Eutrofizacja

Określenie martwa strefa brzmi niczym z horroru. W rzeczywistości jednak martwe strefy to nie fikcja, a jeśli dalej będą się rozszerzać, efekty mogą przerosnąć najbardziej przerażający film. Stanowią one obszary dna morskiego ubogie w tlen, w których nastąpiło zjawisko eutrofizacji – wzrostu zawartości chemicznych substancji pokarmowych.

Uważa się, że przyczyną eutrofizacji jest przedostawanie się do wód substancji użyźniających z rolnictwa, nawozów azotowych i fosforowych, a także ścieków, odpadów zwierzęcych, oraz depozycja atmosferyczna zanieczyszczeń ze spalania paliw kopalnych. Wszystkie te czynniki prowadzą do zaniku tlenu w wodzie. Po przedostaniu się do systemu wodnego substancje te przyspieszają rozwój glonów. Martwe glony stanowią bogate źródło pożywienia dla bakterii. Te z kolei pochłaniają tlen z otaczających wód, przekształcając je w rezultacie w martwą strefę, w której nie może funkcjonować życie.

Okresy niskiego stężenia tlenu (hipoksja) występują w wielu ekosystemach, zwykle latem po wiosennym zakwicie wody. Jeżeli natomiast dalej rosnąć będzie dopływ substancji użyźniających, martwa strefa może się utrzymać dłużej. W zlokalizowanej w Morzu Bałtyckim największej na świecie martwej strefie hipoksja trwa cały rok. Wynika to głównie z tego, że wymiana wód Morza Bałtyckiego utrudniona jest przez liczne wyspy i wąskie przesmyki wokół wybrzeża Danii.

Zasięg martwych stref jest już tak duży, że obecnie uważa się je za główny czynnik stresu w wodnych ekosystemach, który w jednym szeregu z przełowieniem, zanikiem siedlisk, eutrofizacją i szkodliwymi zakwitami wody stanowi globalny problem ekologiczny.

Podstawowe informacje

Główną przyczyną eutrofizacji jest wzrastający ładunek pierwiastków biogennych, przede wszystkim fosforu. Wzrost dopływu fosforu obejmuje nie tylko wzrost zrzutów ścieków, ale także wzrastającą w nich zawartości środków piorących i innych detergentów, zawierających fosfor. Większa ilość tego biogenu związana jest także z intensyfikacją nawożenia, oraz wzrostem erozji w zlewni. Wzrost dopływu azotu, drugiego z biogenów, związany jest ze wzrastającą emisją tlenków azotu do atmosfery, a tym samym dużą ich zawartością w opadach atmosferycznych. Do wzrostu ilości azotu przyczynia się również nawożenie ziemi uprawnej, ponieważ fosfor znajdujący się w glebie nie jest pierwiastkiem silnie mobilnym. Silne opady deszczu mogą łatwo wypłukiwać azot z powierzchniowej warstwy gleby, oraz z nawozów, przy czym do zbiornika mogą być też wniesione znaczne ilości fosforu.

Pierwiastki biofilne, pierwiastki biogenne, nutrienty, biopierwiastki, bioelementy
to niezbędne do życia pierwiastki chemiczne występujące w każdym organizmie żywym, pełniące wyjściową rolę do przemiany materii, prawidłowego rozwoju i budowy tegoż organizmu. Zalicza się do nich m.in.: węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor, siarkę. Elementy te wchodzą w skład makroelementów, które razem z mikroelementami tworzą chemiczne składniki organizmów.

Trofia i trofizm zbiornika wodnego

Trofia (trofizm, żyzność) to zasobność ekosystemu w substancje odżywcze, zbiór warunków opisujących jego bazę pokarmową. Pojęcie trofii szczególnie często jest stosowane w hydrobiologii, odnosząc się do zasobności wód w biogeny. Trofia decyduje o wielkości produkcji pierwotnej, a pośrednio o zawartości materii organicznej w wodzie i osadach.

