Upload
kkotlarczuk
View
788
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
B. Pawlik-Skowro ńska*, M. Toporowska*, R. Kalinowska**, *Katedra Hydrobiologii, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
** CBE PAN, Stacja Badawcza w Lublinie
Badania dynamiki rozwoju sinic i produkcji cyjanotoksyn w Zbiornku Zemborzyckim na tle
warunków środowiskowych
• Człowiek przyczynia si ę do wzbogacania wód
powierzchniowych w zwi ązki biogenne – azotu i
fosforu i w konsekwencji do nadmiernego rozwoju
fitoplanktonu, w tym toksyno-twórczych sinic !
Skutki zakwitów sinicowych :
1/ spadek walorów u żytkowych i rekreacyjnych
zbiorników!!!
2/ zaburzenia równowagi ekologicznej
Zakwity sinic s ą powszechne tam gdzie dopływaj ą bez ogranicze ń związki fosforu i azotu (na obu półkulach), tak że w Polsce.
W jeziorach i zbiornikach zaporowych
U brzegów mórz
W stawach i kanałach
� Bardzo szybko namna żają się w żyznych wodach i produkuj ą szereg toksycznych metabolitów o ró żnorodnej aktywno ści biologicznej: hepatotoksyny, neurotoksyny, cytotoksyny, dermatoks yny,etc
� Uzyskuj ą przewag ę nad innymi glonami - dzi ęki zdolno ści do wykorzystywania szerokiego spektrum światła i wi ązania azotu atmosferycznego
� Tworzą komórki przetrwalne lub zimuj ą w formie wegetatywnej na dnie zbiorników
ZAKWIT ZAKWIT -- masowy rozwój ró żnych gatunków glonów planktonowych, powoduj ący widoczn ą gołym okiem zmian ę zabarwienia wody na
zielon ą, oliwkowa, brunatn ą, żółt ą, etc,
W 1 dcm 3 wody znajduje si ę > 0,5 x 10 6 jednostek mikroorganizmów, co odpowiada > 20 µg Chl a/dcm 3 (Bednarz i in,, 2002)
Sinice - cyjanobakterie
� Eutrofizacja wód – szczególnie du ża dost ępność rozpuszczalnych form fosforu i azotu to główna przyczyna
� Pojawiaj ą się gdy temperatura wody wzrasta powy żej 15 0 C , sprzyja płytko ść zbiornika
� Czas trwania: od kilku dni do kilku miesi ęcy- im wi ększa żyzno ść wód zbiornika tym dłu ższy okres trwania zakwitu
� Zróżnicowany skład gatunkowy: około 100 gatunków toksynotwórczych; zależy od układu czynników abiotycznych (biogeny, temp., miksja wody)
� Powoduj ą: pogorszenie jako ści wody , uniemo żliwiaj ące rekreacyjne wykorzystywanie zbiornika, wygini ęcie niektórych gatunków zwierz ąt i ro ślin
Charakterystyka:
� Zbiornik zaporowy na rzece Bystrzycy
� Zlewnia Bystrzycy na obszarze 6 gmin
� Powierzchnia ok, 230 ha
� Średnia głębokość 2,2 m
� Średnie zamulenie 10 cm (w starym korycie rzeki ok, 70 cm)
� Wymiana wody ok, 28-razy na rok
Funkcje:
� Rekreacyjna (ok, 400 tys, ludzi)
� Wędkarstwo (26 gatunków ryb)
� Zaopatrzenie w wodę dla elektrociepłowni
� Przeciwpowodziowa
� Energetyczna (mała elektrownia)
� Ujęcie wód podziemnych (Prawiedniki)
A.circinalisA.circinalis
W Zalewie ZemborzyckimZalewie Zemborzyckim obserwuje si ę od wiosny do jesieni masowe pojawy sinic - potencjalnych producentów neurotoksyn -AnabaenaAnabaena spp ( Dolichospermum): anatoksyny-a i mikrocystyn oraz Aphanizomenon flosAphanizomenon flos--aquaeaquae (saksitoksyn)
Są to gatunki zdolne do wi ązania N 2 oraz tworz ące komórki przetrwalne!!!
A. spiroidesA. spiroides
A. flosA. flos--aquaeaquae
Aphanizomenon flosAphanizomenon flos--aquaeaquae
Planktothrix agardhiiPlanktothrix agardhii
1. Microcystis aeruginosa1. Microcystis aeruginosa2. M. viridis2. M. viridis3. M. wesenbergii3. M. wesenbergii
W Zalewie Zemborzyckim wyst ępuj ą także okresowo kolonie sinic Microcystis Microcystis (M, aeruginosa,M, aeruginosa, M, wesenbergii, M, M, wesenbergii, M, viridisviridis) oraz Planktothrix agardhiiPlanktothrix agardhii - potencjalni producenci hepatotoksycznych mikrocystyn!!!
