Wodny przegląd publikacji (5)

Bieżący przegląd wodnej literatury zaczynamy od serii prac na temat zagrożeń dla stanu wód. Eutrofizacja, zasolenie czy nowe rodzaje zanieczyszczeń to nieustająca presja na ekosystemy oraz wciąż aktualny i niestety rosnący problem. Nie możemy też zapominać o przekształceniach hydromorfologicznych. Badania wskazują, że mają one wpływ na zespoły wodopójek w rzekach oraz parametry pokrywy lodowej. Przedstawiamy też pracę o nowych wyzwaniach w zakresie prognozowania skutków suszy.

1. Water quality deterioration remains a major stressor for macroinvertebrate, diatom and fish communities in German rivers

Markert N., Guhl B., Feld Ch. K., (2023). Water quality deterioration remains a major stressor for macroinvertebrate, diatom and fish communities in German rivers. Science of The Total Environment, 907, 167994.

Zgodnie z raportami Europejskiej Agencji Środowiska (EEA), nadal około 60 proc. rzek w Europie nie spełnia norm jakości w zakresie elementów biologicznych, czyli kondycji zespołów organizmów je zasiedlających. Problemem zajęli się naukowcy z Niemiec, którzy zadali sobie pytanie, jak oddziaływanie różnych stresorów na poszczególne grupy organizmów wodnych różni się w zależności od ich wrażliwości na konkretną presję. Na podstawie danych z monitoringu rzek z czterech krajów związkowych w Niemczech oraz przy zastosowaniu analizy Random Forest (RF), autorzy zbadali wpływ 19 zmiennych z 6 grup stresorów (składniki odżywcze, jony soli, temperatura wody, tlen rozpuszczony, mieszanina 51 mikrozanieczyszczeń, zmiany hydrologiczne i morfologiczna jakość siedliska) na 3 zbiorowiska biologiczne – okrzemki bentosowe, makrobezkręgowce bentosowe i ryby. Okazało się, że odpowiedzi wszystkich zbiorowisk były wyjaśniane przede wszystkim czynnikami związanymi z jakością wody, ale nie mikrozanieczyszczeniami chemicznymi. Natomiast oddziaływanie presji fizycznych było mniej wyraźne, silniejsze w przypadku zmian hydrologicznych niż morfologicznych. Pomimo uwzględnienia różnych typów presji, spadek jakości wód pozostaje główną przyczyną niewłaściwego stanu ekosystemów wodnych. Autorzy wnioskują, że aby osiągnąć dobry stan ekologiczny, renaturyzacja rzek i zarządzanie nimi muszą uwzględniać zarówno czynniki stresogenne związane z jakością wody, jak i hydromorfologiczne. Ograniczenie analiz tylko do jednej grupy organizmów (np. makrobezkręgowców) lub tylko do wybranych wskaźników może utrudnić identyfikację stresorów i ich hierarchiczną klasyfikację, a tym samym wprowadzić w błąd zarządzających rzekami.

2. The anthropogenic salt cycle. Nat Rev Earth Environ

Kaushal S.S., Likens G.E., Mayer P.M. et al. (2023). The anthropogenic salt cycle. Nat Rev Earth Environ.

Jedną z istotniejszych presji na wody, której znaczenie rośnie niestety globalnie, jest zasolenie. O problemie tym pisaliśmy już w „Wodnych Sprawach” nie raz. Kilka dni temu na łamach czasopisma „Nature Reviews Earth & Environment” ukazał się artykuł przeglądowy pod bardzo wymownym tytułem „Antropogeniczny cykl solny” (oryg. „The anthropogenic salt cycle”; aż samo nasuwa się skojarzenie z antropogenicznym cyklem wodnym!). Zespół naukowców z kilku amerykańskich ośrodków badawczych przeanalizował, na podstawie przeglądu piśmiennictwa, zmiany naturalnego cyklu soli w przyrodzie, stężeń i dróg obiegu wobec rosnących światowych trendów jej produkcji. Naturalny obieg soli warunkowany jest przede wszystkim stosunkowo powolnymi procesami geologicznymi i hydrologicznymi. Rosnąca produkcja i wykorzystanie soli zmieniają naturalną równowagę jonową wielu systemów ziemskich, a jednym z poważniejszych skutków tego procesu jest tzw. syndrom zasolenia słodkiej wody, ang. freshwater salinization syndrom (o syndromie tym, a także o tym, kiedy woda słodka jest za słona, pisaliśmy w „Wodnych Sprawach”). Jak przytaczają autorzy, globalna produkcja różnych soli w ciągu ostatniego stulecia gwałtownie wzrosła, osiągając wielkość około 300 Mt NaCl rocznie. Nadmiar soli rozprzestrzenia się poprzez antropogeniczny cykl solny, powodując zasolenie słodkiej wody ze wszystkimi jego konsekwencjami dla ekosystemu, ale także negatywnie oddziałując na produkcję żywności i energii, jakość powietrza, zdrowie ludzi i infrastrukturę. Autorzy jasno wskazują na pilną potrzebę określenia środowiskowych standardów i wartości progowych dla stężenia jonów soli, a także ograniczenia zasolenia wód, zanim w środowisku nastąpią poważne i nieodwracalne szkody.

