Wodny przegląd publikacji (21)

Unia Europejska właśnie przegłosowała prawo o odtwarzaniu przyrody (NRL), więc prace nad odbudową zniszczonych ekosystemów powinny ruszyć pełną parą. Na ile nasze działania mają szansę na powodzenie? Na to pytanie częściowo odpowiada artykuł niemieckich ekologów na temat odbudowy sieci troficznych w rzekach. Pomimo pilnej potrzeby podjęcia prac nad odbudową ekosystemów, wody nadal podlegają silnej presji antropogenicznej, w tym zasoleniu. Amerykańscy badacze opracowali indeks biotyczny do oceny wpływu chlorków na zespoły makrobezkręgowców bentosowych w rzekach Stanów Zjednoczonych. Może znalazłby on zastosowanie również w Europie?

Innym globalnym problemem są obce gatunki inwazyjne. Polecamy Waszej uwadze artykuł opublikowany w Nature Ecology & Evolution, prezentujący główne wnioski z raportu międzyrządowej platformy naukowo-politycznej ds. różnorodności biologicznej i usług ekosystemowych IPBES na temat wyzwań związanych z inwazjami biologicznymi w skali globalnej. Problem azotu ze źródeł rolniczych też nie maleje i okazuje się, że jego zasoby skumulowane w wodach gruntowych jeszcze długo będą zasilały wody powierzchniowe. A degradacja zasobów wód podziemnych wiąże się z zagrożeniem bezpieczeństwa żywnościowego na świecie, o czym wspomniano w artykule na temat scenariuszy analizujących zależności pomiędzy klimatem, wodą i żywnością.

1. Long-term recovery of benthic food webs after stream restoration

Schlenker A., Brauns M., Fink P. et al. (2024). Long-term recovery of benthic food webs after stream restoration. Science of The Total Environment, 923, 171499.

Wdrożenie działań naprawczych w zdegradowanych ekosystemach ma na celu przywrócenie ich struktury i funkcji oraz właściwej różnorodności biologicznej. Skuteczność takich działań analizowali naukowcy na przykładzie renaturyzowanych rzek w silnie zurbanizowanej zlewni rzeki Boye w Niemczech Zachodnich. Autorzy wykorzystali analizę stabilnych izotopów węgla i azotu (δ13C i δ15N) do prześledzenia tempa i kierunków regeneracji struktury sieci troficznej w zespołach bezkręgowców bentosowych na 12 stanowiskach rzecznych w zurbanizowanej zlewni rzeki Boye, odtworzonych w różnych latach (o różnym okresie odnowy, maksymalnie 28 lat). Działania renaturyzacyjne były prowadzone w latach 1993-2011 i polegały na odcięciu dopływu ścieków i odtworzeniu morfologicznym rzek.

Na podstawie analizy izotopowej próbek biologicznych pobieranych corocznie w latach 2012-2021 wykazano, że na niemal wszystkich stanowiskach poddanych renaturyzacji podobieństwo troficzne (odsetek współistniejących gatunków zajmujących podobne nisze troficzne) rosło z czasem i osiągnęło wartości stanowisk zbliżonych do naturalnych (referencyjnych), co sugeruje wzrost stabilności i odporności sieci pokarmowej. Generalnie działania renaturyzacyjne miały bardzo wyraźny wpływ na strukturę sieci troficznej ekosystemów rzecznych, przy czym niektóre efekty, takie jak wzrost podobieństwa troficznego, były spójne na prawie wszystkich stanowiskach, a inne, takie jak zmiana długości łańcucha pokarmowego, były zależne od kontekstu. Badanie pokazuje potencjał wykorzystania wskaźników sieci troficznej, w szczególności podobieństwa troficznego, w badaniach nad renaturyzacją wód.

2.    Salt Belt Index (SBI): A biotic index for streams within the North American “salt belt,” with proposed baseline chloride thresholds

Miess S., Dzialowski A.R. (2024). Salt Belt Index (SBI): A biotic index for streams within the North American “salt belt,” with proposed baseline chloride thresholds. Science of The Total Environment, 173726.

