Open Access Dostęp otwarty  Restricted Access Dostęp przez subskrypcję

Wpływ zmian klimatycznych na zasoby, chemizm i biologię wód powierzchniowych Polski

Waldemar Siuda, Karolina Grabowska, Bartosz Kiersztych

Abstrakt


Streszczenie
Ekosystemy wód powierzchniowych są jednym z elementów biosfery najbardziej narażonych na skutki zachodzących zmian klimatycznych. Efektem nadchodzącej katastrofy klimatycznej będzie w przypadku Polski: (i) postępujące obniżanie się poziomu wód gruntowych; (ii) zanikanie niewielkich zbiorników wodnych; (iii) przyspieszenie antropogenicznej eutrofizacji i degradacji pozostałych, a w końcu, (iv) ostry deficyt wody zmieniający środowisko przyrodnicze, drastycznie pogarszający warunki życia mieszkańców oraz uniemożliwiający dalszy rozwój kraju. W celu spowolnienia, a w przyszłości odwrócenia niekorzystnych zmian, konieczne są działania zarówno o zasięgu globalnym (ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, zaprzestanie wylesiania planety ochrona oceanów) oraz lokalnym. O ile na działania globalne nasz wpływ jest ograniczony, to elementy ochrony zasobów wodnych Polski należy wdrożyć niezwłocznie. Winny one zmierzać w kierunku: (i) oszczędniejszego gospodarowania zasobami wodnymi; (ii) spowolnienia odpływu wód z terenu Polski oraz (iii) skrupulatnej ochrony wód powierzchniowych przed rosnącym dopływem biogenów. Ze względu na istniejące dodatnie sprzężenie zwrotne pomiędzy zmianami klimatu i procesami eutrofizacyjnymi rozważyć należy także możliwość coraz szerszego wdrażania biotechnologii środowiskowych mających na celu: (i) ograniczanie produkcji biomasy przez zespoły fitoplanktonu, (ii) odtwarzanie pofragmentowanych łańcuchów i sieci troficznych oraz (iii) ochronę i zwiększanie różnorodności biologicznej zapewniającej homeostazę ekosystemów wodnych.

The impact of climate change on the resources, chemistry and biology of Polish surface waters
Abstract
Surface water ecosystems are the elements of the biosphere that are most exposed to the effects of climate change. In the case of Poland, the effects of the upcoming climate catastrophe will be: (i) a progressive lowering of groundwater levels (ii); the disappearance of small water reservoirs; (iii) an acceleration of anthropogenic eutrophication and degradation of the remaining ones and finally (vi) a sharp water deficit changing the terrestrial environment, drastically worsening the living conditions of citizens and preventing further development of the country. In order to slow down and reverse unfavorable changes it is necessary to counteract them on a global as well as a local scale. While the influence of average inhabitant of Poland on global warming and related phenomena is limited, effective protection of our water resources from repercussions of climate change on a country scale is necesary. However, it has to be introduced immediately. It should comprise of: (i) prevention of wastage of water and more efficient management of groundwater resources; (ii) slowing down of the outflow of waters from land to Baltic Sea by increasing their retention and (iii) scrupulous protection of water reservoirs against their over-fertilization by organic matter as well as by mineral P and N compounds. Due to an existing positive feedback between climate change and eutrophication processes, it seems necessary to develop new (and implement just existing) environmentally friendly biotechnologies targeted at re-oligotrophication of surface waters. They would ensure: (i) reduction in biomass production by phytoplankton dominated by cyanobacteria, (ii) restoration of damaged trophic chains and webs; (iii) protection and enhancement of biodiversity and finally, (iv) restoration and maintenance of homeostasis in aquatic ecosystems.


Pełny tekst:

PDF

Bibliografia


Ahlgren G., Gustafsson I.B. and Boberg M. 1992. Fatty acid content and chemical composition of freshwater microalgae. J. Phycol. 28: 37–52.