1
2
3
Parametryśrednia
sezonowa
Zalew Zemborzycki
2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Temperaturawody (°°°°C)
22,214-29
21,218-25
22,419-25
20,215-26
21,918-26
21,015-27
20,113-26
19,714-26
pH 8,78,2-9,4
8,37,9-9,1
8,57,6-8,8
8,07,1-98,6
8,27,0-8,4
8,68,3-8,7
8,37,9-8,6
8,37,3-9,2
Przezroczystość( SD - m)
0,40,3-0,5
0,50,3-0,7
0,50,4-1,0
0,40,2-0,5
0,50,1-0,6
0,50,2-0,6
0,40,1-0,7
0,50,4-0,7
N-NO3 (mg/l) 0,080,04-0,16
0,100,01-0,28
0,220,01-0,54
0,090,00-0,19
0,060,01-0,22
0,140-0,32
0,250,02-0,56
0,120,00-0,28
N-NH4 (mg/l)0,18
0,07-0,260,36
0,11-0,740,24
0,11-0,630,26
0,10-0,580,19
0,01-0,730,20
0,05-0,390,23
0,07-0,510,09
0,06-0,19
P-PO4 (mg/l)0,11
0,01-0,320,20
0,01-0,450,02
0,01-0,040,01
0,00-0,030,01
0,00-0,030,02
0,00-0,030,01
0,00-0,040,02
0,00-0,05
TP (mg/l)0,57
0,20-1,440,55
0,03-0,980,12
0,02-0,210,08
0,02-0,290,05
0,02-0,340,13
0,06-0,360,19
0,09-0,650,23
0,09-0,74
Chlorofil a (µµµµg/l)133
38-23992
37-146125
32-230241
24-1633111
39-608116
26-375192
38-718122
50-182
FIZYKO-CHEMICZNA CHARAKTERYSTYKA WODY ZALEWU ZEMBORZYCKIEGO
Parametryśrednia
sezonowaBystrzyca – ujście do Zalewu (Zemborzyce)
2006 2007 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Temperaturawody (°°°°C)
- 14,3 16,5 15,8 13,5 13,5 12,5 11,0
pH 8,1 7,5 7,8 7,2 7,4 7,8 7,9 7,7
N-NO3 (mg/l) 1,67 1,50 0,71 0,74 0,13 1,32 1,70 2,15
N-NH4 (mg/l) 0,16 0,36 0,26 0,45 0,22 0,23 0,15 0,06
P-PO4 (mg/l) 0,59 0,42 0,39 0,12 0,03 0,16 0,13 0,15
DIN/DIP 3,1 4,4 2,5 9,9 11,7 9,7 14,2 14,7
Zmiany w st ężeniu i proporcjach pomi ędzy zwi ązkami biogennymi wraz z temperatur ą wpływaj ą na rozwój
sinicowego zakwitu
FLUKTUACJE W LICZEBNO ŚCI , DOMINACJI GATUNKOWEJ oraz TERMINIE MAKSYMALNEGO ROZWOJU SINIC
0
20
40
60
May June July August September
indi
vidu
als
(10
6 / L)
2010
Planktothrix agardhii
Aphanizomenon spp.
Anabaena spp.
Lato 2010: liczne skr ęcone trychomy sinicy Anabaena flos-aquae , wiązki Aphanizomenon flos-aquae i trychomy Aph. gracile
Stopniowemu zmniejszaniu si ę liczebno ści towarzyszyły zmiany w gatunkowej dominacji sinic
Wiosna 2011 Lato 2011 Wiosna 2012
Od 2011- wzrost udziału A.planktonica i Microcystis spp
0
1
2
3
4
5
2006 2007 2009 2010 2011
sampling time (year)
Ana
toxi
n-a
(g
/ L) *0.54 - 6.25
*0.01 - 1.92
*0.00 - 0.367
*0.01 - 23.1
intracellular
extratracellular
*0.04 - 5.9
Istotny spadek st ężenia anatoksyny-a wewn ątrzkomórkowej oraz pozakomórkowej w okresie 2006-2014
ANATOKSYNA - A
Zmiany w st ężeniu cyjanotoksyn w ZZ
Wzrost st ężenia mikrocystyn wewn ątrzkomórkowych oraz pozakomórkowych w wodzie w okresie 2006-2014
MIKROCYSTYNY
wg WHO NDS dla MC-LR w wodach rekreacyjnych - 20 µµµµg/L
0
4
8
12
2006 2007 2009 2010 2011
sampling time (year)
Mic
rocy
stin
s (
µg /
L)
*1.0 - 22.2
*0.05 - 0.50ndnt
intracellular
extratracellular
* 0.6-12.4
1. W płytkim i żyznym Z. Zemborzyckim panuj ą warunki umo żliwiaj ące wyst ępowanie corocznych, wielogatunkowych, niestabilnych zakwitów sinic - zimuj ących w osadach dennych w formie przetrwalnej lub w formie wegetatywnej.
