PRZYRODNICZE PODSTAWY OCHRONY
l ODNOWY EKOSYSTEMÓW WODNO-TORFOWISKOWYCH
W OBSZARZE FUNKCJONALNYM
POLESKIEGO PARKU NARODOWEGO
NA TLE ANTROPOGENICZNYCH
PRZEKSZTAŁCEŃ
ŚRODOWISKA
PRZYRODNICZEGO
Pod
redakcjąStanisława
Radwana
91
Instytut Agrofizyki
im. Bohdana Dobrzańskiego
PAN
w
Lublinie
Rozprawy i Monografie
Lublin 2003
l. WPROWADZENIE
Przyrodnicze podstawy ochrony ekosystemów wodno-t01jowiskowych
W Europie tereny wodno-bagienne zajmują niewielkie już powierzchnie podlegają całkowitej ochronie. W Polsce ekosystemy wodno-torfowiskowe
obejmują stosunkowo duże i o wysokim stopniu naturalności obszary rozciągające się we wschodniej jej części: na Polesiu Lubelskim, w dorzeczach Biebrzy, Narwi i w największym w kraju zwm1ym kompleksie leśnym - Lasach Janowskich. Najcenniejsze ich fragmenty objęte zostały najwyższą formą ochrony, gdyż stanowią podstawowy składnik trzech Parków Narodowych: Poleskiego,
Biebrzańskiego i Narwiańskiego, oraz rezerwatu lmielty Ług, położonego w Parku Krajobrazowym Lasy Janowskie [II O, 115,120,124,125, 164].
Ekosystemy wodne i torfowiskowe odgrywają ważną rolę w kształtowaniu
krajobrazu ekologicznego kraju. Dzięki znacznym własnościom autarkicznym i homeostatycznym ekosystemy te przyczyniają się do stabilizowania całych
fizjocenoz, do wzbogacania ich w wodę; prowadzą do powstania oczek i rozlewisk, powiększania powierzchni jezior i obszarów bagiennych oraz do tworzenia i wzbogacania mozaikowatości siedliskowej, biocenotycznej i ekosystemowej w fizjocenozie i krajobrazie [ 115]. Na Polesiu Lubelskim w procesie ewolucyjnym (w dłuższym lub krótszym przedziale czasowym) powstały układy funkcjonalne o cennych i unikatowych walorach przyrodniczych. Wykształciły się w nich bogate zespoły roślin i zwierząt o dużym zróżnicowaniu
gatunkowym. W zespołach tych występują liczne gatunki: reliktowe, endemiczne, rzadkie i specyficzne (wskaźnikowe) dla poszczególnych typów ekosystemów wodno-bagiennych [ 126].
W ekosystemach jeziornych szczególną rolę odgrywają gatunki wskaźnikowe
trofii (oligo-, mezo-, eu- lub dystrofii). Pozwalają więc na określenie ekologicznej
tożsamości jezior. Stopień zaś zróżnicowania troficznego jezior wskazuje na mniejszą lub większą różnorodność fizjocenoz wodnych terenu [l 18]. Niektóre typy troficzne (limnologiczne) jezior spełniają szczególną rolę w omawianych fizjocenozach. Do nich należą dość liczne jeszcze w Polsce jeziora dystroficzne, o specyficznych biocenozach (fito- i zoocenozach), z wieloma niekiedy gatunkami reliktowymi, rzadkimi i wskaźnikowymi [123,126].
Ekosystemy torfowiskowe z kolei są dla wielu sąsiadujących z nimi jezior
8
rozpuszczonych w ich wodach substancji pokarmowych (soli mineralnych), przyczyniając się do zachowania ich stabi In ego statusu troficznego [ 164].
Na Wyspach Brytyjskich niektóre rodzaje ekosystemów torfowiskowych (np. torfowiska niskie) chronione są właśnie głównie dlatego, że utrzymują na stałym poziomie wodę i "kumulują" zasoby substancji pokarmowych [liS].