Ares Á, Brisbin M.M., Sato K.N., Martín J.P., Iinuma Y., Satoshi Mitarai S. 2020. Extreme storms cause rapid but short-lived shifts in nearshore subtropical bacterial communities. Environmental microbiology 22: 4571 – 4588, https://doi.org/10.1111/1462-2920.15178.

Azam F., Fenchel T., Field J.G., Gray J.S., Meyer-Reil L.A., Thingstad F. 1983. „The Ecological Role of Water-Column Microbes in the Sea”. Marine Ecology Progress Series. 10: 257–263. doi:10.3354/meps010257.

Bajpai R., Sharama N.K., Rai A. 2011. Cyanotoxins: An emerging environmental concern. W: RP Sinha, NK Sharma, AK Rai Ed., Advances in Life Sciences, IK Publishers, IK Publishers, New Delhi, pp: 191.

Bielasik-Rosińska M., Maciaszek D., Kondzielski I. 2014. Dobra praktyka ograniczania zanieczyszczenia wód powierzchniowych środkami ochrony roślin w wyniku spływu powierzchniowego i erozji. http://www.topps-life.org/uploads/ 8/0/0/3/8003583/ pl_runoff_book.pdf.

Borek D. ,Gorzelak M, Gustyn J., Kubecka A., Morytz-Balska E., Piłka R., Safader M., Wójcik J., Zielkowska A. 2020. Raport 2020. Polska na drodze zrównoważonego rozwoju, GUS. https://raportsdg.stat.gov.pl/2020/cel6.html.

Calderaro F., Vione D. 2020. Possible Effect of Climate Change on Surface-Water Photochemistry: A Model Assessment of the Impact of Browning on the Photodegradation of Pollutants in Lakes during Summer Stratification. Epilimnion vs. Whole-Lake Phototransformation. Molecules 25, 2795; DOI:10.3390/molecules25122795.

Camacho A., Picazo A., Rochera C., Santamans A.C., Morant D., Miralles-Lorenzo J., Castillo-Escrivà A. 2017. Methane Emissions in Spanish Saline Lakes: Current Rates, Temperature and Salinity Responses, and Evolution under Different Climate Change Scenarios.Water 9, https://doi.org/10.3390/w9090659.

Chodubska A., Godyń I., Jakusik E., Kowalska B., Kubicka A., Przygrodzki P., Sajdak M., Thier A., Walczykiewicz T., Żelazny M. 2020. Współczesne problemy gospodarki wodnej w kontekście zagospodarowania przestrzennego. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej − Państwowy Instytut Badawczy. https://imgw.pl/sites/default/files/2020-09/wspolczesne-problemy-gospodarki-wodnej-w-kontekscie-zagospodarowania-przestrzennego_0.pdf.

Chróst R.J. 2019. Likwidacja zakwitów i toksyn sinicowych w zbiornikach wodnych i na kąpieliskach w technologii CYANOXIDE. https://www.researchgate.net/publication/332909933_Likwidacja_zakwitow_i_toksyn_ sinicowych_w_zbiornikach_wodnych_i_na_kapieliskach_w_technologii_CYANOXIDE.

Colby G.A., Ruuskanen M.O., St. Pierre K.A., St. Louis V.L., Poulain A.J., Aris-Brosou S. 2020. Climate change negatively impacts dominant microbes in the sediments of a High Arctic lake. bioRxiv preprint, doi: https://doi.org/10.1101/705178.

Czarnecka M., Nizgorska-Lencewicz J. 2012 Wieloletnia zmienność sezonowych opadów w Polsce Woda – Środowisko Obszary wiejskie 12: 45–60.

Dawidowicz P., Gliwicz Z.M. and Gulati R.D. 1988. Can Daphnia prevent a blue-green algal bloom in hypertrophic lakes? A laboratory test. Limnologica (Berlin) 19: 21–26.