Artykuł ukazał się niestety bez otwartego dostępu, ale wszystkich zainteresowanych tematem zapewniam, że warto podjąć trud jego pozyskania.

3. A bibliometric analysis of emerging contaminants (ECs) (2001−2021): Evolution of hotspots and research trends

Yu Yang, Wang Siyu, Yu Pingfeng et al., (2024). A bibliometric analysis of emerging contaminants (ECs) (2001−2021): Evolution of hotspots and research trends. Science of The Total Environment, 907, 168116.

Kolejnym artykułem, który nie oferuje otwartego dostępu, ale eksploruje bardzo istotny i aktualny problem zanieczyszczenia wód, jest praca chińskich naukowców, podejmująca problematykę tzw. nowo pojawiających się zanieczyszczeń (EC, ang. emerging contaminants). EC, nazywane też zanieczyszczeniami budzącymi nowe obawy (CEC, ang., contaminants of emerging concern), to termin stosowany dla substancji zanieczyszczających, które mogą mieć wpływ na środowisko lub zdrowie ludzkie, ale zazwyczaj nie są regulowane przez obowiązujące przepisy dotyczące ochrony środowiska. Autorzy artykułu zadali sobie pytanie, jak zmieniały się tendencje i kierunki badań naukowych w zakresie poszczególnych EC w ciągu ostatnich dwóch dekad. Na podstawie przeglądu niemal 8 tys. prac opublikowanych w latach 2001-2021 dowodzą oni, że coraz większą uwagę naukowców przyciągają antybiotyki, mikrodrobiny plastiku, związki endokrynnie czynne, zaburzające funkcjonowanie układu hormonalnego (EDC), związki per- i polifluoroalkilowe (PFAS), pestycydy, metale ciężkie i nanocząsteczki. Natomiast zainteresowanie badawcze konwencjonalnymi farmaceutykami, trwałymi zanieczyszczeniami organicznymi i substancjami takimi jak benzotriazol, diklofenak, bisfenol A, karbamazepina, triklosan czy dwutlenek tytanu wyraźnie spada. Autorzy wskazują PFAS i EDC jako potencjalnie kluczowe obiekty badawcze w zakresie EC w najbliższych latach. Niniejsza praca przedstawia obiektywny i kompleksowy wgląd w mapę badań nad EC, który może zostać wykorzystany do wskazania przyszłych kierunków badań w tej dziedzinie.

4. Advances and gaps in the science and practice of impact-based forecasting of droughts

Shyrokaya A., Pappenberger F., Pechlivanidis I. et al. (2023). Advances and gaps in the science and practice of impact-based forecasting of droughts. WIREs Water, e1698.

Na skuteczność działań nakierowanych na poprawę stanu ekosystemów wodnych znaczący wpływ z pewnością mają zmiany klimatu i rosnące ryzyko suszy. Rozwój cyfrowych technik modelowania i prognozowania pogody umożliwia przewidywanie suszy i coraz dokładniejsze jej monitorowanie. Jednak aktualnie stosowane systemy wczesnego ostrzegania przed suszą opierają się na wskaźnikach statystycznych, które nie uwzględniają specyfiki regionalnej, zatem nie biorą pod uwagę wpływu społeczno-gospodarczego zjawiska. Rozwiązaniem tego problemu, które jest coraz częściej postulowane i stosowane, jest odejście od konwencjonalnych fizycznych prognoz suszy i stosowanie prognozowania opartego na skutkach (IbF, ang. impact-based forecasting). Problematykę tę podjął zespół szwedzkich naukowców, którzy dokonali kompleksowego przeglądu zagadnienie IbF, przedstawiając postęp poczyniony w tej dziedzinie w ciągu ostatnich 10 lat. Autorzy identyfikują siedem naukowych i praktycznych wyzwań/ograniczeń dla stosowania IbF oraz proponują działania, które umożliwią ich rozwiązanie. Celem artykułu jest postęp w zakresie prognozowania wpływu suszy i jego wykorzystanie w podejmowaniu świadomych decyzji w zakresie działań mitygujących i minimalizujących skutki suszy na całym świecie.

5. River Habitat Survey: Does This Help to Explain the Nature of Water Mite (Acari and Hydrachnidia) Assemblages?

Stryjecki R.; Peši´c V., Szlauer-Łukaszewska A. et al., (2023). River Habitat Survey: Does This Help to Explain the Nature of Water Mite (Acari and Hydrachnidia) Assemblages?. Water, 15, 3751.