Jest to termin określający produktywność biologiczną zbiorników wodnych. Pod pojęciem trofia zbiornika (trofizm) rozumie się także zespół czynników środowiskowych decydujących (wpływających) o żyzności zbiornika wodnego. Trofizm uzależniony jest od wielu czynników, np. ilości nawozów dostających się do wód, składu, liczebności organizmów itp. Najczęściej trofia zbiornika utożsamiana jest z zawartością biogenów w toni wodnej (śródjezierzu) i zdeponowanych w osadach dennych profundal, pomijając biogeny zdeponowane w litoralu. Trofizm odnoszony jest najczęściej do jezior (wód jeziornych).

Ze względu na stopień żyzności wody wyróżnia się:

• oligotroficzne (oligotrofia) (jezioro oligotroficzne, jeziora płone)
• mezotroficzne (mezotrofia) (jezioro mezotroficzne, jeziora umiarkowanie żyzne)
• eutroficzne (eutrofizm) (jezioro eutroficzne, jeziora żyzne
• politroficzne (politrofia) (jezioro politroficzne, jezioro hypertroficzne, jeziora bardzo żyzne)
• saprotroficzne (saprotrofizm) (jezioro saprotroficzne, jezioro przeżyźnione)
• dystroficzne

Poszczególne etapy eutrofizacji

Na początku procesu eutrofizacji następuje umiarkowany wzrost produkcji biologicznej, co jest korzystne i przekłada się na wzrost liczebności ryb, ale po przekroczeniu pewnej granicy obserwuje się już wiele niepożądanych następstw tego procesu takich jak:

• masowy rozwój organizmów fitoplanktonowych, powodujących w powierzchniowej warstwie wody tzw. zakwity i zmniejszających jej przezroczystość -w zbiorniku wzrasta przede wszystkim ilość sinic, które utrzymując się na powierzchni, często tworzą kożuchy. Masowe nagromadzenia tych bakterii powodują nie tylko śmiertelność ich samych, ale również występującej tam fauny. Ponadto niektóre szczepy sinic wydzielają toksyny i nierzadko powodują uczulenia. Wydzielanie przez glony substancji organicznych psujących smak i zapach wody dyskwalifikuje takie zbiorniki jako źródła wody pitnej. Do organizmów powodujących takie problemy należą wiążące azot gatunki z rodzaju Anabaena oraz Aphanisomenon oraz niezdolne do wiązania azotu gatunki z rodzaju Microcystis, Limnotrix i Planktotrix. Zakwity występują nie tylko w zbiornikach, ale również w rzekach. W przypadku tych ostatnich powodowane są zwykle przez zielenice lub okrzemki, które są jednak mniej uciążliwe niż sinice, których miejscem występowania są przeważnie wody stojące.
• ustępowanie roślinności zanurzonej z powodu pogarszających się warunków świetlnych w strefie przybrzeżnej litoralu – postępujące zanikanie światła pośrednio prowadzi także do przebudowy występującej tam fauny. Kożuchy glonów w tej strefie zupełnie uniemożliwiają rekreacyjne użytkowanie wody.
• wyczerpanie zasobów tlenu w warstwie przydennej hypolimnionie, a zwłaszcza profundalu i w osadach dennych prowadzi do zaniku fauny głębinowej, w tym także gatunków reliktowych – również tarło niektórych ryb nie dochodzi do skutku, co prowadzi do ustępowania cennych gatunków, np. łososia. Często zdarza się, że ryby giną zimą pod pokrywą lodową w wyniku braku tlenu. W warunkach anaerobowych dochodzi dodatkowo do takich procesów chemicznych, jak amonifikacja czy denitryfikacja oraz powstawania metanu.
• występowanie siarkowodoru – który podczas całkowitego braku tlenu może przechodzić do warstw powierzchniowych wody, ulatniać się i zatruwać atmosferę w okolicy.