Stosowanie soli drogowej (najczęściej chlorków sodu, wapnia lub magnezu) jest jednym z istotnych powodów wzrostu zasolenia wód śródlądowych ekosystemów słodkowodnych w wielu krajach świata, także w Stanach Zjednoczonych. Celem badania przeprowadzonego przez dwóch naukowców z Oklahoma State University było określenie optymalnych wartości i zakresów tolerancji chlorków dla makrobezkręgowców bentosowych zasiedlających rzeki różnych regionów USA. Autorzy wykorzystali dane amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA) z lat 2008-2009 oraz 2013-2014 z 23 stanów Ameryki Północnej do opracowania indeksu biotycznego (ang. Salt Belt Index, SBI) do oceny wpływu zasolenia rzek na wodną faunę bezkręgową.

Bogactwo taksonomiczne zbiorowisk makrobezkręgowców wykazywało istotny negatywny związek ze wzrostem stężeń chlorków. W pracy zostały też określone specyficzne dla regionu progi stężenia chlorków, które okazały się znacznie niższe, niż te obecnie stosowane. Oznacza to, że dla większości rzek w Stanach Zjednoczonych standardy środowiskowe dla chlorków powinny zostać zaktualizowane na poziomie federalnym. Podejście przedstawione w artykule może stać się inspiracją dla podobnych badań w wodach naszego kraju.

3. Curbing the major and growing threats from invasive alien species is urgent and achievable

Roy H.E., Pauchard A., Stoett P.J. et al. (2024). Curbing the major and growing threats from invasive alien species is urgent and achievable. Nat Ecol Evol.

Inwazyjne gatunki obce od dawna są uznawane za główne zagrożenie dla przyrody i ludzi, dlatego niezbędne jest przeprowadzenie kompleksowego globalnego przeglądu stanu, trendów, czynników sprawczych, skutków oraz wyzwań związanych z zarządzaniem inwazjami biologicznymi. Przeglądu takiego dokonali członkowie międzyrządowej platformy naukowo-politycznej ds. różnorodności biologicznej i usług ekosystemowych (IPBES, ang. Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services) w raporcie tematycznym opartym na ponad 13 tys. publikacji naukowych i raportach krajowych na temat wszystkich taksonów, ekosystemów i regionów na całym świecie.

Syntetyczne wnioski zostały opublikowane w tym miesiącu na łamach Nature Ecology & Evolution. Praca dostarcza jednoznacznych dowodów na poważne i rosnące zagrożenie ze strony inwazyjnych gatunków obcych, a także wskazuje ambitne, ale realistyczne podejścia do zarządzania nimi. Autorzy oceny IPBES podkreślają pilną potrzebę podjęcia natychmiastowych działań w celu zapobieżenia dalszej utracie różnorodności.

4. Impact of groundwater nitrogen legacy on water quality

Liu X., Beusen A.H.W., van Grinsven H.J.M. et al. Impact of groundwater nitrogen legacy on water quality. Nat Sustain (2024).

Straty azotu (N) z rolnictwa są główną przyczyną globalnej eutrofizacji wód śródlądowych i przybrzeżnych na świecie. Pomimo wysiłków regulacyjnych, takich jak dyrektywa azotanowa UE, wysokie stężenie N w wodach słodkich utrzymuje się. W wodach gruntowych obieg azotu jest znacznie wolniejszy niż w wodach powierzchniowych, przez co stały się one swoistym rezerwuarem tego pierwiastka. Holenderscy naukowcy przeanalizowali aktualną i prognozowaną dynamikę zawartości azotu w wodach gruntowych dla czterech dużych światowych dorzeczy: Renu, Missisipi, Jangcy i Pearl, prezentujących różne trajektorie obiegu tego pierwiastka.

W dorzeczach Renu i Missisipi azot gromadzi się od lat pięćdziesiątych XX w. i chociaż strategie ograniczania jego dostaw z rolnictwa przyniosły redukcję w przypadku Renu, w drugiej ze wspomnianych rzek nadal jest wysoki. Dorzecza Jangcy i Pearl weszły w fazę akumulacji N w latach 70. XX w. i tam autorzy prognozują utrzymywanie się tego procesu aż do 2050 r.

