English
W lutym 2018 r. lokalne media obiegła informacja o pojawieniu się we wsi Kaczory (woj. wielkopolskie) rzeki, której zazwyczaj tam nie ma. Dzięki intensywnym opadom i podniesieniu się poziomu wód w miejscowym jeziorze Kopcze, drogą w kierunku Piły popłynęła rzeka. Zjawisko to nie jest nowe, bo powtarza się co kilka, kilkanaście lat. Ostatnie było notowane 17 lat wcześniej (w 2001 r.), jeszcze poprzednie w 1987 r. Nigdy nie wiadomo, kiedy rzeka się pojawi, ale można się jej spodziewać po okresach długich, intensywnych opadów. Dzięki temu została okrzyknięta (chyba trochę na wyrost) „jedyną rzeką okresową w Polsce”.
Chociaż rzeki okresowe występują na całym świecie, zjawisko to jest raczej kojarzone z podzwrotnikowymi terenami Australii czy Afryki niż Wielkopolski. Okresowym nazywamy ciek, w którym woda płynie tylko w określonych porach roku, kiedy wody gruntowe są na tyle wysoko, że stanowią ich główne źródło zasilania, a opad jest dodatkowym źródłem wody. W okresach suchych takie rzeki okresowe zanikają. Z kolei ciek, w którym woda płynie tylko podczas opadów lub przez krótki czas po nich, nazywamy efemerycznym. W wielu przypadkach termin ten odnosi się do strumieni, których koryta przez cały rok znajdują się ponad poziomem lustra wód gruntowych, zatem nie są przez nie zasilane i zależą wyłącznie od opadu atmosferycznego.
W literaturze przedmiotu dostępnych jest kilka klasyfikacji takich nietrwałych cieków, ale najczęściej określa się je jako „strumienie efemeryczne i rzeki okresowe”, tzw. IRES (od ang. intermittent rivers and ephemeral streams). Termin IRES ujmuje zbiorczo całą gamę ekosystemów charakteryzujących się dużą zmiennością przepływu, na przemian płynących i wysychających.
Gdzie występują strumienie efemeryczne i rzeki okresowe?
Strumienie efemeryczne i rzeki okresowe występują na wszystkich kontynentach, w tym na Antarktydzie. Najpowszechniejsze są w regionach skrajnie suchych, suchych i śródziemnomorskich, stanowiąc tam dominującą formę ekosystemów wód płynących. Na przykład ponad 70% z 3,5 miliona km rzek w Australii ma charakter okresowy[1], a w południowo-zachodnich stanach Ameryki, takich jak Arizona czy Nowy Meksyk, IRES stanowią do 94% całkowitej długości rzek[2]. Jednak ekosystemy takie mogą występować licznie nawet na obszarach o klimacie umiarkowanym i wilgotnym, szczególnie w górnych odcinkach biegu rzek.
Chociaż strumienie efemeryczne i rzeki okresowe są obecne na Ziemi od zawsze, zainteresowano się nimi dopiero niedawno, a wzrost liczby publikacji naukowych na ich temat obserwuje się w zasadzie w ostatniej dekadzie[3-5], jak również pierwsza monografia poświęcona ERES z 2017 r.[6]. Prawdopodobnie wiąże się to z faktem, że rzeki okresowe i strumienie efemeryczne stają się coraz bardziej powszechne na całym świecie ze względu na zmianę klimatu i rosnące presje antropogeniczne.
Jak powstają strumienie efemeryczne i rzeki okresowe?
Przyczyn powstawania rzek okresowych i czynników kształtujących ich dynamikę hydrologiczną i procesy ekologiczne jest mnóstwo, ale obejmują one przede wszystkim uwarunkowania klimatyczne, hydrologiczne i morfologiczne. W różnych regionach jedne czynniki mogą mieć większe znaczenie niż inne.
W regionach suchych i półpustynnych zanik przepływu w dużej mierze jest spowodowany niskimi opadami, wysokim parowaniem i dużą ewapotranspiracją. W regionach alpejskich i arktycznych, gdzie cieki powstają z topniejącego śniegu i lodowców, podstawowym determinantem jest niska temperatura. W okresach zimniejszych śnieg przestaje się topić, a powierzchnia wody zamarza, w wyniku czego przepływ spowalnia lub ustaje. W takich regionach strumienie efemeryczne i rzeki okresowe płyną tylko przez kilka miesięcy, w okresie letnim.
Oprócz czynników klimatycznych ważne są także cechy fizyczne koryta, takie jak porowatość podłoża i głębokość zwierciadła wody, co wpływa na tempo infiltracji. W IRES z gruboziarnistym substratem dna (np. rzeki żwirowe) i lustrem wód gruntowych położonym znacznie poniżej koryta, wody łatwo infiltrują w dół, zasilając warstwy wodonośne. Obniżenie się poziomu wód gruntowych, czy to w wyniku naturalnych wahań sezonowych, czy działalności człowieka, może przyczynić się do spowolnienia przepływu, jego przerwania, a nawet wyschnięcia cieku na całej długości. Strumienie odwadniające jeziora zwykle przestają płynąć, gdy poziom lustra się obniża.