dodatkowe informacje:
Sinice

Eutrofizacja jezior

Biorąc pod uwagę geologiczną historię jezior, najczęściej uważa się, że eutrofizacja jest procesem naturalnym (według innych autorów naturalnym procesem jest dystrofizacja, a eutrofizacja uważana jest za proces antropogeniczny, spowodowany zmianami w zlewni). Większość jezior, zwłaszcza polodowcowych, była na początku oligotroficzna, jednak ciągły dopływ do nich substancji z zewnątrz (np. ze zlewni i atmosfery) powodował wzrost koncentracji biogenów, a tym samym zwiększał trofię zbiornika. Jest to tzw. harmoniczna sukcesja jezior. Normalnie jest to proces powolny, ale został on mocno przyspieszony w wyniku działań człowieka, takich jak zrzuty ścieków przemysłowych i komunalnych, oraz w wyniku intensyfikacji rolnictwa. W szczególnie drastycznych przypadkach, np. przy zrzucaniu do jezior surowych ścieków komunalnych czy gnojówki, dochodzi do osiągnięcia przez zbiornik stanów niespotykanych w naturze: politrofii i hipertrofi. Następuje wtedy niemal całkowity zanik organizmów wyższych poza cienką, kilkudziesięciocentymetrową warstwą wody stykającą się z atmosferą.

Specyficznie przebiega proces eutrofizacji w wodach torfowiskowych. Dopływające z otaczającego je torfowiska substancje humusowe tworzą stałe kompleksy ze związkami fosforu i azotu, czyniąc je niedostępnymi dla roślin i glonów. W razie jego degradacji, zwykle przez przesuszenie, następuje szczególnie szybka eutrofizacja: do wody dostają się zarówno biogeny ze zlewni, jak i uwolnione z torfowiska i związków humusowych.

Metody kontroli i zapobiegania eutrofizacji

Prostym sposobem kontroli trofii zbiornika jest badanie widzialności krążka Secchiego: białego krążka o średnicy 30 cm, opuszczanego na wyskalowanej lince. Jego widzialność (Secchi depth) zależy od ilości zawiesiny w wodzie, a ta z kolei głównie od ilości glonów. Na podstawie widoczności krążka Secchiego można obliczyć tzw. wskaźnik Carlsona, na podstawie którego porównuje się trofię poszczególnych zbiorników lub zmiany trofii danego zbiornika w czasie. Tenże wskaźnik można też obliczyć, mając do dyspozycji dane o ilości chlorofilu a (pomiary fotometryczne) lub związków fosforu.

Najskuteczniejszą metodą walki z procesem eutrofizacji jest ograniczenie antropogenicznego dopływu biogenów do wód – kompostowanie odchodów zamiast odprowadzania ich do ujścia kanalizacyjnego, redukcja zawartości fosforanów w środkach piorących używanych w gospodarstwach domowych, ograniczanie stosowania nawozów sztucznych w rolnictwie.

Krążek Secchiego
to skonstruowany w 1865 przez włoskiego astronoma ks. Pietro Angelo Secchiego przyrząd do pomiaru przezroczystości wody. Składa się z białego (lub biało-czarnego) krążka opuszczanego na wyskalowanej linie lub pręcie z podziałką centymetrową. Odczyt głębokości, na której krążek przestaje być widoczny, wskazuje na stopień zmętnienia wody. Odczyty z krążka Secchiego nie dają dokładnych wyników; błędy powodować mogą takie czynniki, jak odblaski słońca na wodzie czy różnice w jakości wzroku dokonujących pomiaru, stąd też dokładne pomiary przezroczystości wody przeprowadza się przy pomocy nefelometru.

Indeks stanu troficznego (wskaźnik Carlsona,trophic state index, TSI)
to wskaźnik jakości wód jeziornych oceniający ich stan troficzny na podstawie trzech parametrów środowiska. Trofia wód jeziornych jest skomplikowanym pojęciem mówiącym o ich żyzności i produktywności. Do jej oceny stosowane są różne miary, między innymi stężenie zawartego w wodzie fosforu, przejrzystość wód (jako przeciwieństwo zawartości sestonu) czy obfitość fitoplanktonu. Indeks stanu troficznego Carlsona jest wskaźnikiem łączącym te trzy miary, biorąc pod uwagę stężenie fosforu całkowitego, widzialność krążka Secchiego i stężenie chlorofilu a.