Obszary wodno-torfowiskowo-bagienne mają szczególne znaczenie w ochronie przyrody, gdyż decydują nie tylko o retencji wody, klimacie regionu,
czy kraju, lecz także o zróżnicowaniu limnologicznym jezior. W poważnym stopniu kształtują i utrzymują mozaikowatość siedliskową, różnorodność biologiczną, a także stabilność i odporność ekologiczną całych fizjocenoz, stąd też powinny być objęte szczególną ochroną [29, l 07].
Istniejące i potencjalne zagrożenia dla ekosystemów wodno-torfowiskowych Od 40 lat niezwykle cenne przyrodniczo ekosystemy wodno-b agienno-torfowiskowe, rzadko spotykane w skali kraju i Europy, położone w unikalnym krajobrazie poleskim są zagrożone [29,109,115]. Podlegają one nasilającym się modyfikacjom (odkształceniom) pod wpływem dużych zmian hydrologicznych terenu, wywoływanych zniekształceniami powierzchni ziemi, na skutek wydobywania węgla kamiennego z pokładów zalegających w sąsiedztwie obszarów chronionych oraz funkcjonowania systemu wodnego Kanału Wieprz-Krzna. Stosowana technologia wydobywania węgla na tzw. "zwał"
powoduje osiadanie terenu i tworzenie nieckowatych zagłębień, wypełniających się wodami gruntowymi i powierzchniowymi. Proces ten prowadzi do sukcesywnego powstawania tzw. zbiorników zapadliskowych, mogących mieć wpływ na strukturę funkcjonowanie naturalnych ekosystemów wodno-torfowiskowych. Z kolei system wodny Kanału Wieprz-Krzna stwarza realne niebezpieczeństwo drenażu wód powierzchniowych i wprowadzenia wód obcych do tych specyficznych układów przyrodniczych, które mogą spowodować w nich nieprzewidywalne zmiany biocenotyczne [ 11 O, 123,126, 128].
Zjawiska te wywołały już duże zmiany w obszarze funkcjonalnym Poleskiego Parku Narodowego:
drastyczne zwiększanie tempa odpływu i obniżenia się poziomu wód, prowadzące do wyłączenia 60-80% terenów podmokłych z powierzchniowego stagnowania wody [19,79];
9 znaczne zmmeJszenie naturalnej (śródtorfowiskowej) retencji wodnej uruchomienie procesów murszenia torfu na wielu rozległych przestrzeniach. Jednocześnie wraz z procesem murszenia i rolniczego użytkowania
gwałtownie wzrosła eutrofizacja torfowisk [l, li ,87]:
niszczenie lokalnej różnorodności hydrochemicznej, hydrologicznej hydrobiologicznej ekosystemów, zwłaszcza ekosystemów jeziornych, poprzez pocięcie naturalnych, na ogół niezależnych funkcjonalnie, układów ekologicznych gęstą siecią rowów [6, 19,71, 122];
wprowadzenie do złożonego, ukształtowanego ewolucyjnie układu ekologicznego, wód obcych (z systemu wodnego Kanału Wieprz-Krzna), silnie zeutrofizowanych i nierzadko zanieczyszczonych szkodliwymi substancjami chemicznymi [51, 122];
znaczne zmniejszenie naturalnych zdolności wód do samooczyszczania się
(szczególnie rzek), poprzez zwiększenie tempa odpływu, zmniejszenie naturalnej retencji wodnej oraz zniszczenia naturalnych ekotonów woda-ląd, stanowiących biologiczną barierę ochronną kompleksów wodnych torfowiskowych przed zanieczyszczeniami i dopływem nadmiernej ilości biogenów [111,119];
odkształcenia powierzchni Ziemi polegające na powstawaniu zbiorników zapadliskowych w wyniku eksploatacji węgla kamiennego [124].
Cel i zakres prowadzonych badań
Mimo ogromnej skali przekształceń w hydrosferze i pedosferze zachowana
została jeszcze duża aktywność biologiczna układów fizjocenotycznych, szczególnie obszarów wodno-torfowiskowo-bagiennych [23, 118]. Właściwość ta stwarza realne szanse na ratowanie, a nawet wzbogacanie bardzo poważnie dziś
już zagrożonych ekosystemów. Wymagać to jednak będzie wielu kompleksowych i długoterminowych badań procesów ekologicznych zachodzących w ekosystemach
zagrożonych oraz działań prowadzących do renaturalizacji stopniowo lub gwałtownie degradowanych, niekiedy dużych fragmentów ekosystemów wodno-bagiennych w obszarze funkcjonalnym Poleskiego Parku Narodowego.
