Wodny przegląd publikacji (11)

Chociaż może tego nie widać za oknem, to jesteśmy w samym środku zimy, zatem bieżący przegląd piśmiennictwa poświęcamy w dużej części pracom na temat lodowców i zmiany klimatu – zagadnienie na czasie. Zaczniemy jednak od publikacji o dość kontrowersyjnym dla wielu z nas wydźwięku, bo dowodzącej, że zasolenie wód może zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych. Nie ogranicza jej za to, a wręcz przeciwnie, globalne ocieplenie, które przyczynia się do topnienia pokrywy lodowej i uwalniania więzionego pod nią metanu. I mamy sprzężenie zwrotne: zgodnie z zasadą puchatkową „im bardziej, tym bardziej”.

Na skutek topnienia lodowce nie tylko uwalniają więzione w nich gazy cieplarniane, ale też tracą swoiste paleoarchiwa, czyli pokłady uwięzionych w nich cząsteczek aerozoli. Ich bezpowrotna utrata pozbawia nas możliwości odtwarzania historycznych scenariuszy. Przeczytacie też doniesienie o globalnym obniżeniu się poziomu wód gruntowych, które zostało dowiedzione na podstawie badań około 170 tys. studni. Przedstawiamy również nowy wskaźnik presji rolniczej na stan ekologiczny rzek w Europie, który uwzględnia nie tylko tradycyjnie stosowany udział gruntów rolnych w zlewni, ale też szereg czynników warunkujących intensywność tej presji. A na koniec o tym, że koniecznie trzeba chronić rzeki mało przekształcone, takie jak te w Biebrzańskim Parku Narodowym, gdyż nadal są one ważnymi ostojami dla wielu gatunków fauny i flory wodnej.

1. Salinity causes widespread restriction of methane emissions from small inland waters

Soued C., Bogard M.J., Finlay K. et al. (2024). Salinity causes widespread restriction of methane emissions from small inland waters. Nat Commun 15, 717.

Zasolenie wód śródlądowych jest postrzegane (i słusznie) jako problem środowiskowy, szczególnie jeśli jest wywołane działalnością człowieka. Jednak okazuje się, że sól w wodach może też odgrywać pozytywną rolę – jako regulator emisji metanu (CH₄), silnego gazu cieplarnianego. Wody śródlądowe są jednym z największych jego źródeł, ale funkcjonujące obecnie modele i szacunki emisji zostały opracowane dla ekosystemów ubogich w substancje rozpuszczone i mogą nie mieć zastosowania w przypadku wód śródlądowych bogatych w sól. Okazuje się, że dotychczasowe modele przeszacowują emisję CH₄ z małych zbiorników wodnych i terenów podmokłych nawet o kilka rzędów wielkości, a rozbieżności te można powiązać właśnie z poziomem zasolenia. Dowiedli tego kanadyjscy naukowcy na podstawie badań parametrów jakości wód i tempa emisji CH₄ w niemal 200 ekosystemach wodnych różnej kategorii na obszarze Prerii Kanadyjskich. Według szacunków nieuwzględnienie czynnika zasolenia prowadziło do przeszacowania emisji z małych zbiorników wodnych tego obszaru o co najmniej 81 proc. ( ~ 1 Tg rok^-1 ekwiwalentu CO₂), czyli ilości porównywalnej z innymi głównymi krajowymi źródłami emisji. Obecność substancji rozpuszczonych (przede wszystkim siarczanów) modyfikuje proces mineralizacji węgla, przeprowadzany przez metanogeny i metanotrofy (drobnoustroje, które w procesie oddychania angażują metan), redukując ilość CH₄ na drodze kilku procesów metabolicznych. Oznacza to, że powszechne zasolenie wód śródlądowych może mieć wpływ na obieg CH₄ i należy je uwzględnić w przyszłych prognozach emisji do środowiska wodnego. Oby tylko komuś nie przyszło do głowy rekomendowanie zasalania jako remedium na emisję metanu!

2. Permafrost trapped natural gas in Svalbard, Norway

Birchall T., Jochmann M., Betlem P. et al. (2023). Permafrost trapped natural gas in Svalbard, Norway. Front. Earth Sci. 11:1277027. doi: 10.3389/feart.2023.1277027