dodatkowe informacje:
Indeks stanu troficznego

Odkwaszanie gleb

Obecna sytuacja w rolnictwie zmusza do używania nawozów, a za przedostawanie się ich do wód odpowiada słaba struktura gleby, która jest czynnikiem charakterystycznym dla polskich zakwaszonych gleb, nisko przyswajających nawozy i nie zatrzymujących składników organicznych. Zakwaszenie gleby ułatwia przenikanie składników nawozowych, takich jak azot czy fosfor w jej głąb, co doprowadza do przedostania się ich do wód śródlądowych i Bałtyku, oraz namnażania się sinic.

Aby zapobiec nadmiernym zakwitom sinic, najważniejsze jest ograniczenie eutrofizacji poprzez poprawę jakości gleb, czyli uregulowanie ich czynnika pH, by nie był zbyt kwaśny. Znaczącą rolę odgrywa tutaj proces wapnowania, który został przywołany przez organizację WWF w „Podręczniku z zakresu praktyk rolniczych przyjaznych środowisku Morza Bałtyckiego”.

W Polsce ponad 60% gleb to gleby zakwaszone. Jak wskazują rolnicy i ekolodzy, całościowe ich odkwaszenie jest realne nawet w ciągu 5 lat. Dzięki temu możliwa jest również poprawa sytuacji nad Bałtykiem oraz stanu wód śródlądowych.

dodatkowe informacje:
Koalicja na rzecz zdrowych gleb

źródło: materiały prasowe
Coraz więcej martwych stref w morzach, cordis.europa.eu, licencja CC BY 4.0
Eutrofizacja, autorzy, licencja CC BY SA 4.0
Indeks stanu troficznego, autorzy, licencja CC BY SA 4.0
Koalicja na rzecz zdrowych gleb, zdrowegleby.pl
Krążek Secchiego, autorzy, licencja CC BY SA 4.0
Pierwiastki biofilne, autorzy, licencja CC BY SA 4.0
Trofizm, autorzy, licencja CC BY SA 4.0

Zagrożenia ekologiczne – dodatkowe informacje:

definicje, teorie, hipotezy, zjawiska:
antropocen, antropopresja, bezpieczeństwo ekologiczne, biologiczny potencjał Ziemi do regeneracji (biocapacity), bioremediacja, ekobójstwo (ekocyd), ekomodernizm, ekosystem sztuczny, ekoterroryzm, globalne zagrożenia ekologiczne, granice planetarne, hipoteza wypadających nitów (rivet popping), homogenocen, kapitalocen, katastrofy i klęski ekologiczne, katastrofy ekologiczne na świecie, klęski żywiołowe, masowe wymieranie, monokultura, komodyfikacja żywności (utowarowanie), plantacjocen, plastikoza, plastisfera (plastisphere), przeludnienie, syndrom przesuwającego sią punktu odniesienia, szóste masowe wymieranie (szósta katastrofa), tragedia wspólnego pastwiska, utrata bioróżnorodności, Wielkie przyspieszenie, zielony anarchizm, zjawisko przedniej szyby

degradacja środowiska:
akwakultura, betonoza (betonowanie miast), choroby odzwierzęce, górnictwo morskie, hodowla zwierząt, melioracja, monokultura, niszczenie siedlisk, przełownie, przemysł wydobywczy, przyłów, rolnictwo, spadek liczebności owadów, turystyka masowa, wylesianie (deforestacja), wypalanie traw

ozon i ozonosfera (warstwa ozonowa):
dziura ozonowa, freon (CFC)

