English
Co to jest ekohydrologia i na jakich założeniach się opiera? Jak podejście ekohydrologiczne przyczynia się do kompleksowego zrozumienia funkcjonowania ekosystemów wodnych? Jak na problem ochrony zasobów wodnych patrzy ekohydrolog? Na te pytania w aktualnym numerze „Wodnych Spraw” odpowiada dr Paweł Jarosiewicz.
Ekohydrologia – wspólny język dla osób mówiących o wodzie
Duża grupa osób zajmujących się wodą, swoje wystąpienia rozpoczyna od przedstawienia trzech podstawowych problemów związanych z zasobami wodnymi: wody jest zbyt dużo, zbyt mało lub jest zanieczyszczona. Nie da się odmówić racji tym spostrzeżeniom, jednak warto zastanowić się, co daje magiczną, życiową moc tej trójgłowej hydrze. W odczuciu wielu ekspertów, w tym osób związanych z Międzyrządowym Programem Hydrologicznym UNESCO, źródło problemu tkwi w braku dialogu, który wynika z niezrozumienia. To, jakich terminów używamy, a także stosowane przez nas hierarchie potrzeb i celów zależą od bańki informacyjnej, w której przyszło nam żyć. Sektorowość i brak wspólnego języka nie pomagają w rozwiazywaniu złożonych problemów wodnych.
Dlatego też Organizacja Narodów Zjednoczonych, m.in. poprzez uruchomiony w 1975 roku Międzyrządowy Program Hydrologiczny UNESCO, podejmuje próby stworzenia wspólnego języka dla ludzi mówiących o wodzie. W ten sposób, na bazie naukowych osiągnięć płynących z badań ekologicznych i hydrologicznych, zbudowano, a następnie rozpoczęto wdrażanie nowego paradygmatu – ekohydrologii.
Ekohydrologia dąży do zrozumienia złożonego świata zależności pomiędzy procesami ekologicznymi i hydrologicznymi, od skali genomu bakteryjnego aż do poziomu całej zlewni. Na bazie zgromadzonej wiedzy powstają rozwiązania systemowe, które są w stanie skutecznie i długotrwale łagodzić oddziaływanie człowieka na środowisko, równocześnie zwiększając odporność ekosystemów. Ekohydrologia dostarcza również metodyki, w postaci trzech reguł, które układają podejmowane działania i analizy w logiczną całość. Reguły te, a także przykłady ich praktycznego zastosowania, opisane zostały szczegółowo w syntetyzującej zagadnienie ekohydrologii książce profesora Zalewskiego, wydanej w 2020 r. przez PWN.
I reguła EH
Woda stanowi podstawę procesów biologicznych i geochemicznych na naszej planecie. Zgodnie z zaprezentowaną przez Zalewskiego i Naimana (1985) koncepcją regulacji czynników abiotycznych i biotycznych, czynniki abiotyczne pełnią funkcję dominującą w kształtowaniu ekosystemu. Dlatego, pierwsza reguła ekohydrologii wskazuje procesy hydrologiczne jako punkt wyjścia dla formułowania kompleksowych rozwiązań. W hydrologii podstawową jednostką przestrzenną jest zlewnia, czyli obszar, z którego wody trafiają do odbiornika, np. rzeki. Dlatego ekohydrologia rozpatruje ekosystemy z punktu widzenia tego właśnie obszaru, historycznie zachodzących w nim procesów hydrologicznych oraz stopnia ingerencji człowieka w ich funkcjonowanie, zarówno przez degradację terenu, jak i wprowadzane zanieczyszczenia. Procesy hydrologiczne to baza dla dalszego rozpatrywania struktury ekosystemów, ale również dla kwantyfikacji presji, zarówno w wymiarze hydrologii, jak i ładunków zanieczyszczeń.
II reguła EH
Drugim etapem, po rozpoznaniu hydrologii i presji występujących w zlewni, jest analiza ekosystemów oraz procesów (obieg pierwiastków i transfer energii) w celu powiązania ich z cyklem hydrologicznym. Zgodnie z zasadą podwójnej regulacji, ekosystemy pełnią istotną funkcję – stabilizują cykl hydrologiczny, a ich degradacja negatywnie wpływa na zasoby wodne, zarówno ilościowo, jak i jakościowo. Dla potrzeb klasyfikacji podejmowanych działań wyróżnia się ekosystemy, które bezwzględnie należy chronić ze względu na ich unikalne walory, jak również ekosystemy zmodyfikowane przez człowieka, tzw. nowe ekosystemy (ang. novel ecosystems – termin wprowadzony przez Hobbsa i współautorów). W tych drugich funkcje ekologiczne zostały silnie zmienione przez człowieka, zaś ich odtworzenie, nawet częściowe, stanowi element strategii ekohydrologicznej oraz nasz cel działania. Drugą regułę ekohydrologii można również rozpatrywać na poziomie fundamentalnych procesów biologicznych, geochemicznych i fizycznych. Metabolizmy bakteryjny, roślinny oraz zwierzęcy wraz z procesami takimi jak sorpcja, sedymentacja czy mineralizacja wpływają na prawidłowy obieg pierwiastków, a także wysoki potencjał do samooczyszczania. Ta zdolność ekosystemów do samonaprawy w sprzyjających warunkach jest bardzo istotna w obliczu presji człowieka na zasoby wodne. Badania potwierdzają, że nawet w przypadku wystąpienia złożonych zanieczyszczeń organicznych, takich jak pestycydy, antybiotyki czy inne chemikalia, środowisko posiada pewien potencjał do ich buforowania i degradowania.
