Kropla drąży skałę?

(1)

p r o j e k t o r j a g i e l l o ń s k i 2

1 www.projektor.uj.edu.pl ISBN 978-83-936157-1-1

Co b ad ają na ukow cy na UJ?

PROJEKT OR J AGIELL OŃSKI Co badają nauk owcy na UJ? 2014

Co b ada ją n au

ko w

a U cy n J?

Wszyscy zależymy od nauki i techniki. A jednak znaczna część obywateli nie ma kontaktu z nauką, nie dostrzega jej wpływu na swoje ży- cie ani nie rozumie metody naukowej. Dlatego tak cenna jest ambitna i wyjątkowa publikacja pt.: Projektor Jagielloński. Ambitna, bo mówienie o badaniach w sposób interesujący jest rzeczą niełatwą. Wyjątkowa, bo taka forma komunikacji naukowców ze społeczeństwem wciąż pozostaje raczej wyjątkiem niż regułą.

Robert Firmhofer

Dyrektor Centrum Nauki „Kopernik”

Drugie wydanie Projektora Jagiellońskiego to publikacja na rynku polskim szczególna.

W niej to, językiem popularnonaukowym, sami opowiadamy o uniwersyteckich badaniach.

Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom czy- telników spoza środowiska akademickiego oraz mediów, poszukujących tematów zwią- zanych z polską nauką, ukazujemy różnorod- ne projekty i uczelniane osiągnięcia. W ten właśnie sposób zapraszamy do świata nauki, zapraszamy w gościnne progi Uniwersytetu Jagiellońskiego!

prof. dr hab. med. Wojciech Nowak Rektor Uniwersytetu Jagiellońskiego Prawdziwe odkrycie naukowe prawie zawsze

znajdzie zastosowanie, tylko czasami brakuje nam wyobraźni. I w tym pobudzaniu wyobraź- ni, pokazaniu różnicy między nauką uprawianą w danym kraju, często zamykającą się w badaniach rozwojowych a siłą nauki stymulowanej przez ciekawość, różnorodność, fascynację i kreatywność badaczy widzieć należy rolę Projektora Jagiellońskiego. Może uświadomi wreszcie narzekającym, iż w nauce także działa prawo Pareto.

prof. dr hab. Ewa Okoń-Horodyńska

(2)

Honorowa rada Wydawnicza

„projektora jagiellońskiego 2”

prof. dr hab. med. Wojciech Nowak Rektor Uniwersytetu Jagiellońskiego prof. dr hab. ewa okoń-Horodyńska Kierownik Katedry Ekonomii UJ,

Dyrektor International Network of Women Engineering and Sciences na Europę Centralną robert Firmhofer

(3)

Co badajaą naukow oo cyy cc na UJ?

Co bad ają

nau ko w cy na

? UJ Co bada ją naukowcy na UJ ?

pod redakcją piotra Żabickiego

Wydawca: Uniwersytet Jagielloński, Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu (CITTRU) Współpraca wydawnicza: Uniwersytet Jagielloński, Dział Promocji i Informacji (DPI)

Kraków 2014

(4)

licencja na wykorzystanie:

Wszystkie teksty w publikacji Projektor Jagielloński 2. Co badają naukowcy na UJ?

objęte są licencją Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe Zdjęcia oznaczone znakiem © (copyright) NIE są udostępniane z wykorzystaniem licencji Creative Commons

Zamieszczając materiały zaczerpnięte z tego wydawnictwa, należy podać tytuł publikacji, rok i miejsce wydania oraz adres strony internetowej:

www.projektor.uj.edu.pl Współpraca redakcyjna:

Paulina Ząbkowska, Edyta Giżycka, Patrycja Dąbrowska-Wierzbicka, Marta Maj, Elżbieta Świętek, Krystian Gurba, Radosław Rudź

Opracowanie graficzne, skład i druk:

Centralne Biuro Projektowe www.cbprojektowe.pl Grafika na okładce:

Leigh Prather | Dreamstime.com Nakład:

1000 egzemplarzy dystrybuowanych nieodpłatnie Strona internetowa:

www.projektor.uj.edu.pl

Na stronie tej można również pobrać wersję publikacji w innych formatach Kontakt:

e-mail: projektor@uj.edu.pl ISBN:

978–83–936157–1-1

Publikacja finansowana przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu: „Kreator innowacyjności – wsparcie innowacyjnej przedsiębiorczości akdaemickiej”

Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

(5)

61

Erozja wodna gleby stanowi poważny problem, powodujący wiele niekorzystnych następstw. Jednym z nich jest obniżenie zawartości próchnicy, co utrudnia tworzenie stabilnej struktury gleby i zmniejsza jej porowatość, a to z kolei ogranicza pochłania- nie i zatrzymywanie wody przez grunt, ułatwiając jednocześnie występowanie spływu powierzchniowego. Wraz z nasileniem procesów erozji dochodzi do wypełniania drobnymi ziarnami próżni istniejących pomiędzy większymi ziarnami i połączonymi ze sobą mniejszymi cząstkami, czyli następuje zagęszczanie gruntu oraz dochodzi do jego zaskorupienia. Wszystkie te zmiany prowadzą do obniżenia żyzności gleby. Należy przy tym pamiętać, że gleba jest w zasadzie zasobem nieodnawialnym, ponieważ jej usuwanie w wyniku erozji może następować błyskawicznie, a procesy gle- botwórcze i naprawcze przebiegają bardzo wolno.

Poddane działaniu erozji i dostarczane bezpośrednio do koryt potoków cząstki gleby wpływają na jakość wody, ponieważ składniki odżywcze (fosfor, azot) i środki ochrony roślin przedostają się wraz z nimi do wód, powodując ich eutrofizację, czyli wzbogacenie w sub- stancje użyźniające – co w większości przypadków nie jest procesem korzystnym (np. występuje tzw. zakwity wody). Zmniejszenie erozji jest zatem jednym z najważniejszych zadań zmierzających do po- prawy jakości różnych typów płynących

i stojących wód powierzchniowych.

Erozja gleby na obszarach rolni- czych prowadzi do trwałych i nieod- wracalnych zmian rzeźby terenu.

Na stokach poddana erozji gleba jest akumulowana u ich podnóży lub na dnie dolin. W dłuższych okresach taki proces powoduje zmiany kształtu i długości stoków czy nadbudowy- wanie den dolin. Często w wyniku

intensywnej erozji linijnej dochodzi do rozczłonkowania stoków żłobinami i wąwozami, co prowadzi do takich zniszczeń terenu, że niemożliwa staje się jego uprawa.

Badania erozji gleb są realizowane od dziesięcioleci w wielu państwach przez duże zespoły badawcze i przy znacznym dofinan- sowaniu, gdyż powszechnie uznawane jest ich praktyczne znaczenie dla właściwego prowadzenia gospodarki rolnej, wodnej oraz planowania przestrzennego. Jednocześnie prace tego typu stanowią duże wyzwanie – nie tylko dlatego, że są czaso-, praco- i kapitałochłonne, ale również przez wzgląd na trudności metodyczne. Jedną z najważniejszych kwestii, jaka pojawia się w związku z tymi badaniami jest pytanie o reprezentatywność uzyskanych wyników, gdyż procesy erozyjne zachodzą lokalnie, niesynchronicznie i często w sposób trudno dostrzegalny, a wpływ na nie ma wiele czynników przyrodniczych i antropogenicznych.

Dlatego szczególnie wartościowe są dane pomiarowe pochodzące z pojedynczego miejsca i wykonywane w długim okresie, gdyż do- piero na ich podstawie można formułować jednoznacznie wnioski na temat prawidłowości występowania oraz skutków procesów erozyjnych.

