Wniosek ?

Wczoraj, dziś i jutro Wielkich Jezior Mazurskich –

zmiany stanu „czystości” jezior mazurskich w latach 1976-2004.

Waldemar SiudaZakład Ekologii Mikroorganizmów

Uniwersytet Warszawski

Ryn

Mikołajki

Pisz

Giżycko

Węgorzewo1

2

3

5

6

7

89

10

1112

13

14 15

16

17

18

Ruciane Nida

19

41 - J. Przystań2 - J. Mamry3 - J. Dargin4 – J. Łabap5 – J. Kisajno6 – J. Niegocin7 – J. Boczne8 – J. Jagodne9 – J. Szymoneckie10 – J. Szymon11 – J. Tałtowisko12 – J. Ryńskie13 – J. Tałty14 – J. Mikołajskie15 – J. Śniardwy16 – J. Bełdany17 – J. Głębokie18 – J. Majcz19 – J. Kuc

Niego

cinBo

czne

Jagod

neSz

-ckie

Szym

onTa

ltowi

sko Talty

Miko

lajski

eSn

iardw

y --Ry

nskie

Belda

ny --

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Lata 1999-2000

Klasa czystości III

Klasa czystości II

Wid

zial

ność

krążk

a Se

cchi

'ego

(m)

Niego

cinBo

czne

Jagod

neSz

-ckie

Szym

onTa

ltowi

sko Talty

Miko

lajski

eSn

iardw

y --Ry

nskie

Belda

ny --

0

5

10

15

20

25

30

35

40Lata 1999-2000

Klasa czystości II

Klasa czystości III

Chlo

rofil

a (µ

g/l)

Generalnie, nasze jeziora są „brudne”

Kudelska i wsp. 1992

Chróst i Siuda, niepubl - Śśednia(2 pomiary wiosenne + 2 pomiary letnie)

2004

Jeziora silnie zeutrofizowane

Jeziora słabo zeutrofizowane

Niego

cinBo

czne

Jagod

neSz

-ckie

Szym

onTa

ltowi

sko Talty

Miko

lajski

eSn

iardw

y --Ry

nskie

Belda

ny --

0,000,020,040,060,080,100,120,14

Wiosna - średnia z lat 1999-2002

(Wiosna + lato) - średnia z lat 1999-2002

Fosf

ór c

ałko

wity

(mg

P/l)

Niego

cinBo

czne

Jagod

neSz

-ckie

Szym

onTa

ltowi

sko Talty

Tałty

-#Mi

kolaj

skie

Sniar

dwy --

Rynsk

ieBe

ldany --

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Lato - rok 2003

Niego

cinBo

czne

Jagod

neSz

ymon

eckie

Szym

onTa

ltowi

sko Talty

Miko

lajski

eSn

iardw

y --Ry

ńskie

Belda

ny --

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

II klasa

III klasa czystości

B

C

A

P-PO

43- (

mg/

l)

Rys.11

Ryn

Mikołajki

Pisz

Giżycko

Węgorzewo1

2

3

5

6

7

89

10

1112

13

14 15

16

17

18

Ruciane Nida

19

41 - J. Przystań2 - J. Mamry3 - J. Dargin4 – J. Łabap5 – J. Kisajno6 – J. Niegocin7 – J. Boczne8 – J. Jagodne9 – J. Szymoneckie10 – J. Szymon11 – J. Tałtowisko12 – J. Ryńskie13 – J. Tałty14 – J. Mikołajskie15 – J. Śniardwy16 – J. Bełdany17 – J. Głębokie18 – J. Majcz19 – J. Kuc

Generalnie, nasze jeziora są „brudne”

Czy było tak zawsze ?Jak do tego doszło ?

2004

Jeziora silnie zeutrofizowane

Jeziora słabo zeutrofizowane

Głównym zagrożeniem wód powierzchniowych Mazur jest eutrofizacja (przeżyźnienie)

Eutrofizacja może być definiowana jako:

Wzrost zawartości materii organicznejWzrost zawartości chlorofilu a Wzrost zawartości zawiesiny

Wzrost stężenia biogenów, głównie P i N

Miarą stopnie eutrofizacji wód jest indeks stanu troficznego –TSI (Carlson 1977)TSI (SD) = 60-14,41 ln (SD)TSI (Chla) = 9.81 ln (Chla) + 30,6TSI (TP) = 14,42 ln (TP) + 4,15

Bezpośrednio obserwowane efekty postępującejeutrofizacji jezior mazurskich:

- postępujący spadek przezroczystości wód- coraz obfitsze zakwity fitoplanktonu- zmiana struktury zakwitów - dominacja sinic, spadek udziałuzielenic i bruzdnic

- pojawienie się peryfitonowych glonów nitkowatych- drastyczny spadek liczebności zooplanktonu (filtratorów)- zanikanie ryb pelagialnych i tlenolubnych (sielawy, sieji, miętusa,

uklei, okonia, stynki)- zanik makrofitów zanurzonych i postępująca degradacja litoralu

Drastyczne zmniejszenie się bioróżności

Dlaczego jezioro ulega eutrofizacji ?IMPORT zwykle znacznie przewyższa EKSPORT

dlatego też proces ten jest na ogół jednokierunkowy

Osady denne

Energia:- świetlna- chemiczna

(zred.związki mineralne)

- cieplna- mechaniczna

Biogeny:- C, N, H, O, S, POM

DOMPOM

EKSPORT

Energia cieplnaCO2, CH4, O2, H2S,

N2 !! OMPolowy rybPozyskiwanie trzciny

IMPORT

Związki fosforuminuty – dni

Związki azotudni – miesiące

Związki węglamiesiące – lata

Średni czas obrotu(Tt =Pula/V asymilacji)

1g P powoduje wytworzenie znacznie większej masy związków rganicznych

niż to wynika ze stosunku Redfielda

-HPO4-R-OH

R-OH

R-OH

CO2

R-OH

CO2CO2

CO2

R-O-PO3H2

P:N:C = 1 : 7,23 : 41 [kg]

Dlaczego P i N są tak groźne ?

Ryn

Mikołajki

Pisz

Giżycko

Węgorzewo1

2

3

5

6

7

89

10

1112

13

14 15

16

17

18

Ruciane Nida

19

4

1976r.

2004r.

Ryn

Mikołajki

Pisz

Giżycko

Węgorzewo1

2

3

5

6

7

89

10

1112

13

14 15

16

17

18

Ruciane Nida

19

41 - J. P2 - J. M3 - J. D4 – J.5 – J.6 – J.7 – J.8 – J.9 – J.10 – J11 – J12 – J13 – J14 – J15 – J16 – J17 – J18 – J19 – J

Nieco historii

2004r.- mezotrofia

- hypertrofia

!Tałtowisko !Tałtowisko !

28 lat temu było i lepiej i inaczej

rzystańamryargin

Łabap KisajnoNiegocinBoczne

Jagodne Szymoneckie. Szymon. Tałtowisko. Ryńskie. Tałty. Mikołajskie. Śniardwy. Bełdany. Głębokie. Majcz. Kuc

Ryn

Mikołajki

Pisz

Giżycko

Węgorzewo1

2

3

5

6

7

89

10

1112

13

14 15

16

17

18

Ruciane Nida

19

4

1976r. 2004r.

Ryn

Mikołajki

Pisz

Giżycko

Węgorzewo1

2

3

5

6

7

89

10

1112

13

14 15

16

17

18

Ruciane Nida

19

4

1 - J. Przystań2 - J. Mamry3 - J. Dargin4 – J. Łabap5 – J. Kisajno6 – J. Niegocin7 – J. Boczne8 – J. Jagodne9 – J. Szymoneckie

10 – J. Szymon11 – J. Tałtowisko12 – J. Ryńskie13 – J. Tałty14 – J. Mikołajskie15 – J. Śniardwy16 – J. Bełdany17 – J. Głębokie18 – J. Majcz19 – J. Kuc

Jak działa system i gdzie się przemieścił ładunek P z Niegocina ?

2004r.

- mezotrofia

- hypertrofia

Zlewisko Węgorapy (Pregoły)

Zlewisko Pisy (Wisły)

Rys.3

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

1977

0,0

0,2

0,4

0,6

0,0

0,2

0,4

0,6

1991

1985

Fosf

ór c

ałko

wity

(mg

P/l)

0,0

0,2

0,4

0,6

1994

Niego

cinJag

odne

Tałto

wisko Tałty

Miko

łajski

eŚn

iardw

y

Ryńsk

ie

0,0

0,2

0,4

0,6

2003

Skala Soszka i wsp 1979

Cydzik i wsp 1995

Kufel i Kufel1991, 1997

Chróst i Siuda

Przemieszczanie się ładunku fosforu na z północy na południe

(wody przydenne)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

C

AW

idzi

alność

krążk

a Se

cchi

'ego

(m

)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5 B

Niego

cinJag

odne

Szym

oneck

ieTa

ltowi

sko Talty

Miko

lajski

eSn

iardw

y --Ry

nskie

Bełda

ny --

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

1977

1993

2000

Soszka i wsp 1979

Chróst i Siuda

Chróst i Siuda

Obecnie

W roku 1977 było nie najgorzej.

