Kurkime ateitį drauge!

Dr. Zita Gasiūnaitė

Baltijos pajurio aplinkos tyrimu ir planavimo instututas (BPATPI)

Eutrofikacija lagūnose - problema ar natūralus reiškinys?

 

Pastaruoju metu visame pasaulyje yra daug diskutuojama apie blogėjančią pakrantės vandenų kokybę. Itin pabrėžiamas plačiai paplitęs eutrofikacijos reiškinys, nagrinėjamos jo  priežastys bei bandoma ieškoti problemos sprendimo būdų.

 

2000 metais Europos parlamentas  patvirtino Bendrąją vandens politikos direktyvą (2000/60/EC) (http://ec.europa.eu/environment/water/water-framework/index_en.html). Vadovaudamosi šia direktyva ES šalys narės iki 2015 m. privalo pasiekti „gerą“ visų vandens telkinių būklę. Šiuo metu jau yra ruošiamos klasifikavimo sistemos skirtingo tipo vandens telkinių būklei vertinti. Vertinimas pagrįstas penkiomis būklės klasėmis: “labai gera”, “gera”, “vidutinė”, “bloga” ir “labai bloga”. Kiekvienai iš šių klasių priskiriamos tam tikros vandens telkinio charakteristikos (pvz. maistmedžiagių ar teršalų koncentracijos, vandens skaidrumas, tam tikrų indikatorinių rūšių paplitimas ir kt.). Konkretus vandens telkinys lyginamas su „geros“ būklės reikalavimais, nustatomi neatitikimai ir numatomos priemonės vandens kokybei gerinti. Pagal tokią sistemą turi būti vertinamos ir Kuršių marios.

 

Pastaruoju metu Lietuvoje labai susirūpinta ES Vandens direktyvos įgyvendinimu, pasigirsta raginimų „išvalyti“ Kuršių marias. Ar tai realu?

 

Šiame kontekste iš tiesų labai svarbu suprasti žmogaus veiklos ir natūralių procesų įtaką vandens telkinių kokybei. Visai įmanoma, kad eutrofikacija- tiesiog natūralus visų seklių ribotos apykaitos vandens telkinių likimas...

 

Visų pirma reiktų išsiaiškinti, kas yra eutrofikacija ir nuo ko ji priklauso. Tai procesas, kurio metu dėl padidėjusio pagrindinių maistmedžiagių- azoto ir fosforo junginių- pritekėjimo į vandens telkinius prasideda itin aktyvus planktono dumblių augimas, vadinamas vandens žydėjimu. Problema nėra vien estetinė (žalia plėvelė vandens paviršiuje planktono dumblių žydėjimų metu)- eutrofikacijos efektai turi tiesioginę įtaką ten gyvenantiems organizmams, o tuo pačiu ir žmogaus vartojamų išteklių kiekiui bei kokybei.

 

Eutrofikuoti telkiniai gali būti aprašomi pagal tam tikrus jiems būdingus pirminius ir antrinius požymius.

 

 

1 pav. Eutrofikacijos schema (modifikuota pagal Clement ir kt. 2001)

 

 

Vandens skaidrumas sumažėja tiek dėl planktono dumblių žydėjimo, tiek dėl vandens storymėje pakibusios negyvos organinės medžiagos ar mineralinių dalelių, kurios dėl nuolatinio vandens maišymosi pakeliamos iš dugno. Mažas vandens skaidrumas apriboja šviesos prasiskverbimą į gilesnius vandens sluoksnius, todėl mažėja panirusių vandens augalų. Pavyzdžiui, Kuršių mariose vieni iš labiausiai paplitusių panirusių augalų- plūdės (Potamogeton)- gausiausiai sutinkami tik 50- 80 cm gylyje, nors iš tiesų galėtų augti ir daug giliau.

