Wodny przegląd publikacji (32)

Małe zbiorniki śródpolne są bardzo ważnym elementem krajobrazu rolniczego. Stanowią nie tylko refugium fauny i flory czy regulatory mikroklimatu, ale też są filtratorami nadwyżek azotu. Efektywność takich ekosystemów w usuwaniu tego pierwiastka zbadali w Chinach tamtejsi naukowcy. Skoro w kalendarzu zima, to nie mogło zabraknąć tematu lodowców – okazuje się, że ich rola w kształtowaniu topografii i klimatu Ziemi na skutek erozji jest większa niż rzek. Te z kolei w ostatnich latach zmieniają swoje wzorce hydrologiczne, jednak zmiany te są nierównomierne w poszczególnych odcinkach cieków.

Do ciekawych wniosków doszli naukowcy, porównując różnorodność i skład taksonomiczny mikrobiomów środowisk powierzchniowych i podpowierzchniowych oraz morskich i lądowych. Z kolei analiza stanu ochrony ponad 23 tys. taksonów fauny słodkowodnej ujętej na Czerwonej Liście IUCN wykazuje, że ¹/₄ z nich jest zagrożona wyginięciem. Chyba nikt z nas nie jest zaskoczony tym faktem.

1. Shen W., Zhang L., Ury E.A. et al. (2025). Restoring small water bodies to improve lake and river water quality in China. Nat Commun 16, 294 [1]

Odbudowa przyrody ma znaczenie nie tylko konserwatorskie, ale przede wszystkim wspierające przy przywracaniu naturalnych zasobów i procesów, które są kluczowe dla naszego funkcjonowania. Dowiedli tego naukowcy z Chin, badając rolę i efektywność małych śródlądowych zbiorników wodnych jako filtratorów nadwyżek azotu pochodzenia rolniczego. Analiza danych satelitarnych z obszaru 10 głównych dorzeczy w Chinach kontynentalnych z lat 1995-2015 wskazuje, że liczba zbiorników wodnych zmalała o 43 proc., przy czym najdrastyczniejszy spadek, zarówno liczby, jak i powierzchni, stwierdzono w przypadku zbiorników o powierzchni poniżej 10^4.5m² (3,16 ha), położonych na terenach rolniczych.

Obecnie zbiorniki wodne w Chinach usuwają 986 kiloton azotu rocznie, co stanowi 3 proc. nadwyżki tego pierwiastka w krajobrazie. Autorzy wykazali, że odtworzenie 7 proc. powierzchni małych zbiorników (łącznie 2,3 mln ha) mogłoby przyczynić się do wzrostu usuwania azotu do 21 proc. (211 kiloton rocznie) w skali kraju, podczas gdy odtworzenie tego samego obszaru jako pojedynczego, dużego zbiornika wodnego przyczyniłoby się do wzrostu tylko o 5 proc. Wynika to z większej efektywności małych zbiorników (90 kg/ha/rok) w porównaniu z tymi o powierzchni większej niż 10^4,5m² (32 kg/ha/rok). Badanie to podkreśla wymierne korzyści ekonomiczne i środowiskowe z odtwarzania małych zbiorników wodnych w krajobrazie rolniczym.

2. Feng D., Gleason C. J. (2024). More flow upstream and less flow downstream: The changing form and function of global rivers. Science 386, 1305-1311 [2]

Zmienność warunków fizycznych i hydrologicznych rzek w ich kontinuum od źródeł do ujścia determinuje wzorce erozji, sedymentację, dystrybucję energii i zbiorowiska ekologiczne. Zmiana klimatu i związane z nią modyfikacje reżimu hydrologicznego mogą przekształcić dotychczasowe funkcjonowanie tych dynamicznych ekosystemów. Dwaj amerykańscy naukowcy, Feng i Gleason, zmapowali dzienne przepływy w około 2,9 mln rzek na całym świecie, aby określić, jak zmieniły się w ciągu ostatnich kilku dekad. Wykazali, że od 1984 do 2018 r. średnie objętości przepływu w odcinkach źródłowych wzrosły, podczas gdy w przyujściowych zmniejszyły się. Zmiany te, między innymi, zwiększyły częstotliwość występowania 100-letnich powodzi na odcinkach bliżej źródeł, podczas gdy potencjał powodziowy regionów położonych niżej pozostał na stałym poziomie.

3. Wilner J.A., Nordin B.J., Getraer A., et al. (2024). Limits to timescale dependence in erosion rates: Quantifying glacial and fluvial erosion across timescales. Sci. Adv. 10, eadr2009 [3]

Topografia i klimat Ziemi są wynikiem działania przeciwstawnych procesów – wypiętrzania i erozji. W zakresie tego drugiego zjawiska toczy się debata naukowa, mająca na celu rozstrzygnięcie, czy skuteczniejszym czynnikiem są rzeki czy lodowce. Naukowcy z Dartmouth College w Hanowerze, USA, przeprowadzili analizę porównawczą wskaźników erozji rzecznej i lodowcowej, uzupełnioną eksperymentami numerycznymi, dzięki którym wykazali, że globalnie średnie wskaźniki erozji lodowcowej przewyższają w czasie wskaźniki erozji rzecznej o rząd wielkości i że tej różnicy nie można wyjaśnić odchyleniami sadlerowskimi ani zmiennością wynikającą z nachylenia terenu, opadów czy szerokości geograficznej.

