jeziora Pasłęk wyznaczony za pomocą o wskaźnik ESMI jest podobny do innych 39 jezior ze 153 dotychczas przebadanych tą metodą [CIECIERSKA i in. 2006].
W Jeziorze Pasłęk nie wyrastały łąki ramienicowe, co róŜni je od innych jezior o stanie ekologicznym dobrym i bardzo dobrym. Ramienice są waŜnym wskaźnikiem wysokiej makrofitowej oceny stanu ekologicznego [FORSBERG 1964; KRAUSE 1981].
NajwyŜszy zasięg występowania roślinności w Jeziorze Pasłęk zanotowano dla fitocenozy Potamogetonetum lucentis i wynosił on 1,8 m.
Roślinność wodna i szuwarowa ma zasadnicze znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania całego ekosystemu jeziornego, wykazuje przy tym duŜą wraŜliwość na zmiany wszystkich czynników środowiskowych ekosystemu wodnego [BAATTRUP -PEDERSEN i in. 2001; SMOLDERS i in. 2001; SCHAUMBURG i in. 2004, 2007]. Im większa róŜnorodność taksonomiczna i syntaksonomiczna fitolitoralu, tym stan ekologiczny jeziora jest wyŜszy [ENDLER i in. 1999; GRZYBOWSKI i in. 2005; CIECIERSKA i in. 2006].
Średnia wartość wskaźnika róŜnorodności Shannona-Wienera (H) dla roślinności wodnej i szuwarowej w Jeziorze Pasłęk, jak teŜ średnia liczba fitocenoz (tab. 5) jest typowa dla jezior zeutrofizowanych [ENDLER i in. 1999; MURPHY 2002]. Ogólna liczba zbiorowisk roślinnych w jeziorze jest m.in. efektem zróŜnicowania warunków siedliskowych litoralu [JENSÉN 1977; ROONEY, KALFF 2000].
Podsumowanie
Obecność 14 zespołów roślinnych stwierdzonych w trakcie badań na transektach wskazuje, Ŝe zastosowana metoda nie w pełni oddaje zróŜnicowanie fitocenotyczne jeziora. Liczba fitocenoz makrofitów w Jeziorze Pasłęk stwierdzona w czasie badań fitosocjologicznych była wyŜsza o dwa zespoły (16). Mimo to, dokładność metody ESMI jest wystarczająca do oceny stanu ekologicznego badanego jeziora.
Literatura
BAATTRUP-PEDERSEN A.,ANDERSSON B.,BRANDRUD T.E.,KARTTUNEN K.,RIIS T.,TOIVONEN
H.2001. Macrophytes, w: Biological monitoring in Nordic rivers and lakes. Skriver J.
(Red). National Environmental Research Institute, Denmark. TemaNord 513: 53-60.
BRAUN-BLANQUET J.1964.Pflanzsoziologie. Grundzuge der Vegetationskunde. 3 Aufl.
Springer. Wien-New York: 1-866.
CHOIŃSKI A.1995.Zarys limnlogii fizycznej. Wydawn. Nauk. UAM Poznań: 1-298.
CIECIERSKA H.,KOLADA A.,SOSZKA H.,GOŁUB M.2006.Opracowanie podstaw metody-cznych dla monitoringu biologicznego wód powierzchniowych w zakresie makrofitów i pilotowe ich zastosowanie dla części wód reprezentujących wybrane kategorie i typy. T.
II. Jeziora. IOŚ, UWM. Warszawa-Poznań-Olsztyn: 1-70.
Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of the Euro-pean Union 23 October. 2000. Off. J. Eur. Communities 22: 1-72.
ENDLER ZB.,GRZYBOWSKI M.,JUŚKIEWICZ B.1999. Przegląd fitocenoz wodnych i szuwa-rowych Pojezierza Mazurskiego. Zeszyty WSP, Prace biologiczne, Zeszyt II: 35-43.
ENDLER Z.,GRZYBOWSKI M.,JUŚKIEWICZ-SWACZYNA B.2003a.Krajobraz ekologiczny rzeki Pasłęki oraz jego antropogeniczne przemiany, w: Funkcjonowanie geoekosystemów zlewni rzecznych. Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Instytut Badań Czwartorzędu i Geoekologii, Zakład Geoekologii, Stacja Geoekologiczna w Storkowie, Poznań 3: 307-317.
STAN EKOLOGICZNY ORAZ RÓśNORODNOŚĆ FITOCENOTYCZNA ... 97 ENDLER Z.,KOŹLIK M.,MIAŁDUN J.2003b.Krajobraz ekologiczny górnego biegu Pasłęki.
Aura 6: 22-23.
FORSBERG C.1964.Phosphorus, a maximum factor in the growth of Characeae. Nature 201: 517-518.
GRZYBOWSKI M.,SZAREK J.,SKIBNIEWSKA K.,SAWICKA-KAPUSTA K.,GUZIUR J.,ENDLER Z.
2005.The characteristics of plants in the littoral zone of lake Szeląg Wielki in the Iława Lake District threatened by pesticide tomb. Fresenius Environmental Bulletin 14, 5:
357-362.
http://natura2000.mos.gov.pl/natura2000/pl/
JENSÉN S.1977.An objective method for sampling the macrophyte vegetation in lakes.