2. W zbiorniku ze stałym dopływem znacznych ładunków fosforanów i związków azotu, czynnikiem decyduj ącym o czasie inicjacji silnego zakwitu sinic jest temperatura wody,
3. W okresie ostatnich 5 lat obserwano spadek nat ężenia zakwitów sinicowych, co mo że wynika ć z:
- zmniejszaj ącego si ę dopływu zwi ązków amonowych i fosforanów,
- niższych temperatur i silniejszych opadów latem,
- ograniczonego zag ęszczenia ryb planktono żernych,
jednak że nast ąpiła istotna zmiana w składzie gatunkowym sinic w kierunku producentów mikrocystyn .
WNIOSKI
• Zagro żenia i sugestie:
• W zbiornikach płytkich, szybko nagrzewaj ących się stały dopływ zwi ązków fosforu i azotu warunkuje corocznie powtarzaj ący si ę masowy rozwój sinic.
• Nie mamy wpływu na temperatur ę wód ale możemy i musimy ograniczy ć dopływ biogenów!!!!
• W przypadku niekontrolowanego dopływu związków biogennych do Z.Z. mo że ponownie dochodzi ć do nasilonych zakwitów gatunków sinic- producentów trwałych mikrocystyn-stanowi ących wi ększe zagro żenie.
• Stan ekologiczny zarówno jezior jak i zbiorników retencyjnych w ogromnej mierze zale ży od użytkowników terenów w zlewni tych zbiorników,jak równie ż od decyzji urz ędników nimi zarz ądzających.
• W przypadku Z. Zemborzyckiego konieczne jest ograniczenie dopływu biogenów ze zlewni Bystrzycy, źródeł obszarowych i punktowych.
Zbiornik retencyjny Konstantynów na rzece Czyżówcew 2007 r,
Sierpie ń: kokożżuch uch Anabaena flosAnabaena flos--aquaeaquae
•• wysokie stwysokie st ężężenia enia anatoksynyanatoksyny --aa- 1,41 mg An-a/l,- 0,30 mg An-a/g s,m,
kożucha,
•• mniejsze stmniejsze st ężężenia enia mikrocystynmikrocystyn- 0,010 mg równ, MC-
LR/l, - 0,002 mg równ, MC-
LR/g s,m, ko żucha,
Pow,: 1,9 ha: gł, średnia 1,9 m; PO4-P: 0,09–0,13 mg/l; NH 4-N: 0,05–0,12 mg/l; TSI chl = 97
Zbiornik retencyjny Kra śnik na rzece Wyżnicy - 2008 r,
Sierpie ń: kokożżuch uch Microcystis sppMicrocystis spp, , orazoraz Aphanizomenon flosAphanizomenon flos--aquaeaquae
•• wysokie stwysokie st ężężenia mikrocystynenia mikrocystyn- 5,38 mg równ, MC-LR/l, - 1,04 mg równ, MC-LR/g s,m,
kożucha
•• niniżższe stsze st ężężenia anatoksynyenia anatoksyny --aa- 0,052 mg An-a/l, - 0,012 mg An-a/g s,m, ko żucha,
Pow,: 39,1 ha; gł, średnia 2,5 m; PO4-P: 0,6–0,9 mg/l; NH 4-N: 0,22–0,6 mg/l; TSI chl= 79)
Zagro żone zakwitami sinic s ą równie ż żyzne jeziora Lubelszczyzny
Rozwój sinic w jeziorze Syczy ńskim (obrze że Poleskiego Parku) poło żonym w nieskanalizowanej wsi
Długotrwałe –niemal coroczne silne zakwity wód spowodowane przez kilka gatunków sinic -producentów toksyn ,
100 µm
Dominuje Planktothrix agardhii producent mikrocystyn !
Cyjanotoksyny w jez, Syczyńskim 2006-2009, wpływające na stan ekologiczny jeziora
Mikrocystyny wewnatrzkomórkowe
0
20
40
60
80
100
120
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
µg
MC
s/dm
3
2006200720082009
Mikrocystyny pozakomórkowe
0
2
4
6
8
10
12
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
µg
MC
s/dm
3
2006
2007
2008
2009
Anatoksyna-a wewnatrzkomórkowa
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
ug A
N-a
/dm
3
2006200720082009