Autorzy testują też hipotezę, że tzw. efekt Sadlera, zgodnie z którym wskaźniki geologiczne wykazują odwrotną zależność od skali czasowej pomiaru, obejmuje de facto trzy odrębne efekty: błąd pomiaru grubości, błąd erozji-depozycji oraz błąd braku obserwacji interwałów spoczynkowych. Odkrycia te potwierdzają występowanie zwiększonego tempa erozji po ochłodzeniu i zlodowaceniu kenozoicznym oraz ujawniają znaczenie erozji lodowcowej w skali tysiącleci i całej orogenezy.

4. Ruff S. E. et al. (2024). A global comparison of surface and subsurface microbiomes reveals large-scale biodiversity gradients, and a marine-terrestrial divide. Sci. Adv. 10, eadq0645 [4]

Środowiska podpowierzchniowe należą do największych siedlisk życia mikrobiologicznego na Ziemi, ale ich odmienność od środowisk powierzchniowych nie została jak dotąd dobrze zbadana, głównie z powodu braku danych, które umożliwiłyby rozróżnienie mikrobiomów żyjących w różnych miejscach. I tu w sukurs przychodzi genetyka.

Międzynarodowy zespół biologów wykorzystał obszerną bazę analityczną, obejmującą ponad 1 tys. zestawów danych metabarcodingowych dla archeonów i bakterii oraz 147 metagenomów z różnorodnych, szeroko rozproszonych środowisk do przeprowadzenia analizy różnic i podobieństw mikrobiomów pomiędzy środowiskami powierzchniowymi i podpowierzchniowymi, a także morskimi i lądowymi. Dane powierzchniowe obejmowały próbki wody z oceanów i jezior oraz płytkie próbki osadów, natomiast podpowierzchniowe pochodziły z otworów wiertniczych lub kopalni i obejmowały głębokie osady, warstwy wodonośne i płyny szczelinowe.

Okazało się, że różnorodność mikrobiologiczna w mikrobiomach morskich i lądowych jest podobna w skali lokalnej i globalnej. Jednak skład taksonomiczny społeczności znacznie różni się między morzem a lądem, co potwierdza powszechnie uznany podział filogenetyczny. Natomiast skład społeczności między środowiskami powierzchniowymi i podpowierzchniowymi wykazywał duży stopień podobieństwa, co wskazuje na pewne kontinuum różnorodności. Różnice w życiu mikrobiologicznym wydają się zatem większe między lądem a morzem niż między powierzchnią a podpowierzchnią. Autorzy wskazują na różnice w składzie taksonomicznym społeczności mikrobiologicznych, ale podkreślają podobną różnorodność mikrobiologiczną dla środowisk podpowierzchniowych i powierzchniowych Ziemi.

5. Sayer C.A., Fernando E., Jimenez R.R. et al. (2025). One-quarter of freshwater fauna threatened with extinction. Nature [5]

Już tytuł artykułu jest tak wymowny, że w zasadzie dalej można by nie czytać. Jedna czwarta fauny słodkowodnej jest zagrożona wyginięciem. Ręka w górę, kto jest zaskoczony! Dotychczasowe globalne oceny ryzyka wyginięcia nie obejmowały żadnych grup gatunków żyjących w wodach słodkich, a do kierowania polityką środowiskową i ustalania priorytetów ochrony służyły przede wszystkim dane o czworonogach lądowych.

W celu rozpoznania ryzyka wyginięcia, rozmieszczenia, wymogów ochronnych, kluczowych siedlisk i czynników presji gatunków fauny słodkowodnej, zespół naukowców przeprowadził na podstawie Czerwonej Listy IUCN analizę stanu ochrony ponad 23 tys. taksonów, w tym dziesięcionogów (raków, krabów i krewetek), ryb i ważek. Blisko ¹/₄ gatunków (24 proc.) jest narażona na wysokie ryzyko wyginięcia i jest to poziom porównywalny do sytuacji czworonogów lądowych (23 proc.).

Najwyższy odsetek gatunków zagrożonych (30 proc.) stwierdzono w grupie skorupiaków, w porównaniu z 26 proc. ryb słodkowodnych i 16 proc. ważek. Wśród wszystkich zagrożonych gatunków słodkowodnych aż 54 proc. wymiera z powodu zanieczyszczeń, 39 proc. z powodu zapór i zaburzeń hydrologicznych na skutek poborów wód, 37 proc. z uwagi na zmianę użytkowania gruntów, w tym skutki działań rolniczych, a 28 proc. w wyniku inwazji ekologicznych i chorób. Większość gatunków (84 proc.) jest dotknięta więcej niż jednym zagrożeniem.

Obszary priorytetowe zidentyfikowane dla ochrony czworonogów lądowych w dużej mierze odzwierciedlają te dla fauny słodkowodnej, jednak biorąc pod uwagę różnice w kluczowych zagrożeniach i siedliskach, nie można zakładać, że zaspokajanie potrzeb czworonogów jest wystarczające do ochrony gatunków słodkowodnych w skali lokalnej. Dowodzi to, że konieczne jest indywidualne podejście do poszczególnych grup organizmów.

[1] https://doi.org/10.1038/s41467-024-55714-9

[2] DOI: 10.1126/science.adl5728

[3] DOI: 10.1126/sciadv.adr2009

[4] DOI: 10.1126/sciadv.adq0645

[5] https://doi.org/10.1038/s41586-024-08375-z