Podjęte badania zmierzają do bliższego poznania tylko niektórych zjawisk
zachodzących w ekosystemach zdegradowanych i zagrożonych w obszarze funkcjonalnym tego Parku. Obejmują one następujące problemy do rozwiązania:
10
Określenie wpływu nasilających się zagrożeń antropogenicznych (melioracje, rekreacja, kopalnictwo węgla kamiennego) na funkcjonowanie i naturalność fizjocenoz Parku i·obszarów przyległych;
Rozpoznanie górniczego odkształcenia powierzchni Ziemi oraz jego wpływu na kształtowanie się stosunków wodnych oraz na funkcjonowanie ekosystemów jeziornych i torfowiskowych położonych w obszarze funkcjonalnym Poleskiego Parku Narodowego.
Identyfikacja procesów zachodzących w strukturze geochemicznej biotycznej ekosystemów wodno-torfowiskowych, znajdujących się w zasięgu antropogenicznych przekształceń środowiska przyrodniczego.
Opracowanie zasad ochrony i odnowy zagrożonych i degradowanych ekosystemów wodno-torfowiskowych.
Motywy powstania monografii
Położone w obszarze funkcjonalnym Poleskiego Parku Narodowego ekosystemy wodno-torfowiskowe znajdują się w strefie nasilających się zagrożeń antropogenicznych. Zagrożenia te płyną ze strony działającej od 1982 roku Kopalni Węgla Kamiennego "Bogdanka", prowadzenia nieracjonalnych melioracji i masowo rozwijającej się rekreacji. Stanowiły one wystarczające przesłanki do podjęcia i realizacji kompleksowych bada1'l ekologicznych w tych ekosystemach.
Na ich podstawie opracowano obszerną, tematycznie zwartą monografię dotyczącą struktury ekologicznej, funkcjonowania ochrony układów przyrodniczych w Poleskim Parku Narodowym i jego strefie ochronnej.
11 INTRODUCTION
The biological basis for the protection offenland ecosystems
In Europe, fenlands now occupy only small areas and are completely protected. In Poland, fenland ecosystems include relatively vast and highly natural regions stretching away into the eastern part of Poland such as in Lublin, the river-basins of the Rivers Biebrza and Narew and in the highest compact forest complex of the country- the Jan6w Forests (Lasy Janowskie). The most valuable parts enjoy the utmost protection since they are included in the three National Parks and Natural Reserves: the Polesie Park, the Biebrzm1ski Park and the Narwianski Park plus the Imielty Lug Nature Reserve located in the Jan6w Forest
(Lasy Janowskie) Landscape Park [110,115,120,124,125,164].
Water and peat ecosystems play an important role in the shaping of the ecological landscape of the country. The considerably autharcic and homeostatic properties of
these ecosystems contribute to the stabilization of the whole physio-cenoses, enriching
these physio-cenoses in water; they also lead to the formation of ponds and flood waters, increase the surface areas of the lakes and swamps, forming and enriching as they go, the variegate character of habitats, biocenses and ecosystems [115]. In the Lublin Polesie, functional systems of a uniquely natural value were generated in the process of evolution (over a shorter or longer period of time). Rich plant and
animal complexes with high species' differentiations were generated in these systems. Many remaining endemic and rare examples of flora and fauna typical of such bog ecosystems are to be found in the area. [ 126].
In the lakes' ecosystems, species indicative of trophy (oligo-, mezo-, eu- or
dystrophy) play a special role. They facilitate the determining of the ecological
identity of a lake. The degree of trophic lake differentiation points to the higher or lower diversity of water physiocenoses of this region [ 118]. Some of the trophic types (limnologic) of the lakes play a very special role in the physio-cenoses discussed. Dystrophic lakes, still numerous in Poland, with specific biocenoses
(both phyto- and zoocenoses) with many remaining rare and indicative species belong to this last category [123,126].