Degórska A., Frączkowski T., Gierczak T., Iwanek J., Juda-Rezler K., Klejnowski K., Kobus D., Krajny E., Markowicz K., Mitosek G., Ośródka L., Paciorek M., Pastuszka J., Pyta H., Reizer M., Rogula-Kopiec P., Rogula Kozłowska W., Skotak K., Toczko B., Trapp W. 2016. Pyły drobne w atmosferze Kompendium wiedzy o zanieczyszczeniu powietrza pyłem zawieszonym w Polsce. Biblioteka Monitoringu Środowiska Warszawa, http://www.gios.gov.pl/images/aktualnosci/Pyly_drobne_w_atmosferze.Kompendium_wiedzy.pdf.

Domagała M., Wanot B. 2019. Wpływ niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ) na środowisko wodne oraz metody ich usuwania z wód. Technologia Wody, 1: 46-49.

EEA Report No 7/2018, European waters Assessment of status and pressures 2018. https://www.eea.europa.eu/publications/state-of-water/.

Fan J., Ho L., Hobson P., Brookes J. 2013. Evaluating the effectiveness of copper sulphate, chlorine, potassium permanganate, hydrogen peroxide and ozone on cyanobacterial cell integrity. Water research. 47 (14): 5153-5164.

Farley M. 2012. Eutrophication in Fresh Waters: An International Review. In: Bengtsson L., Herschy R.W., Fairbridge R.W. (eds) Encyclopedia of Lakes and Reservoirs. Encyclopedia of Earth Sciences Series. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-4410-6_79.

Fay, P. and Van Baalen, C. [Eds] 1987 The Cyanobacteria. Elsevier, Amsterdam, pp. 534.

Gliwicz Z.M., Lampert W. 1990. Food thresholds in Daphnia species in the absence and presence of blue–green filaments. Ecology 71: 691–702.

Gołdyn 2014. Małe zbiorniki wodne jako ostoja bioróżnorodności. Fundacja Biblioteka Ekologiczna w Poznaniu Zakład Ochrony Wód, Wydział Biologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. http://www.be.eko.org.pl/ksiazki/male_ zbiorniki_wodne.pdf.

Grabowska K., Kiersztyn B., Bukowska A., Siuda W., Ryszard J. Chróst R.J. 2021. Impact of temperature increasing on the taxonomic and metabolic structure of microbial communities – global warming context. Aquat. Microb. Ecol. (w druku).

Gutry-Korycka M., Sadurski A., Kundzewicz Z.W., Pociask-Karteczka J., Skrzypczyk L. 2014. Zasoby wodne a ich wykorzystanie. Nauka 1: 77-98.

Hillbricht-Ilkowska A. 1993. Ekosystemy jeziorne a globalne zmiany klimatu. Kosmos 42: 107-121.

Hoke A.; Woodhouse J., Zoccarato L., McCarthy V., de Eyto E., Calderó-Pascual M., Geffroy E., Dillane M., Grossart H.-P., Jennings E. 2020.Impacts of Extreme Weather Events on Bacterial Community Composition of a Temperate Humic Lake. Water 2020, 12, 2757, https://doi.org/10.3390/w12102757 https://doi.org/10.3390/w12102757.

Horne A. J., Commins M. L. 1987. Macronutrient controls on nitrogen fixation in planktonic cyanobacterial populations. „New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research” 21, 423–33.

Hughes D.J., Campbell D.A., Doblin M.A., Kromkamp J.C., Lawrenz E., Moore C.M., Oxborough K., Prášil O., Ralph P.J., Alvarez M.F., Suggett D.J. 2018. Roadmaps and Detours: Active Chlorophyll-a Assessments of Primary Productivity Across Marine and Freshwater Systems. Environmental Science & Technology 52: 12039-12054. DOI:10.1021/acs.est.8b03488.

Iwanicki J, Kindler J., Kundzewicz Z. W. 2014. Zagrożenia związane z wodą. Nauka 1:63-76.