III reguła EH
Trzecia reguła ekohydrologii wykorzystuje w praktyce wiedzę uzyskaną w dwóch poprzednich. Dzięki identyfikacji rodzajów presji, kwantyfikacji procesów ekohydrologicznych oraz zrozumieniu ich ewolucyjnego ukształtowania w skali zlewni, istnieje możliwość zaproponowania systemowych rozwiązań, kluczowych dla zrównoważonego zarządzania zasobami wodnymi. Ponadto ten sam schemat logiczny może być zastosowany do tworzenia nowych Rozwiązań Bliskich Naturze (RBN), wdrażanych w mniejszej skali, np. osiedla mieszkaniowego lub gminy. RBN to działania mające na celu ochronę, zarządzanie lub odbudowę naturalnych ekosystemów. Odpowiadają one na dzisiejsze wyzwania, takie jak zmiana klimatu, jakość życia, bezpieczeństwo żywnościowe i wodne. Warto nadmienić, że jeden z zespołów wiodących w skali światowej w opracowywaniu i wdrażaniu RBN działa w sercu Polski, w Łodzi, w dwóch jednostkach naukowych: Europejskim Regionalnym Centrum Ekohydrologii Polskiej Akademii Nauk oraz Katedrze UNESCO Ekohydrologii i Ekologii Stosowanej Uniwersytetu Łódzkiego. Wśród cieszących się popularnością technologii można wymienić Sekwencyjny System Sedymentacyjno-Biofiltracyjny (na zdjęciu), poprawiający jakość wód zrzucanych przez oczyszczalnie ścieków oraz wód opadowych z terenów miejskich z dużą ilością osadów. Z kolei dla obszarów rolniczych opracowane zostały Wysokoefektywne Strefy Ekotonowe, będące w stanie ograniczać zanieczyszczenie azotem lub fosforem nawet na małej przestrzeni, a także inne technologie, bazujące na działaniu barier denitryfikacyjnych, doskonale sprawdzające się w usuwaniu zanieczyszczeń azotowych.
Dynamiczny rozwój ekohydrologii oraz zapotrzebowanie na Rozwiązania Bliskie Naturze dla sektora wodnego spowodowały również zmiany rynkowe i rozwój kompetentnych firm, które oferują nowe podejście do zarządzania zasobami wodnymi. Biorąc pod uwagę, że tego typu rozwiązania stanowią zaledwie 1% ogólnych inwestycji w sektorze gospodarki wodnej, rozwój tych technologii oraz współpraca nauki z sektorem prywatnym są niezwykle istotne dla ich wdrażania.
Podsumowując, ekohydrologia oznacza harmonizację wiedzy ekologicznej i najlepszych rozwiązań hydroinżynieryjnych, uzupełnianą przez nauki społeczne i prawne. Podejście rozwinięte przez ekohydrologię określa się jako transdyscyplinarne, czyli takie, które łączy różne obszary wiedzy w celu tworzenia nowych (innowacyjnych) rozwiązań. Wspólnie wypracowane metody, a może nawet proces ich tworzenia, stanowią platformę do nawiązywania dialogu. Jakże ważnego wobec dzisiejszych, kompleksowych problemów sektora wodnego.
Więcej o ekohydrologii znajdziesz w filmach edukacyjnych #EkoHydroBaza na YouTubie.
Paweł Jarosiewicz jest doktorem nauk biologicznych, adiunktem w Europejskim Regionalnym Centrum Ekohydrologii Polskiej Akademii Nauk oraz asystentem w Katedrze UNESCO Ekohydrologii i Ekologii Stosowanej Uniwersytetu Łódzkiego. Pełni funkcję redaktora technicznego w czasopiśmie „Ecohydrology&Hydrobiology” oraz przewodniczącego polskiego oddziału Young Professionals Network – Stowarzyszenia Inżynierii i Badań Wodno-Środowiskowych (IAHR). W swojej pracy badawczej zajmuje się m.in. opracowywaniem Rozwiązań Bliskich Naturze dla poprawy jakości zasobów wodnych oraz adaptacją do zmiany klimatu z wykorzystaniem ekohydrologii. Opracował i wdrożył do sprzedaży preparat BioKer, pozwalający na usuwanie ze środowiska wodnego i odzyskiwanie fosforu. Został za to nagrodzony złotym medalem na Międzynarodowych Targach Innowacyjności w Paryżu.
W artykule korzystałem m.in. z prac:
- Jurczak T., Wagner I., Kaczkowski Z., Szklarek S., Zalewski M. (2018). Hybrid system for the purification of street stormwater runoff supplying urban recreation reservoirs. Ecological Engineering, 110, 67-77
- Zalewski M. (red) (2020). Ekohydrologia. Wydawnictwo Naukowe PWN SA
- Zalewski M., Janauer G.A., Jolankai G. (1997). Ecohydrology: a new paradigm for the sustainable use of aquatic resources. Ecohydrology. A New Paradigm for the Sustainable Use of Aquatic Resources. Paris, UNESCO IHP
- Zalewski M., Naiman R. J. (1985). The regulation of riverine fish communities by a continuum of abiotic-biotic factors. [w:] Habitat modification and freshwater fisheries. Butterworths Scientific, red. J.S. Alabaster, London