Polityki mające na celu zmniejszenie zanieczyszczenia wód przez nawozy nie powstrzymały jego akumulacji w wodach gruntowych, a przywrócenie stężeń do poziomu z 1970 r. zajmie więcej czasu niż się spodziewano – 9 lat w przypadku Renu, 15 lat Missisipi i ponad 35 lat w Jangcy i Pearl. Wynika stąd, że zrównoważone zarządzanie wodami wymaga nie tylko długoterminowych strategii, ale też dużo cierpliwości.

5. Ending groundwater overdraft without affecting food security

Perez N., Singh V., Ringler C. et al. (2024). Ending groundwater overdraft without affecting food security. Nat Sustain.

W dobie kryzysu klimatycznego kluczowe znaczenie dla rolnictwa i zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego ma zagospodarowanie wód podziemnych. Jednak szybki wzrost ich eksploatacji w ciągu ostatnich czterdziestu lat, szczególnie w regionach borykających się z poważnym niedoborem wody, spowodował wyczerpanie i degradację zasobów. Może mieć to nieodwracalne skutki dla bezpieczeństwa żywnościowego i dobrobytu gospodarczego. W pracy opublikowanej w Nature Sustainability naukowcy przedstawiają scenariusze eksploatacyjne zależności pomiędzy klimatem, wodą i żywnością, opracowane na podstawie zintegrowanego modelu oceny biofizyczno-ekonomicznej IMPACT (ang. International Model for Policy Analysis of Agricultural Commodities and Trade).

Modele wskazują, że ograniczenie wykorzystania wód gruntowych bez uzupełniających działań politycznych miałoby niekorzystny wpływ na produkcję żywności i handel nią, zwiększyłoby ceny żywności i liczbę osób zagrożonych głodem o 26 mln do roku 2050 r. Aby uniknąć takiego scenariusza, niezbędne są interwencje wspierające systemy żywnościowe i wodne, np. zwiększenie efektywnego wykorzystania opadów atmosferycznych oraz inwestycje w badania i rozwój rolnictwa nastawionego na racjonale wykorzystanie zasobów wodnych. Autorzy wskazują też, że zmniejszenie ilości spożywanego mięsa w krajach o wysokich dochodach przyczyniłoby się do zahamowania wzrostu cen żywności.

Aby wody podziemne wystarczały do zaspokojenia potrzeb, konieczne będą kompleksowe działania obejmujące poprawę praktyk w zakresie gospodarki wodnej, postęp w technologiach rolniczych i odpowiednie zarządzanie instytucjonalne. Wnioski w sumie banalne, ale analiza samych scenariuszy daje wiele do myślenia.

6. Impact of heteroaggregation between microplastics and algae on particle vertical transport

Parrella F., Brizzolara S., Holzner M. et al. (2024). Impact of heteroaggregation between microplastics and algae on particle vertical transport. Nat Water.

Problem mikroplastiku (MP) w ekosystemach wodnych jest cały czas aktualny i palący, zatem nadal stanowi obiekt intensywnych badań i często gości na łamach branżowych czasopism naukowych. Tym razem w Nature Water ukazała się praca na temat tempa przemieszczania cząstek MP w kolumnie wody, z powierzchni ku głębszym warstwom. Autorzy analizują rolę tzw. śniegu słodkowodnego (FWS, ang. freshwater snow), czyli mieszaniny mikroorganizmów (fito- i zooplanktonu) i cząstek organicznych w procesie sedymentacji mikroplastiku.

Naukowcy wykorzystali kolumnę z pleksiglasu wyposażoną w system kamer stereoskopowych do śledzenia prędkości osiadania MP o różnym składzie, gęstości i morfologii, kłaczków FWS oraz aglomeratów MP-FWS. Cząstki materii organicznej (FWS) w aglomeratach z MP osiadały co najmniej dwukrotnie szybciej niż sam FWS, co oznacza znacznie krótszy czas przebywania materii organicznej w słupie wody w przypadku aglomeracji z cząstkami mikroplastiku. Oznacza to, że cząstki MP mogą wpływać na cykle biogeochemiczne poprzez zmianę strumienia składników odżywczych zawartych w FWS z powierzchni do osadów.