W latach 90-tycz status troficznyznacznie się pogorszył.

W drugiej połowie lat 90-tych było najgorzej

przeźroczystość wody powraca powoli do stanu z 1977.

Obecnie: zwłaszcza w jeziorach Niegocin i Boczne sytuacja wraca do normy.

Nieg

ocin

Boczn

eJag

odne

Sz-ck

ieSz

ymon

Talto

wisko

Rynsk

ieTa

ltyMi

kolaj

skie

Belda

nySn

iardw

y --

0

20

40

60

80Ch

loro

fila (

µg/l)

1977

Nieg

ocin

Jagod

neSz

ymon

eckie

Talto

wisk

o

Talty

Ryns

kieM

ikolaj

skie

Belda

nySn

iardw

y --

0

20

40

60

80

Chlo

rofil

a (µ

g/l)

1993-94Chróst i Siuda

Średnia z 4 pomiarów

Siszka i wsp. 1979

Nieg

ocin

Bocz

neJag

odne

Sz-ck

ieSz

ymon

Talto

wisko

Rynsk

ieTa

ltyMi

kolaj

skie

Belda

nySn

iardw

y --

0

20

40

60

80

Chlo

rofil

a (µg

/l)

1998Chróst i SiudaŚrednia z 2 pomiarów

Nieg

ocin

Bocz

neJag

odne

Sz-ck

ieSz

ymon

Talto

wisk

oRy

nskie

Talty

Miko

lajsk

ieBe

ldany

Sniar

dwy

0

20

40

60

80

Chl

orof

il a

(µg

l-1)

2001 - 2002 Chróst i SiudaŚrednia z 2 pomiarów

Chlorofil a

Podobnie było z fosforem.

1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050,0

0,2

0,4

0,6

0,8Fo

sfór

cał

kow

ity (m

g P/

l)

1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050,0

0,2

0,4

0,6

0,8

Fosf

ór c

ałko

wity

(mg

P/l)J. Niegocin J. Tałtowisko

1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

Fosf

ór c

ałko

wity

(mg

P/l) J. Mikołajskie J. Tałty J. Ryńskie

Kufel i Kufel 1991, 1997Soszka i wsp 1979 Siuda i Chróst

PTOTAL

Od II połowy lat 90-tych w wodach powierzchniowych jezior stęzenie Ptotal maleje

Dlaczego kierunek ewolucji statusu troficznego Wielkich

Jezior Mazurskich uległ odwróceniu ????

Hipoteza:

Jeziora północne – tempo dopływu P i N prawie nieuległo zmianie – fosfór czynnikiem limitującym -ewolucja klasyczna - powolne pogarszanie sięstatusu troficznego

Jeziora południowe – drastyczne zmniejszenie siętempa dopływu P i N – ewolucja nietypowa -zaburzony stosunek N:P – azot czynnikiemlimitującym - pozorna poprawa statusu troficznego

- „hypoeutrofia”

Wymowne faktyW latach 80 – 90 stężenie Pi w strefie fotycznej WJM w okresie latabyło niższe niż limit detekcji, w hypolimnionie zaś osiągało 30 µmol/l (J.Niegocin)

Obecnie zawartość Pi w wodach strefy fotycznej waha się od 0,01 do 8,18 µmol/l a w hypolimnionie nie przekracza 10 µmol/l

W początkach lat 90 w strefie fotycznej jezior Tałtowisko i Mikołajskiezawartość DIN w wodzie wahała się od 70 – 90 µmol/l (Półtorak 1999)

W latach 2000 – 2001 zawartość DIN w tych jeziorach wahała się wokół 5 µmoli/l i nawet wiosną nie przekraczała 30 µmol/l

Udział DON w TDN zmienił się odpowiednio z 70% do około 40-45%- jeziora wykorzystują wewnętrzne źródła N

Co takiego stało się w latach 90-tych, co poprawiło kondycję wód jeziornych ?

- Upadek wytwórni konserw rybnych w Giżycku

- Upadek PGR i anty-ekologicznego rolnictwa

Ugorowanie pól dawniej uprawnych

- Załamanie się turystyki

- Zintensyfikowanie połowów ryb

- Oczyszczalnie ścieków (Giżycko, Ryn, Mikolajki)

W CIĄGU OSTATNICH 20 LAT NASTĄPIŁ NAGŁY I DRASTYCZNY SPADEK DOPŁYWU P i N DO WÓD

POŁUDNIOWEJ CZĘŚCI WJM

Skutek ?