Jak mierzyć erozję wodną gleby?

Erozja wodna gleby na stokach jest procesem złożonym, który obejmuje „bombardującą” działalność kropel deszczu, spłukiwanie przez spływającą wodę oderwanych przez rozbryzg cząstek gleby oraz rozcinanie powierzchni przez erozję linijną. Badanie każdego z tych procesów wymaga innej metody.

Stacjonarne badania erozji wodnej gleby są prowadzone od 2007 roku przez dr hab. Jolantę Święchowicz z Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwer- sytetu Jagiellońskiego. Realizacja prac badawczych możliwa jest dzięki istnieniu Stacji Naukowej zlokalizo- wanej w Łazach na obszarze Pogórza Wiśnickiego. Jest to region rolniczy, na którym – ze względu na występowanie pyłowych utworów lessopodobnych – podatność gleb na erozję jest duża.

„Celem badań jest poznanie war- tości progowych natężenia opadów deszczu, po przekroczeniu których zachodzą procesy rozbryzgu, spłukiwania i erozji linijnej na stokach użytkowanych rolniczo. Kolej- nym zadaniem jest określenie wielkości erozji, jej wpływu na rzeźbę

ś r o d o W i s k o

W y d z I a ł B I o l o G I I I N a u K o z I e M I

I N S t y t u t G e o G r a F I I I G o S p o d a r K I p r z e S t r z e N N e j

Kropla drąży skałę?

Szacuje się, że w krajach członkowskich Unii Europejskiej około 130 mln hektarów odpowiadających 13% całkowitej powierzchni obszaru lądowego Europy jest dotkniętych erozją wodną gleby. Na prawie 20% tego terytorium straty gleby przekraczają średnio dziesięć ton z jednego hektara na rok.

→

Więcej o erozji – zobacz w książce Jolanty Święchowicz Wartości progowe parametrów opadów deszczu inicjujących procesy erozyj- ne w zlewniach użytkowanych rolniczo, którą wydał w 2012 roku Instytut Geografii i Go- spodarki Przestrzennej UJ.

(6)

62

W y d z I a ł B I o l o G I I I N a u K o z I e M I I N S t y t u t N a u K G e o l o G I c z N y c h

Dinocysty kredowe – mikrostratedzy z przeszłości

Kto z końcem lat 90. udał się na wakacje w rejon Zatoki Puckiej, mógł zaobserwować ciekawe zjawisko: nocą woda morska pod wpływem ruchu zaczynała jarzyć się bladym światłem. Wzbogacenie wód zatoki w elementy odżywcze wywołało masowy zakwit mikroskopijnej wielkości glonów o zdolnościach fosforyzacyjnych. Czym są te glony i dlaczego zwróciły uwagę nie tylko turystów, ale i geologów?

→

Informacje dodatkowe w aneksie

−

Jesteś zainteresowany projektem, napisz:

− projektor@uj.edu.pl

lub zadzwoń: 12 663 23 15

Wersja cyfrowa:

− www.projektor.uj.edu.pl

Tekst udostępniony do wykorzystania na licencji:

− terenu oraz oddziaływania na życie codzienne człowieka” – wyjaśnia dr hab. Jolanta Święchowicz.

Spadające podczas deszczu na powierzchnię terenu krople roz- pryskują się, powodując odrywanie i drobne przemieszczanie cząstek gleby. Proces ten, zwany rozbryzgiem, stanowi pierwszy etap erozji wodnej na stoku. Rozbryzg inicjuje i przyśpiesza pojawienie się spłu- kiwania, gdyż na stokach większość ziaren transportowana jest w dół, a w miejscu uderzenia powstają niewielkie kratery, których obecność wytycza kierunek spływu wody po powierzchni. Równocześnie – pod wpływem deszczu – dochodzi do spojenia gruntu utrudniającego wsiąkanie wody przez glebę, dzięki czemu wystąpienie spływu powierzchniowego jest znacząco ułatwione. Jeśli woda spływa po stoku w sposób skoncentrowany, strumień wody powoduje erozję linijną, w wyniku której powstają żłobiny erozyjne.