Oprócz wielu naturalnych czynników warunkujących strumienie efemeryczne i rzeki okresowe, zaburzenia lub przerwanie przepływu może być efektem działalności człowieka, głównie zmian użytkowania gruntów, regulacji cieku, poboru wód powierzchniowych i podziemnych oraz zmniejszonych opadów i zwiększonego parowania na skutek zmian klimatu. Obecnie nawet wielkie rzeki, takie jak Kolorado w Stanach Zjednoczonych[7] czy Żółta Rzeka w Chinach[8, 9], wykazują zaburzenia przepływu i okresowych przerw w ciągłości hydrologicznej na skutek budowy tam i zapór oraz zwiększenia poboru wody do spożycia i do użytku rolniczego.
Oprócz przekształcania trwałych strumieni i rzek w okresowe i efemeryczne, działania człowieka mogą także modyfikować funkcjonowanie naturalnych IRES poprzez wydłużanie czasu trwania i zasięgu okresów zerowego przepływu oraz zmianę ich częstotliwości. W efekcie powstają zupełnie nowe ekosystemy (ang. novel ecosystems) o strukturze i funkcjonowaniu kompletnie przez nas nierozpoznanym.
Specyfika ekologiczna IRES
Charakterystyczną i najciekawszą cechą wszystkich IRES jest ich niestabilność i duża dynamika. Dzięki cyklicznym wahaniom przepływu i stopnia uwodnienia, tworzą one zmienną w czasie i przestrzeni, zróżnicowaną mozaikę siedlisk lotycznych (wodne płynące), lentycznych (wodne stojące) i lądowych (suche). Wszystkie te siedliska lub ich dowolna kombinacja mogą występować jednocześnie, a w miarę jak ich powierzchnie powiększają się lub kurczą, w odpowiedzi na zmiany dostępności wód opadowych i poziomu wód gruntowych, zmienia się ich układ przestrzenny, dynamika czasowa i łączność hydrologiczna.
Ekosystemy te kolonizowane są przez szeroką gamę gatunków wykazujących przystosowanie do różnego typu siedlisk. Podczas okresów mokrych, w fazie wód płynących (ekosystem lentyczny) i niepłynących (lotyczny) w korytach IRES dominują rośliny i zwierzęta wodne. Natomiast podczas faz suchych, odsłonięte i przesuszone osady denne rzeki kolonizowane są przez organizmy lądowo-wodne i lądowe, typowe dla strefy nadbrzeżnej i siedlisk równin zalewowych.
Reżim zmiennego przepływu, naprzemiennego zalewania i przesuszania terenu, stanowi wyzwanie zarówno dla organizmów wodnych, jak i lądowych. Organizmy wodne muszą zmagać się z długimi okresami spowolnionego przepływu lub wręcz braku wody. Z kolei te lądowe doświadczają okresów powodzi i zalania (czasem długotrwałych), których muszą unikać lub nauczyć się je tolerować.
Niektóre gatunki wodne rozwinęły zdolność do produkcji form przetrwalnych i mogą przetrwać miesiące lub lata w wyschniętych osadach rzecznych w postaci cyst, kokonów lub w diapauzie osobników młodocianych lub dorosłych. Inne organizmy mają zdolność do szybkiej ponownej kolonizacji siedliska po okresie jego zakłócenia, dzięki zdolności do szybkiego rozprzestrzeniania się, krótkiemu cyklowi życiowemu i wysokiej płodności.
Z kolei organizmy lądowe adaptują się do warunków powodzi, na przykład dzięki zdolności do magazynowania powietrza lub unoszenia się na wodzie. Ponadto uwięzione w wysychających basenach i wzdłuż cofających się brzegów strumieni rośliny i zwierzęta wodne stanowią atrakcyjną bazę pokarmową dla zwierząt lądowych i półlądowych, zasiedlających strumienie efemeryczne i rzeki okresowe.
O ile strategie gatunków wodnych są dosyć dobrze rozpoznane i badane od dekad, to w przypadku zespołów lądowych zasiedlających IRES, rozpoznanie strategii odporności na powódź jest bardzo skąpe i wymaga dalszych badań. Dynamika czasowa i zmienność układu siedlisk w naprzemiennie zalewanych i osuszanych IRES czynią te ekosystemy idealnymi arenami do badania metapopulacji i metaspołeczności oraz analizowania skomplikowanych zależności ekologicznych między warunkami abiotycznymi, procesami biogeochemicznymi i interakcjami biotycznymi.
Czy nasze rzeki staną się ciekami okresowymi?