Ogółem dopływ P i N do wòd zmniejszył się:

~5 x (Kufel 1998)Zawartość P i N w wodach latem zmniejszyła się:

P: ~ 2 – 3xN: ~ 10x !!! (Siuda niepubl.)

Dlaczego stężenie N spadło bardziej niżstężenie P ?

Mobilność w środowisku:

Fosfór - niewielkabrak fazy gazowej, słaba rozpuszczalność,silnie sorbowany przez kompleks glebowy,duża tendencja do immobilizacji na koloidach

i zawiesinie

Azot – dużaposiada fazę gazową, dobra rozpuszczalność,niewielka sorpcja i immobilizacja, ciągły dopływ z atmosfery (wiązanie N2, tlenki azotu)

Dobre natlenienie środowiska♦Skraca okres retencji P♦Skraca okres retencji C♦ Wydłuża okres retencji N

Co z tego wynika?

♦ Limitacja fosforowa(mniejsza produkcja OM)

♦ Spadek tempa gromadzenia OM (szybka respiracja)

♦ Nadmiar azotu mineralnego(wzrost udziału NO3 – nitryfikacja)

Spadek tempa eutrofizacji

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 4 8 12

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 4 8 12

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 4 8 12

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 4 8 12

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 4 8 12

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 4 8 12

Niegocin

Głę

bokość

(m)

Jagodne

Sz-ckie

Tlen (mg/l)

Tałtowisko

Tałty

Mikołajskie

Rys.8

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 4 8 12

-30

-25

-20

-15

-10

-5

00 4 8 12

Ryńskie

Bełdany

Osadydenne

AZOT

FOSFÓR

DEFICYT TLENOWY

Tlenu w jeziorach jednakże brakuje !!!

Rok 2002

Deficyt tlenowy w środowisku♦Wydłuża okres retencji P♦Wydłuża okres retencji C♦ Skraca okres retencji N

Co z tego wynika?

♦ Denitryfikacja (uwalnianie N doatmosfery)

♦Deficyt N - mniejsza produkcja OM)♦ Wzrost tempa gromadzenia OM

(wolniejsze tempo respiracji)♦ Nadmiar fosforu mineralnego

Pozorny spadek tempa eutrofizacji – „hypoeutrofia”

Jeziora sprawiają wrażenie mniej zeutrofizowanych niż są w rzeczywistości.

W odróżnieniu od jezior północnych produkcji pierwotnej w jeziorach południowychnie kontroluje fosfór - świadczy o tym brak w ich wodach powierzchniowych zależności pomiędzy Ptotal i chlorofilema ( zależność Dillona i Riglera).

0 1 2 3 4 5 60

20

40

60

80

100

.

y = 3,68x+20,19n = 51r = 0,24p < 0,086

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

0

5

10

15

20

25

30

y = 12,88x -1,09r = 0,75n = 36p < 0,0001

Chl

orof

il a

(µg

l-1)

Pt (µM)

Jeziora południoweJeziora północne

CO Od czego zależy tempo produkcji pierwotnej w jeziorach południowych???.

Jeżeli:1. TSI wyliczony z chlorofilua jest wyższy niż TSI wyliczony z Ptotal (EPA – Szwecja);

2. Stężenia chlorofilua wyliczone z uśrednionej na podstawie prac wielu autorów zależności Dillona-Riglera są niższe niż obserwowane w wodach badanychjezior (Siuda i Chróst niepubl.)

3. Stosunek Ntot./Ptot pomiędzy jeziorami północnymi i południowymi różni się w sposób statystycznie istotny i jest w jeziorach południowych niższy niż w północnych (Siuda i Chróst niepubl.)

4. Stosunek aktywności aminopeptydazy (będacej miarą zapotrzebowania bakterii naorganiczne związki azotu) do aktywności alkalicznej fosfatazy (będacej miarą zapotrzebowania biocenozy na fosfór) jest w jeziorach południowych znacznie wyższy niż w północnych i różni się w sposób statystycznie istotny (Siuda i Chróst niepubl.)

To można przypuszczać że:tempo eutrofizacji jezior południowych hamuje

brak azotu !!