Czytelników zainteresowanych metodykami oceny stanu środowiska może zaciekawić praca zespołu głównie polskich naukowców (z udziałem także badaczy z Czarnogóry i Indii) z kilku ośrodków badawczych, na temat możliwości zastosowania protokołu oceny stanu przekształceń hydromorfologicznych rzek metodą RHS (ang. River Habitat Survey) do przewidywania zbiorowisk wodopójek (Acari, Hydrachnidia). Oceny wód zgodne z prawodawstwem UE opierają się na powiązaniach pomiędzy stanem warunków abiotycznych (w tym hydromorfologicznych) ekosystemów wodnych a kondycją zespołów biologicznych. Autorzy pracy testowali, czy hydromorfologiczna charakterystyka siedlisk rzecznych jest istotnym elementem wyjaśniającym cechy zbiorowisk roztoczy wodnych i czy metoda RHS może być wykorzystana do przewidywania charakterystyki populacji Hydrachnidia w rzekach. Na podstawie szczegółowych badań metodą RHS oraz zbiorowisk roztoczy na sześciu stanowiskach badawczych zlokalizowanych na rzece Krąpiel w północno-zachodniej Polsce (woj. zachodniopomorskie), autorzy wykazali, że wskaźniki metody RHS wyjaśniały zbiorowiska roztoczy wodnych rzeki na poziomie ogólnych parametrów populacji, tj. liczby osobników i gatunków (bogactwo gatunkowe). Natomiast wyjaśnienie struktury taksonomicznej wodopójek wymaga zastosowania bardziej szczegółowych charakterystyk siedliska na poziomie lokalnym (mikrohabitaty). Praca wskazuje na potencjał roztoczy wodnych jako wskaźników przekształceń fizycznych środowiska wodnego.

6. Changes in river ice cover in the context of climate change and dam impacts: a review

Fukś M. (2023). Changes in river ice cover in the context of climate change and dam impacts: a review. Aquat Sci, 85, 113.

A na koniec problem przekształceń hydromorfologicznych rzek z akcentem zimowym, czyli jak zmiana klimatu i funkcjonowanie zbiorników zaporowych wpływają na charakterystykę pokrywy lodowej rzek. Zagadnienie to przeanalizował naukowiec z Instytutu Geografii i Zagospodarowania Przestrzennego PAN w Krakowie, Maksymilian Fukś, a swoje wyniki opublikował w jesiennym numerze czasopisma „Aquatic Sciences”. Na podstawie przeglądu literatury autor analizował parametry pokrywy lodowej rzek, takie jak czas zamarzania, początek rozpadu, czas trwania i grubość, a w analizie uwzględnił przede wszystkim prace badające zmienność tych parametrów w oparciu o długie cykle pomiarowe (>1 rok). Jego wyniki wskazują, że główną przyczyną zaburzeń pokrywy lodowej rzek obserwowanych od początku XX w. są efekty zmiany klimatu, które przyczyniły się do skrócenia czasu zalegania pokrywy lodowej na rzekach. Zjawisko to zachodzi głównie na skutek wcześniejszego rozpadu, a nie późniejszego jej tworzenia się. W wyniku zmian w terminach zamarzania i rozpadu pokrywy lodowej rzek, czas trwania pokrywy lodowej skraca się nawet o kilka dni na dekadę. Na większości badanych obszarów zaobserwowano także zmniejszenie się grubości pokrywy lodowej. Ponadto, wyniki pomiarów ze stacji wodowskazowych i badań modelowych wykazały, że tendencje zamarzania i rozpadu pokrywy lodowej są mniej zmienne przestrzennie w Eurazji niż w Ameryce Północnej. Analiza oddziaływania zbiorników zaporowych wykazała, że mogą one w istotny sposób wpływać na czasoprzestrzenny rozkład występowania pokrywy lodowej na rzekach nawet w skali globalnej. Badania poszczególnych zbiorników wskazują, że ich wpływ na pokrywę lodową w skali lokalnej jest znaczący, a zasięg oddziaływania może sięgać kilkuset kilometrów. Rola zbiorników w występowaniu pokrywy lodowej w skali regionalnej i globalnej nie jest poznana, ale przedstawione przez autora uzasadnienie sugeruje, że może być ona znacząca, zwłaszcza w środkowej części Ameryki Północnej, Europie i w Azji Wschodniej.

Autor podkreśla potrzebę badania zmian pokrywy lodowej rzek w oparciu o dane teledetekcyjne. Badania takie pozwolą na poznanie rozkładu czasowo-przestrzennego trendów parametrów pokrywy lodowej rzek oraz siły i zasięgu oddziaływania zbiorników zaporowych.