Badania rozbryzgu prowadzone są na stoku za pomocą plastiko- wych lejków, w których gromadzi się materiał przemieszczony przez uderzenie kropli deszczu (zdjęcie powyżej oznaczone literą A). Pomiary spłukiwania i erozji linijnej są wykonywane na siedmiu obszarach doświadczalnych (zdjęcie powyżej oznaczone literą B). Wszystkie zamknięto rynnami, a spłukiwany materiał zbiera się w zbiornikach zainstalowanych przy wszystkich polach (zdjęcia powyżej oznaczone literami C i D). „Po każdym opadzie sprawdzany jest stan urządzeń pomiarowych i jeśli zostanie stwierdzona erozja – następuje pomiar ilości wody w zbiornikach. Następnie, po dokładnym wymieszaniu wody i zgromadzonego materiału, pobiera się próby, które analizowane

są w laboratorium. Na podstawie koncentracji materiału glebowego w próbie oblicza się masę zerodowanego materiału. Jeżeli wystąpi erozja linijna, to powstałe w ten sposób formy również są szczegó- łowo mierzone, by na tej podstawie określić rzeczywisty udział erozji linijnej w całkowitym odprowadzaniu gleby ze stoków” – tłumaczy dr Święchowicz.

A jednak drąży!

Erozja wodna gleby na użytkowanych rolniczo stokach pogórskich jest procesem epizodycznym – zachodzi lokalnie i niesynchronicznie.

Warunkiem jej wystąpienia są roztopy i opady deszczu. Jednak nie wszystkie deszcze mają wystarczającą siłę erozyjną, a te potencjalnie najbardziej skuteczne zdarzają się średnio dziewięć razy w roku.

Każdy z tych deszczów powoduje rozbryzg na powierzchniach pozbawionych okrywy roślinnej, co czwarty – spłukiwanie, co piąty – erozję linijną. Dzięki wyznaczonym wartościom progowym stwierdzono, że rzeczywisty czas trwania zdarzeń erozyjnych spowodowanych opadami deszczu był bardzo krótki i w ciągu ostatnich 23 lat mógł stanowić łącznie zaledwie kilkanaście dni.

To właśnie w tym krótkim okresie dokonują się największe zmiany (zdjęcia poniżej).

Środki finansowe przeznaczane w wielu krajach na badania erozji gleb stanowią niewielki udział w porównaniu do nakładów finansowych przeznaczanych na ochronę gruntów (w tym na zabiegi przeciwerozyjne), likwidację szkód czy kompensację strat związanych z niszczeniem podłoża. Uzmysławia to wagę badań nad rzetelnym określeniem wielkości potencjalnej erozji gleby, gdyż na tej podstawie podejmuje się konkretne działania zapobiegawcze, których realizacja sama w sobie jest również bardzo kosztowna.

Przykładowo w centralnej Belgii średnie roczne koszty usuwania szkód spowodowanych silną erozją gleby podczas gwałtownych opadów wynoszą od 12 do 122 mln euro. ^

Skutki opadu nawalnego z 17 czerwca 2006 roku w Łazach k. Bochni, fot.: Jolanta Święchowicz

↑

Pomiary erozji wodnej gleby: obszar doświadczalny do pomiaru bombardującej działalności kropel deszczu (A), obszar doświadczalny do pomiaru spłukiwania i erozji linijnej (B), zbiorniki oraz budki limnigraficzne (C), wnętrze instalacji zbiorczej (D), fot.: Jolanta Święchowicz

↑

(7)

działania uj wspierające promocję nauki

Promosaurus. Poradnik promocji nauki Cafe Nauka Szkoła Promocji Nauki

(8)

www.projektor.uj.edu.pl ISBN 978-83-936157-1-1