Kauppinen, E. S., 2013. Trophic state of the Great Masurian Lakes system in the past, present and future – causes, mechanisms and effects of changes. PhD dissertation, University of Warsaw, Warsaw 2013, https://depotuw.ceon.pl/bitstream/handle/item/467/Elsi%20Kauppinen%20thesis.pdf?sequence=1.

Jiang Y., Huang H., Ma T., Ru J., Blank S., Kurmayer, Deng L. 2019. Temperature Response of Planktonic Microbiota in Remote Alpine Lakes. Front. Microbiol.| https://doi.org/ 10.3389/ fmicb.2019.01714.

Jung A.V., Le Cann P., Roig B., Thomas O., Baures E., Thomas MF. 2014. Microbial Contamination Detection in Water Resources: Interest of Current Optical Methods, Trends and Needs in the Context of Climate Change. International Journal of Environmental Research and Public Health 11:4292–43, DOI: 10. 10.3390/ijerph110404292.

Kędziora A.: Podstawy Agrometeorologii. Państw. Wyd. Roln. i Leśn., Poznań 1999, s. 263.

Kilham, S.C., Theriot, E.C. and Fritz, S.C. (1996) Linking planktonic diatoms and climate change in the large lakes of the Yellowstone ecosystem using resource theory. Limnology and Oceanography 41: 1052-1062.

Kistemann T., Rechenburg A, Höser Ch., Schreiber Ch., Frechen T., and Herbst S. 2012. Assessing the potential impacts of climate change on food – and waterborne diseases in Europe. Stockholm: ECDC, https://www.ecdc.europa.eu/en/climate-change/climate-change-europe/water-borne-diseases.

Kokociński M., Gągała I., Jasser I., Karosienė J., Kasperovičienė J., Kobos J., Koreivienė J., Soininen J., Szczurowska A., Woszczyk M. i wsp. 2017. FEMS Microbiology Ecology 93, https://doi.org/10.1093/femsec/fix035.

Lagos N., Onodera H., Zagatto P.A., Andrinolo D., AzevedoS.M.F.Q. and Oshima Y. 1999. The first evidence of paralyticshellfish toxins in the freshwater cyanobacterium Cylindrospermopsis raciborskii, isolated from Brazil. Toxicon 37: 1359–1373.

Leśny J., Juszczak R. 2005. Klimatyczny bilans wodny terenów rolniczych i leśnych. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 5: 53-65.

Levy K., Woster A.P., Goldstein R.S., Carlton E. J. 2016 Untangling the Impacts of Climate Change on Waterborne Diseases: a Systematic Review of Relationships between Diarrheal Diseases and Temperature, Rainfall, Flooding, and Drought. Environmental science & technology. 2016:50:4905–22. Doi:10.1021/acs.est.5b06186.

Mattim H. C. P., Visser P. M., Reeze B., Meeuse J., Slot P. C., Wijn G., Talens R., Huisman J. 2012. Selective suppression of harmful cyanobacteria in an entire lake with hydrogen peroxide. Water Research. 46: 1460–1472.

Mooji, W.M.M., Hulsman, S., de Senerpont Domis, L.N., Nolet, B.A., Bodelier, P.L.E., Boers, P.C.M., Pires, L.M.D., Gons, H.J., Ibelings, B.W., Noordhuis, R., Portielje, R., Wolfstein, K. and Lammens, E.H.R.R. 2005. The impact of climate change on lakes in the Netherlands: a review. Aquatic Ecology 39, 381–400.

NASA (2015a). Responding to Climate Change. http://climate.nasa.gov/splutions/adaptation-mitigation/.

Nazari-Sharabian M., Ahmad S., Karakouzian M. 2018. Climate Change and Eutrophication: A Short Review. Engineering, Technology & Applied Science Research 8: 3668-3672.

Nöges P., Kangur K., Nöges T., Reinart A., Simola H., Viljanen M. 2008. Highlights of large lake research and management in Europe. „Hydrobiologia” 599, 259-276.