Zwiększona emisja gazów cieplarnianych i wynikające z tego zagrożenie płynie nie tylko z ekosystemów wodnych, ale także z lodowców. Pod warstwą pokrywającej archipelag Svalbard wiecznej zmarzliny uwięzione są miliony metrów sześciennych zawierającego metan gazu ziemnego. Naukowcy z Centrum Uniwersyteckiego Svalbardu właśnie donieśli na łamach „Frontiers of Earth Science” o niepokojącym odkryciu – uwięziony pod pokrywą lodu gaz może się przemieszczać. Okazuje się, że wieczna zmarzlina jest niejednorodna w swojej budowie i w wyższych obszarach górskich wcale nie jest taka szczelna, jak mogłoby się wydawać. Oznacza to, że metan może ulatniać się spod lodu. Obecnie ucieczka gazu jest niewielka, ale takie czynniki jak wycofywanie się lodowców czy topnienie zmarzliny mogą prowadzić do zwiększonej emisji. To z kolei przyspieszy ocieplenie i na drodze sprzężenia zwrotnego doprowadzi do jeszcze intensywniejszego uwalniania metanu. W tej chwili scenariusze dotyczące intensyfikacji tego zjawiska nie są jeszcze znane, ale naukowcy ostrzegają przed jego potencjalnym wpływem na klimat.

3. High-altitude glacier archives lost due to climate change-related melting

Huber C.J., Eichler A., Mattea E. et al. (2024). High-altitude glacier archives lost due to climate change-related melting. Nat. Geosci.

Na skutek topnienia lodowce tracą nie tylko uwięzione w nich gazy cieplarniane, ale też archiwa. Formy lodowe położone na dużych wysokościach są unikalnymi naturalnymi magazynami, umożliwiającymi rekonstrukcję zmian klimatu i środowiska. Kumulują w swoich pokładach i przechowują cząsteczki aerozoli, które w atmosferze unoszą się zaledwie przez kilka dni. Takie paleoarchiwa pozwalają odtworzyć informacje na temat składu atmosfery, temperatury, opadów, susz, pożarów, zanieczyszczeń przemysłowych czy składu roślinności (pyłki). Jednakże na skutek utraty masy w wyniku globalnego ocieplenia te archiwa przeszłości są zagrożone. Wykazali to naukowcy z Uniwersytetu Berneńskiego, porównując dwa rdzenie firnowe pobrane w latach 2018 i 2020 z lodowca Corbassière w zachodnich Alpach Szwajcarskich. Analiza stabilnych izotopów tlenu, azotu amonowego, azotanów i siarczanów wykazała różnice pomiędzy rdzeniami, co autorzy jednoznacznie wiążą ze zjawiskiem topnienia. Według badaczy mniejszy odczyt depozycji sugeruje, że jony na drodze perkolacji stopionej wody albo zostały przeniesione do głębszych warstw, albo całkowicie usunięte. Wyniki te wskazują, że lodowiec jest bezpowrotnie utracony jako archiwum głównych składników aerozolu atmosferycznego.

4. Rapid groundwater decline and some cases of recovery in aquifers globally

Jasechko S., Seybold H., Perrone D. et al. (2024). Rapid groundwater decline and some cases of recovery in aquifers globally. Nature 625, 715–721.

Wraz ze zmianą klimatu tracimy nie tylko archiwa uwięzione w lodowcach, ale przede wszystkim zmagazynowaną tam wodę. Najnowsze, zakrojone na skalę światową badania wskazują, że problem obniżania się poziomu wód gruntowych jest powszechny. Naukowcy przeanalizowali trendy zmian na podstawie danych z około 170 tys. studni monitoringowych i niemal 1,7 tys. systemów warstw wodonośnych w ponad 40 krajach, które są odpowiedzialne za około 75 proc. światowego poboru wód gruntowych. Wykazali oni, że istotne spadki poziomu wód (powyżej 0,5 m w ciągu roku) są obecnie zjawiskiem powszechnym i niestety w ciągu ostatnich czterdziestu lat przyspieszyły w aż 30 proc. regionalnych warstw wodonośnych na świecie. Dotyczyło to przede wszystkim obszarów z największym deficytem opadów, który ogranicza możliwość odbudowywania się zasobów. Autorzy przedstawiają także przykłady (z Tajlandii, Iranu czy Arizony w Stanach Zjednoczonych), w których te negatywne tendencje zostały odwrócone w wyniku zmian politycznych, kontrolowanego uzupełniania warstw wodonośnych, przekierowywania wód czy właściwych regulacji formalno-prawnych (opłaty za pobór wód gruntowych i licencjonowanie studni). Przykłady te wskazują na możliwość regeneracji wyczerpujących się systemów wodonośnych przy właściwym zarządzaniu zasobami.