Vegetatio 33: 107-118.
KESKITALO J., SALONEN K. 1994. Manual for integrated monitoring. Subprogramme Hydrobiology of Lakes. National Board of Waters and the Environment. Helsinki, Vesi-Ja Ymparistohallinnon Julkasuja, Seria B 16: 28-30.
KOPAŃKO U. 2007. Charakterystyka hydrochemiczna jeziora Pasłęk. UWM, WOSiR, Olsztyn: 1-46 ss.
KRAUSE W.1981. Characeen als Bioindikatoren für den Gewässerzustand. Limnologica 13(2): 399-418.
LEKA J.2005.Macrophytes as a tool to assess the ecological status of lakes, w: Sam-pling. Presentations of three training seminars about Quality Assurance (QA), Bio-logical methods of Water Framework Directive and Waste water sampling techniques.
Läne i Heinonen (Red.). Suomen ympäristökeskuksen moniste 328: 60-64.
LEKA J.,YALTA-HULKKONEN K.,KANNINEN A.,AIRAKSINEN O.2002.Aquatic macrophytes in the dassification of ecological status of boreal lakes: Testing fieid study methods and aerial photographing as tool for monitoring, w: Typology and ecological dassification of lakes and rivers. Ruoppa M., Karttunen K. (Red.). TemaNord 566: 93-96.
MURPHY K.J.2002.Plant communities and plant diversity in softwater lakes of northern Europe. Aquat. Bot. 73: 287-324.
ROONEY N.,KALFF J.2000.Inter-annual variation in submerged macrophyte community biomass and distribution: the influence of temperature and lake morphometry. Aquat.
Bot. 68: 321-335.
SCHAUMBURG J.,SCHRANZ CH., HOFMANN G., STELZER D.,SCHNEIDER S., SCHMEDTJE U.
2004. Handlungsanweisung für die ökologische Bewertung von Seen Ŝur Umsetzung der EU-WasserrahmenrichtIinie: Makrophyten und Phytobenthos. Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, München.
SCHAUMBURG J.,SCHRANZ CH.,STELZER D.,HOFMANN G.,FOERSTER J.2007. Vorbereitung des nationalen Bewertungsverfahrens für Makrophyten & Phytobenthos zur Interkalibrierung sowie Fachliche Unterstützung beim Interkalibrierungsprozess Bayerisches Landesamt für Umwelt. Endbericht im Auftrag der Universität Duisburg-Essen, München: 1-192.
SHANNON C.E.,WEAVER W.1949. The mathematical theory of communication. Urbana:
University of Illinois Press: 1-125.
SMOLDERS A.J.P., LAMERS L.M.P., ROELOFS J.G.M. 2001. Aquatic macrophytes in as-sessment and monitoring of ecological status of aquatic environments. TemaNord 563:
23-31.
Słowa kluczowe: Makrofitowy Indeks Stanu Ekologicznego (ESMI), Jezioro Pasłęk
Streszczenie
Celem pracy było wyznaczenie stanu ekologicznego antropogenicznego Jeziora Pasłęk oraz ocena przydatności Makrofitowego Indeksu Stanu Ekologicznego (ESMI) do badań jezior antropogenicznych. Badania wykonano latem 2007 roku. Do oceny stanu ekologicznego wykorzystano metodę ESMI, posługiwano się oceną opartą na badaniach prowadzonych w transektach. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, Ŝe stan ekologiczny Jeziora Pasłęk jest dobry, a metoda ESMI jest wystarczająco dokładna do oceny stanu ekologicznego jeziora antropogenicznego i koresponduje z wynikami badań fizyczno-chemicznych wód.
ECOLOGICAL STATUS AND PHYTOCOENOTIC DIVERSITY OF MACROPHYTES OF THE LAKE PASŁĘK IN OLSZTYN LAKELAND
Mirosław Grzybowski, Zbigniew Endler, BoŜena Jaworska
Department of Applied Ecology, University of Warmia and Mazury, Olsztyn Key words: Ecological State Macrophyte Index (ESMI), Pasłęk Lake
Summary
The objective of this study was to determine the ecological state of the an-thropogenic Lake Pasłęk and to evaluate the suitability of the Ecological State Macrophyte Index (ESMI) for the assessment of artificial water bodies. The study was conducted in the summer of 2007. The ecological state of Lake Pasłęk was assessed with the use of the ESMI method, and the data were collected along transects. It was found that the ecological state of the investigated lake is good, and that the ESMI method is reliable and accurate. This index can be employed to assess the ecological status of anthropogenic lakes as the values obtained corresponded to the results of a physicochemical analysis of water.
Dr Mirosław Grzybowski
Katedra Ekologii Stosowanej, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski ul. M. Oczapowskiego 5
10-719 OLSZTYN
e-mail: grzybomi@uwm.edu.pl
Tabela 5; Table 5 Referencyjne wskaźniki zróŜnicowania fitocenotycznego Jeziora Pasłęk
The Pasłęk Lake and reference lakes phytocoenotic parameters Nazwa