Ohtani I., Moore R.E. and Runnegar M.T.C. 1992. Cylindrospermopsin – a potent hepatotoxin from the blue-green – alga Cylindrospermopsis raciborskii. J. Am. Chem. Soc. 114: 7941–7942.

Ożgo M. 2010. Rola małych zbiorników wodnych w ochronie bioróżnorodności. Parki Nar. Rez. Przyr. 29: 117-124.

Paerl H. W., Otten T. G. 2013. Harmful cyanobacterial blooms: causes, consequences, and controls. Microbial ecology. 65 (4): 995-1010.

Paerl H.W. 2014. Mitigating Harmful Cyanobacterial Blooms in a Human – and Climatically-Impacted World. Life (Basel); 4: 988–1012. doi: 10.3390/life4040988.

Pandey A.K., Das N., Muthu K.A., Rao S. 2015. Methanogens in the environment: an insight of methane yield and impact on global climate change. International Letters of Natural Sciences 37:1-60, https://doi.org/10.18052/www.scipress.com/ILNS.37.51.

Pełechaty M, Pronin E. 2015. Rola roślinności wodnej i szuwarowej w funkcjonowaniu jezior i ocenie stanu ich wód. Stud Lim Tel 9: 25-34, https://ichtys.home.amu.edu.pl/SLETT/SLETT/slett%2009%201/slett09_1_pp_25-34.pdf.

Piel, T. , Sandrini, G. , White, E. , Xu, T. , Schuurmans, J.M. , Huisman, J. , and Visser, P.M. 2020. Suppressing cyanobacteria with hydrogen peroxide is more effective at high light intensities. Toxins 12: 18.

Raport ECDC, Projekt UE ENSEMBLES, , http:// ensemblesrt3.dmi.dk.

Ricciardi A. and Rasmussen J.B. 1999. Extinction rates of North American freshwater fauna. Conserv. Biol. 13: 1220–1222.

Sala O.E., Chapin F.S., Armesto J.J., Berlow E., Bloomfield J., Dirzo R., Huber-Sanwald E., Huenneke L.F., Jackson R.B., Kinzig A., Leemans R., Lodge D.M., Mooney H.A., Oesterheld M., Poff N.L., Sykes M.T., Walker B.H., Walker M. and Wall D.H. 2000. Biodiversity – global biodiversity scenarios for the year 2100. Science 287: 1770–1774, https://doi.org/10.1126/science.287.5459.1770.

Sharpley A.N. 1985. Depth of surface soil-runoff interaction as affected by rainfall, soil slope and management. Soil Science Society of America Journal, 49: 1010–1015.

Siliakus M.F., van der Oost J., Kengen S.W.M. 2017. Adaptations of archaeal and bacterial membranes to variations in temperature, pH and pressure. Extremophiles 21:651–670. doi:10.1007/s00792-017-0939-x.

Siuda W., Chróst R. 2011. Czy oczyszczalnie ścieków zagrażają jakości wód Wielkich Jezior Mazurskich. „Ekonatura” 12, 23-26.

Siuda W, Kauppinen E.S, Kaliński T, Chróst R.J, Kiersztyn B (2017) The relationship between primary production and respiration in the photic zone of the Great Mazurian Lakes (GMLS), in relation to trophic conditions, plankton composition and other ecological factors. Polish J Ecol 65: 303-323. https://doi.org/10.3161/15052249PJE2017.65.3.001.

Smith V. H. 1983. Low nitrogen to phosphorus ratios favor dominance by blue-green algae in lakę phytoplankton. „Science” 221, 669-671.

Stroom, J.M., Kardinaal, W.E.A. How to combat cyanobacterial blooms: strategy toward preventive lake restoration and reactive control measures. Aquat Ecol 50, 541–576 (2016). https://doi.org/10.1007/s10452-016-9593-0.

Smith S.V., Renwick W.H., Bartley J.D., Buddemeier R.W.: Distribution and significance of small, artificial water bodies across the United States landscape. The Science of the Total Environment, 299: 21-36, 2002.