zanieczyszczenie środowiska:
azbest, beton, bisfenol A (BPA), eutrofizacja, farmaceutyki, handel emisjami zanieczyszczeń, kwaśny deszcz, mikroplastik, martwe strefy, nanoplastik, neonikotynoidy, niedopałki papierosów, odpady niebezpieczne, pestycydy, polichlorowane bifenyle (PCB), przemysł tekstylny (włókienniczy). sieci widma, sinice, składowiska odpadów (wysypiska śmieci), smog, sól drogowa, sztuczne ognie (fajerwerki, petardy), tworzywa sztuczne (plastik), Wielka Pacyficzna Plama Śmieci, wycieki ropy naftowej, zakwaszenie wód (rzek, jezior, mórz i oceanów), zanieczyszczenie gleby, zanieczyszczenie hałasem, zanieczyszczenie powietrza, zanieczyszczenie światłem, zanieczyszczenie wody, związki per- i polyfluoroalkilowe (PFAS) – wieczne chemikalia

zmiany klimatu (kryzys klimatyczny):
blaknięcie (bielenie) raf koralowych, denializm klimatyczny (zaprzeczanie globalnemu ociepleniu), efekt cieplarniany, ekstremalne zjawiska, gazy cieplarniane, globalne ocieplenie, kryzys wodny, miejska wyspa ciepła (MWC), migracje gatunków, nawałnice, ocieplenie oceanu, wzrost poziomu mórz i oceanów, podtopienie, powódź, pożar lasu, przyducha, pustynnienie, susza, topnienie lodowców i lądolodów, topnienie lodu morskiego, trąba powietrzna, upał

klęski i katastrofy ekologiczne:
katastrofy jądrowe (nuklearne), katastrofy przemysłowe, największe katastrofy ekologiczne na świecie, największe katastrofy ekologiczne w Polsce, wycieki ropy naftowej

Czerwona księga gatunków zagrożonych, Czerwona Lista IUCN (The IUCN Red List):
gatunek wymarły (extinct EX), gatunek wymarły na wolności (extinct in the wild EW), gatunek krytycznie zagrożony (critically endangered CR), gatunek zagrożony (endangered EN), gatunek narażony gatunek wysokiego ryzyka (vulnerable VU), gatunek bliski zagrożenia (near threatened NT), gatunek najmniejszej troski (least concern LC)
Polska czerwona księga roślin, Polska czerwona księga zwierząt
gatunek inwazyjny (inwazyjny gatunek obcy IGO)

Poruszający i inspirujący do działania apel Davida Attenborough

Wiedza ekologiczna – dodatkowe informacje:
aforyzmy ekologiczne, biblioteka ekologa, biblioteka młodego ekologa, ekoprognoza, encyklopedia ekologiczna, hasła ekologiczne, hasztagi (hashtagi) ekologiczne, kalendarium wydarzeń ekologicznych, kalendarz ekologiczny, klęski i katastrofy ekologiczne, największe katastrofy ekologiczne na świecie, międzynarodowe organizacje ekologiczne, podcasty ekologiczne, poradniki ekologiczne, (nie) tęgie głowy czy też (nie) najtęższe umysły, znaki i oznaczenia ekologiczne

Dziękuję, że przeczytałaś/eś powyższe informacje do końca. Jeśli cenisz sobie zamieszczane przez portal treści zapraszam do wsparcia serwisu poprzez Patronite.

Możesz również wypić ze mną wirtualną kawę! Dorzucasz się w ten sposób do kosztów prowadzenia portalu, a co ważniejsze, dajesz mi sygnał do dalszego działania. Nad każdym artykułem pracuję zwykle do późna, więc dobra, mocna kawa wcale nie jest taka zła ;-)

Zapisz się na Newsletter i otrzymuj email z ekowiadomościami. Dodatkowo dostaniesz dostęp do specjalnego działu na stronie portalu, gdzie pojawiają się darmowe materiały do pobrania i wykorzystania. Poradniki i przewodniki, praktyczne zestawienia, podsumowania, wzory, karty prac, checklisty i ściągi. Wszystko czego potrzebujesz do skutecznej i zielonej rewolucji w twoim życiu. Zapisz się do Newslettera i zacznij zmieniać świat na lepsze.

Chcesz podzielić się ciekawym newsem lub zaproponować temat? Skontaktuj się pisząc maila na adres: informacje@wlaczoszczedzanie.pl

Więcej ciekawych informacji znajdziesz na stronie głównej portalu Włącz oszczędzanie