5. River ecological status is shaped by agricultural land use intensity across Europe

Schürings Ch., Globevnik L., Lemm J. U. et al. (2024). River ecological status is shaped by agricultural land use intensity across Europe, Water Research, 251, 121136,

Nie dość, że wody mamy coraz mniej, to jeszcze ciężko pracujemy na pogorszenie jej jakości. Wpływ rolnictwa na stan ekologiczny wód został dowiedziony wielokrotnie i chyba nigdzie już nie jest kwestionowany. Rolnictwo oddziałuje na wody poprzez dostawę biogenów i zanieczyszczeń chemicznych, pobór wód czy zmiany hydromorfologiczne. Jednak większość badaczy, analizując ten wpływ, posługuje się prostym wskaźnikiem, który określa udział gruntów użytkowanych rolniczo w zlewni. A przecież rolnictwo rolnictwu nierówne, gdyż typy działalności rolniczej i praktyki warunkujące intensywność tej presji są silnie zróżnicowane w obrębie Europy. Zespół naukowców opracował bardziej precyzyjny wskaźnik intensywności rolnictwa, integrujący takie cechy jak balans biogenów, narażenie na pestycydy, wielkość poboru wód do nawodnień rolniczych i udział gruntów użytkowanych rolniczo w strefie nadbrzeżnej. Na tej podstawie wyodrębniono w Europie 20 obszarów presji rolnictwa na wody śródlądowe (ang. Areas of Farming-induced Freshwater Pressures; AFFP) o zróżnicowanej intensywności oddziaływania. Najsilniejsze presje rolnicze stwierdzono w przypadku gruntów uprawnych o wysokiej intensywności w regionach śródziemnomorskich i umiarkowanych, natomiast najniższe charakteryzowały ekstensywne użytki zielone i ugory w regionach północnych i górskich, a także uprawy mozaikowe o niskiej intensywności. Powiązania wskaźnika ze stanem ekologicznym testowano w oparciu o dane pochodzące z raportów krajów UE dotyczących planów gospodarowania wodami w dorzeczach z lat 2010-2015, dostępnych dla ponad 50 tys. jednostek zlewniowych rzek europejskich. Stosując AFFP, uzyskano dwukrotnie wyższe korelacje ze stanem ekologicznym niż w przypadku uwzględnienia jedynie udziału rolnictwa w zlewni. Wyniki identyfikują regiony Europy o dużej presji rolniczej na różnorodność biologiczną rzek i pokazują, że uwzględnienie intensywności rolnictwa może znacznie zwiększyć siłę korelacji ze stanem ekologicznym.

6. Observed and estimated taxonomic diversity of different groups of aquatic organisms in the pristine rivers in the Biebrza National Park

Pietruczuk K., Budka A., Andrzejewski W. et al. (2023). Observed and estimated taxonomic diversity of different groups of aquatic organisms in the pristine rivers in the Biebrza National Park, Ecohydrology & Hydrobiology, (in press).

A na koniec doniesienie o stanie zachowania naszych rodzimych ekosystemów wodnych, tym razem na przykładzie rzek Biebrzańskiego Parku Narodowego. Zespół polskich naukowców na łamach „Ecohydrology & Hydrobiology” zaprezentował wyniki badań przeprowadzonych w 2021 r. na 25 stanowiskach badawczych, na których zidentyfikowano skład taksonomiczny wszystkich pięciu grup organizmów wykorzystywanych w ocenie stanu ekologicznego rzek, tj. okrzemek bentosowych, fitoplanktonu, makrofitów, makrobezkręgowców bentosowych i ichtiofauny. Celem pracy była identyfikacja zasobów taksonomicznych sieci rzecznej tego obszaru oraz porównanie różnorodności biologicznej różnych organizmów wodnych, a także ocena wysiłku terenowego wymaganego do identyfikacji całej puli taksonów zamieszkujących badany obszar. Największą różnorodność pod względem taksonomicznym wykazały fitoplankton (475 taksonów) i makrobezkręgowce bentosowe (308). Peryfiton okrzemkowy obejmował 151 gatunków, makrofity 72 taksony, a zespół ichtiofauny 24 gatunki. Analiza wysiłku badacza, wymaganego do odkrycia 80 proc., 90 proc. i 100 proc. przewidywanej różnorodności z zastosowaniem asymptotycznego estymatora bogactwa taksonomicznego Chao2 wykazała, że gdyby prace terenowe były kontynuowane, w BNP zarejestrowano by kolejnych 110 taksonów fitoplanktonu, 104 taksony makrobezkręgowców bentosowych, 40 gatunków okrzemek, 9 gatunków makrofitów i 2 gatunki ryb. Stwierdzono, że różnorodność alfa jest wysoka, ale różnorodność gamma – stosunkowo niska ze względu na jednorodny charakter badanych rzek (niska różnorodność beta). Autorzy wykazali, że analizowany fragment doliny Biebrzy obejmuje cenne zasoby przyrodnicze, w tym wiele chronionych gatunków roślin i zwierząt.