Suchożebrski J. 2018. Zasoby wodne Polski. In: Zarządzanie Zasobami Wodnymi w Polsce; Global Compact Network Poland: Warsaw, Poland, 2018; pp. 92–96.

Wacker A. and von Elert E. 2001. Polyunsaturated fatty acids: evidence for non-substitutable biochemical resources in Daphnia galeata. Ecology 82: 2507–2520.

Wahl B., Peeters 2014. Effect of climatic changes on stratification and deep-water renewal in Lake Constance assessed by sensitivity studies with a 3D hydrodynamic model. Limnol Oceanogr. 59: 1035-1052. DOI:10.4319/lo.2014.59.3.1035.

Walsby A.E., Hayes P.K., Boje R., Stal L.J. 1997. The selective advantage of buoyancy provided by gas vesicles for planktonic cyanobacteria in the Baltic Sea. New Phytol. 1997;136:407–417. doi: 10.1046/j.1469-8137.1997.00754.x.

Williams A. 2005. The Theory of Alternative Stable States in Shallow Lake Ecosystems. DOI: 10.1002/047147844X.sw24.

Vincent W.F. 2009. Effects of Climate Change on Lakes. Elsevier Inc. pp. 55-60. https://www.academia.edu/30167457/Effects_of_Climate_Change_on_Lakes.

Vinnå R., Medhaug L., Schmid I., M. et al. The vulnerability of lakes to climate change along an altitudinal gradient. Commun Earth Environ 2, 35 (2021). https://doi.org/10.1038/s43247-021-00106-w.

Yu-Ying He Y-Y., Häder D.P. 2002 Reactive oxygen species and UV-B: effect on cyanobacteria. Photochem Photobiol Sci, 1:729-36. doi: 10.1039/b110365m.

Yvon-Durocher G., Jones J. I., Trimmer M., Woodward G., Montoya J. M.2010.Warming alters the metabolic balance of ecosystems. Phil. Trans. R. Soc. B 365, 2117–2126, doi:10.1098/rstb.2010.0038.

Yvon-Durocher G. , Caffrey J.M. , Cescatti A., Dossena M., .Giorgio P, Gasol J.M., Allen A.P. 2012 Reconciling the temperature dependence of respiration across timescales and ecosystem types. Nature, 487: 427–476, https://doi.org/10.1038/nature11205.

Zhang, Y. 2015. Effect of climate warming on lake thermal and dissolved oxygen stratifications: A review. Shuikexue Jinzhan/Advances in Water Science. 26. 130-139. DOI:10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.017.

Źródła internetowe

http://www.gios.gov.pl/stansrodowiska/gios/pokaz_artykul/pl/front/stanwpolsce/zmiany_klimatyczne, GIOŚ.

https://sozosfera.pl/ochrona-przyrody/male-zbiorniki-wodne-niedoceniane-w-obliczu-suszy/.

http://www.gios.gov.pl/stansrodowiska/gios/pokaz_artykul/pl/front/stanwpolsce/zmiany_klimatyczne, GIOŚ.

https://sozosfera.pl/ochrona-przyrody/male-zbiorniki-wodne-niedoceniane-w-obliczu-suszy/.

http://eko.org.pl/index_news.php?dzial=2&kat=20&art=2419.

http://iung.pl/dpr/publikacje/kodeks_dobrej_praktyki_rolniczej.pdf.

https://en.wikipedia.org/wiki/Eutrophication.

http://hydro.geo.uni.lodz.pl/index.php?page=zasoby-wodne, Zakład Hydrologii i Gospodarki Wodnej Uniwersytetu Łódzkiego.


Odwołania zewnętrzne

  • Brak odwołań zewnętrznych


Copyright (c) 2021 Technologia Wody

Creative Commons License
Ten artykuł jest udostępniany na licencji: Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Wydawnictwo Seidel-Przywecki Sp. z o.o. • Biblioteka Inżynierii Środowiska • Woda / Ścieki / Osady • Technologia Wody • Forum Eksploatatora