On the other hand, for the lakes in their neighbourhood, peat ecosystems are a source of active humic acids which "neutralize" the excessive amounts of nutrients dissolved in them (mineral salts) and contribute to the preservation of their stable trophic status [ 164].
12
In the British Isles, some types of peat ecosystems (e.g. low peatlands) are
protected mainly because they maintain water at a stable level and "accumulate"
nutrient reserves [115].
Fens play a special role in nature protection because they decide water
retention, the climate of the region, even that of the whole country, and also
the limnologic differentiation of the lakes. They form and maintain the mosaic
character of the habitats, their biological diversity and also the ecological stability
and resistance of the whole physio-cenoses; hence they should be placed under
special protection measures [29, I 07].
Existing and potential threats to fen land ecosystems
For 40 years now, extremely valuable natural fenland ecosystems, rare both
in our country and in Europe and located in the unique landscape of the Polesie,
have been endangered [29, I 09, 115]. They have undergone more and more intense
modification under the influence of big hydrological changes of the terrain caused
by deformations in the earth's surface due to coal mining from the deposits
located in the vicinity of the protected areas and the functions of the water system
of the Wieprz-Krzna canal. The coal mining technology used, i.e. so-called
"dumping', causes settlement and the formation of shafts which fill with ground
and surface water. This latter process leads to the successive formation of
so-called hollow reservoirs that can influence both the structure and the function
of the natural fenland ecosystems. On the other hand, the water system of the
Wieprz-Krzna canal poses the very real danger that the surface water will drain
away and outside waters will find their way into these specific natural systems creating unforeseeable biocenotic changes [!I 0, 123,126, 128].
The above phenomena have already resulted in considerable differences in
the way the Polesie Nature Park works such as:
the drastic increase in the outflow rate and the lowering of the water level
which has led to the exclusion from use of some 60-80% of waterlogged areas
due to stagnant surface water [ 19,79].
a considerable decrease in natural (inter-peat) water retention and the
activation of peat mucking processes throughout vast areas, at the same time
as the rapid increase of the eutrophication of the fens, together with the
mucking process and agricultural utilization [ 1,11 ,87].
Destruction of local hydro-chemical, hydrological, and hydro-biological
13
usually independently existing - ecological systems with a dense network of
ditches [6, 19,71, 122].
Introduction of foreign water (from the water system of the Wieprz-Krzna canal)
strongly eutrophied and often polluted with harmful chemical substances into the
complex ecological system formed over aeons of evolution [51, 122].
A considerable decrease in the ability of the water to naturally self-purify (especially in the rivers) by the increase in its outflow rate, the decrease of
natural water retention and the destruction of the natural water-land ecotons
which constitute a biologically protective water barrier for fenland complexes
against pollution and the excessive inflow of biogens [I 11, 119].
Deformation of the earth's surface consisting in the formation of hollow reservoirs resulting from coal mining [ 124].
Objective and scope of the present studies
Despite the vast scale of transformations in the hydro- and pedo-sphere, the high rate of the biological activity of phytocenotic systems, especially in fenland
areas, has still been preserved [23, 118]. The above characteristic creates a realistic
chance for rescuing or even enriching ecosystems which are already seriously endangered today. However, it would require many complex and long-term
studies on the ecological processes taking place in the endangered ecosystems and the activities leading to the re-naturalization of the often large tracts of fenland ecosystems in the functional area of the Polesie Nature Park which
gradually, and sometimes rapidly, degrade.
The studies undertaken hope to gain knowledge on some of the phenomena
taking place in the degraded and threatened ecosystems in the functional area of this Park. The following issues remain to be resolved:
the influence of the increasingly dangerous anthropogenic threats
(development, recreation, coal mining) on the functioning and natural status of
the physio-cenoses of the Park and adjacent regions needs to be addressed;
mining deformation of the earth's surface and its influence on the formation of water relations and the functioning of lake and fenland ecosystems located in the functional area of the Polesie Natural Park needs to be examined;
the processes taking place in the geochemical and biotic structure of the
fenland ecosystems under the influence of the anthropogenic transformations
of the natural environment need to be identified.
protection and regeneration regulations for degraded and endangered fenland