Naturalne okresowe ekosystemy wodne są zasiedlane przez wyjątkowe i bardzo różnorodne zbiorowiska biologiczne, charakteryzują się specyficznymi procesami hydrologicznymi i biogeochemicznymi oraz świadczą wiele istotnych usług ekosystemowych. W wyniku rosnącej presji antropogenicznej i postępujących zmian klimatu można się spodziewać, że w wielu regionach staną się one bardziej rozpowszechnione i bardziej wrażliwe.
Biorąc pod uwagę, że tymczasowe strumienie występują głównie w regionach, w których brakuje wody do użytku przez ludzi, a zapotrzebowanie na nią rośnie, okresowe ekosystemy rzeczne są w coraz większym stopniu modyfikowane. W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci narastające presje antropogeniczne, w połączeniu z silną sezonową i międzyroczną zmiennością przepływu, pogłębioną przez zmianę klimatu, doprowadziły do obniżenia jakości ekologicznej wielu rzek okresowych.
Bezimienna rzeka we wsi Kaczory pojawia się na tyle rzadko, że nie występuje na mapach i nie ma nazwy. Miejscowi robią zakłady, czy w danym roku popłynie, a jeśli tak, to jaką długość osiągnie. W 1987 r. udało jej się osiągnąć długość 9 km i dopłynąć aż do Gwdy. W 2001 r. popłynęła już tylko 2,5 km. Czy i kiedy się pojawi ponownie zależy od ilości opadów. Jej kolejne „odwiedziny” spodziewane są w okolicy 2030 r. Biorąc pod uwagę problemy hydrologiczne związane ze zmian klimatu, możliwe jest, że nigdy więcej jej nie zobaczymy.
Chociaż formalnie w Polsce nie wyróżnia się rzek okresowych, to wydaje się, że uznanie bezimiennej rzeki w Kaczorach za „jedyną okresową” jest jednak odrobinę przesadzone. Sieć hydrograficzna w naszym kraju jest pełna takich okresowo wysychających cieków. Jednak dopóki są to malutkie ciurki o powierzchni zlewni nieprzekraczającej kilku km2, nie budzi to większego niepokoju.
Problem zaczyna się, kiedy regularne, stale płynące rzeki zaczynają być zagrożone wyschnięciem. Co roku, latem media alarmują o kolejnych wysychających rzekach. Jak wskazują dane Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska, już kilka procent rzek w Polsce płynie jedynie zimą i wiosną, całkowicie wysychając latem, przez co inspektorzy nie są w stanie pobrać próbek wody do badań.
Obniżenie poziomu wody czy incydentalne wyschnięcie jeszcze nie czyni rzeki okresową czy efemeryczną, bo te mają swoje definicje, reżim i charakterystykę ekologiczną. Jednak kto wie, czy na skutek postępujących zmian, zjawiska te nie przybiorą regularnego charakteru, a obrazki, które znamy ze strefy zwrotnikowej, typowe dla Afryki czy Australii, nie staną się powszechne także i u nas.
W artykule korzystałam m.in. z prac:
[1] Sheldon, F., Bunn, S.E., Hughes, J.M., Arthington, A.H., Balcombe, S.R., Fellows, C.S., 2010. Ecological roles and threats to aquatic refugia in arid landscapes: dryland river waterholes. Mar. Freshw. Res. 61, 885–895.
[2] Levick, L.R., Goodrich, D.C., Hernandez, M., Fonseca, J., Semmens, D.J., Stromberg, J.C., et al., 2008. The Ecological and Hydrological Significance of Ephemeral and Intermittent Streams in the Arid and Semi-Arid American Southwest. US Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, Washington, DC.
[3] Datry, T., Arscott, D. B., & Sabater, S. (2011). Recent perspectives on temporary river ecology. Aquatic Sciences, 73(4), 453–457. https://doi.org/10.1007/s00027-011-0236-1.
[4] Arthington, A. H., Bernardo, J. M., & Ilhéu, M. (2014). Temporary rivers: Linking ecohydrology, ecological quality and reconciliation ecology. River Research and Applications, 30(10), 1209–1215. https://doi.org/10.1002/rra.2831.
[5] Datry, T., Boulton, A. J., Bonada, N., Fritz, K., Leigh, C., Sauquet, E., … Dahm, C. N., 2018. Flow intermittence and ecosystem services in rivers of the Anthropocene. Journal of Applied Ecology, 55(1), 353–364. https://doi.org/10.1111/1365-2664.12941.
[6] Datry, T., Bonada, N., & Boulton, A. J. (Eds.), 2017. Intermittent Rivers and ephemeral streams (pp. 1–20). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803835-2.00001-2.
[7] Gleick, P.H., 2003. Global freshwater resources: soft-path solutions for the 21st century. Science 302, 1524–1528.
[8] Changming, L., Shifeng, Z., 2002. Drying up of the Yellow River: its impacts and counter-measures. Mitig. Adapt.Strat. Glob. Chang. 7, 203–214.
[9] Fu, G., Chen, S., Liu, C., Shepard, D., 2004. Hydro-climatic trends of the Yellow River basin for the last 50 years. Clim. Change 65, 149–178.