0 20 40 60 80 1000

20

40

60

80

100

RyńskieMikołajskieTałty

BoczneSzymon

Niegocin

Bełdany

Jagodne

SzymoneckieTałtowisko

Chlorofil a

Stęż

enia

pro

gnoz

owan

e (µ

g l-1

)

Stężenia stwierdzone (µg l-1)0 2 4 6 8 10

0

2

4

6

8

10

Dargin

Łabap

Mamry

Majcz

Kisajno

Przystań

Stęż

enia

pro

gnoz

owan

e (µ

g l-1

)

Stężenia stwierdzone (µg l-1)

TSI Chl a – TSI PTKucMamryMajcz

PrzystanLabapDargin

KisajnoGlebokieSniardwyNiegocin

BoczneBeldany

TaltyTaltowisko

RynskieMikolajskie

JagodneSzymoneckie

Szymon-10 -8 -6 -4 -2 0 2

N ? P

PN

PŁD

DOWODY

N/P

40

50

60

70

80

90

100

J. PŁN J. PŁD

±Odch. std.±Błąd std.Średnia

Test t

JEZ. PN JEZ. PŁD

N = 10 22Śr = 80,1 61,2

STD = 12,7 14,5

Poziom istotności różnicy średnich

p = 10-3

AMP/APA

-2

2

6

10

14

18

22

Jez. PN Jez. PŁD

±Odch. std.

±Błąd std.Średnia

Odch. std

Test t

JEZ. PN JEZ. PŁD

N = 26 31Śr = 1,90 10,55

STD = 1,62 7,60

Poziom istotności różnicy średnich

p = 10-6

Gdzie drzemie niebezpieczeństwo ?

,,

1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Rok

J. Niegocin

1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Rok

J. Tałtowisko

Cydzik i wsp 1995

1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,50

1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,50

1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,50

Rok

J. RyńskieJ. TałtyJ. Mikołajskie

Kufel i Kufel 1991, 1997Soszka i wsp 1979Siuda i Chróst Zapas fosforu w wodach przydennych jaki może

być „uruchomiony” w razie zwiększenia dopływu azotu

AZOT - STOP !!!Co jest najgroźniejsze ?

Gmina Mikołajki NH4+ - z „nieszczelnych” oczyszczalniMieszkańcy 8,4 t N + turyści 8,4 t N/dzień

Ile usuwa oczyszczalnia ?

Żeglarskie piwko„ – 900 żaglówek * 4 * 30g = = 108 kg N /dzień – bezpośrednio do jeziora

Hodowla – główny kierunek rozwoju rolnictwa

?

Biopaliwa – N z nawozów -

?1 kg N = co najmniej 5,7 kg C w biomasie

Przy

stan

Mamr

yDa

rgin

Laba

pKis

ajno

Niego

cinBo

czne

Jago

dne

Sz-ck

ieSz

ymon

Talto

wisko

Ryns

kie Talty

Talty

Ocz

yMi

kolaj

skie

Belda

ny

0

2

4

6

8

40

80

120

N-H

4+ to

tal (

µmol

l-1 )

2004wody przydenne

1. Skanalizowania i ucywilizowania rozwijającego się w regionie coraz intensywniejruchu turystycznego, w tym zwłaszcza turystyki indywidualnej oraz żeglarskiej (szczelne szamba i kosze na odpadki na każdym polu biwakowym, punkty odbiorunieczystości z łodzi żaglowych itp.). Koszt w/w działań mógłby być np. częściowo pokrywany z niewielkich opłat pobieranych od żeglarzy, przekazywanych następnie na konto Fundacji OchronyWielkich Jezior Mazurskich.

2. Racjonalnego, zgodnego z wymogami ochrony środowiska rozwoju rolnictwa w regionie

3. Tworzenia lub odtwarzania stref ochronnych na obrzeżach jezior (w tymegzekwowanie nieprzestrzeganych często przepisów prawa wodnego zabra-niającego grodzenia, zabudowy i niszczenia naturalnej struktury linii brzegowej).

4. Systematycznego (niezależnego od WIOŚ) monitorowania stanu jakości wód jeziornych w punktach krytycznych za pomocą prostych i tanich metod pomia-rowych (zawartość podstawowych biogenów oraz tlenu w wodzie, widzialnośćkrążka Secchi’ego itp.). Monitoring taki winien być zlecany kompetentnym, niezależnym placówkom przez FOWJM lub władze gmin w ramach okresowoodnawialnych w drodze przetargu umów-zleceń. Konieczność uzupełnienia w tym względzie działań WIOŚ wynika z faktu, ze nawet podstawowe wskażniki jakości wód mierzone systematycznie i z duża częstotliwością pozwalają znacznie lepiej monitorować stan środowiska, niż nawet bardziej precyzyjne lecz mierzone w ramach prac WIOŚ zbyt rzadko.

Co można zrobić ?

Wniosek ?Dziękuję Państwu zauwagę