 

 

2 pav. Plūdės (Potamogeton) Kuršių mariose

 

 

Eutrofinių telkinių planktone vasaros žydėjimų metu paprastai vyrauja melsvabakterės, kurios ne tik padengia vandens paviršių žalia plėvele, bet taip pat gali gaminti toksines sunkiai skaidomas medžiagas, kurios keliauja mitybos tinklu iki žuvų ar kitų jūros gėrybių, vėliau patenkančių ant žmonių stalo.

 

Melsvabakterės yra vienaląstės ar siūlinės, taip pat jos gali jungtis į kolonijas, kurios gerai matomos plika akimi. Dėl savo dydžio, siūlinės ir kolonijinės melsvabakterės nėra mėgstamas planktono filtratorių. Itin jautrūs yra gėlavandenėse lagūnų dalyse gyvenantys stambūs planktono vėžiagyviai, (pvz. dafnijos), kurių filtracinį aparatą melsvabakterės tiesiog užkemša. Todėl eutrofiniuose telkiniuose paprastai vyrauja smulkūs filtratoriai, kurie selektyviai maitinasi mažyčiais vienaląsčiais dumbliais, tokiu būdu pakeisdami konkurencinę pusiausvyrą melsvabakterių naudai. Dar daugiau, melsvabakterės, skirtingai nuo kitų fitoplanktono rūšių, sugeba fiksuoti atmosferos azotą, todėl vasarą, kai azoto koncentracija vandenyje dėl intensyvios fitoplanktono produkcijos sumažėja iki minimumo, jos įgyja pirmenybę prieš likusias rūšis ir yra priklausomos tik nuo fosforo.

 

 3 pav. Į pakrantę suneštos melsvabakterės Aphanizomenon flos-aquae

  

Eutrofikuotiems vandens telkiniams būdingas  specifinis deguonies režimas. Didžiosios dalies dumblių produkcijos augalėdžiai nepajėgia suvartoti, dumbliai palaipsniui leidžiasi į dugną ir ten yra skaidomi aerobinių bakterijų. Dėl šios priežasties priedugniniame vandens sluoksnyje suvartojamas beveik visas ar visas vandenyje ištirpęs deguonis ir susidaro anoksinės sąlygos. Jos, savo ruožtu, yra palankios anaerobinėms bakterijoms, kurios gamina nemalonaus kvapo medžiagas, pavyzdžiui, sieros vandenilį. Ypač maža deguonies koncentracija būna naktį, nes deguonį dar naudoja ir augalai kvėpavimo proceso metu. Svarbiausia šio reiškinio pasekmė- fiziologinis stresas tiek dugne, tiek vandens storymėje gyvenantiems gyvūnams. Negyvos žuvys vandens telkinio pakrantėje vasarą- tiesioginė deguonies trūkumo pasekmė.

 

 4 pav. Eutrofikacijos auka Kuršių mariose

 

 

Kiek prie vandens telkinių eutrofikacijos prisideda žmogus? Jo veiklai lagūnos turėtų būti itin jautrios, nes ribota vandens apykaita su jūra sudaro geras sąlygas kauptis čia patenkančioms maistmedžiagėms. Šiuo metu yra surinkta pakankamai daug medžiagos, įrodančios, kad žmogaus veikla neabejotinai didina azoto ir fosforo- pagrindinių maistmedžiagių- srautus į  vandens telkinius.  Jaworski ir kt. (1997) duomenimis, antropogeninės kilmės azoto srautas į priekrantės upes šiaurės rytinėje JAV dalyje 5-14 kartų viršija natūralų. Fosforo srautas į estuarines ekosistemas nuo 1900 metų padidėjo 2-6 kartus  (Conley 2000). Nuo 1960 iki 1990 metų du ir daugiau kartų padidėjo N ir P koncentracijos Juodosios jūros šiaurės vakarinėje dalyje, centrinėje Baltijos jūros dalyje, Archipelago jūroje (šiaurinė Baltija) bei Airijos jūroje.

 

Pagrindiniai antropogeninės kilmės maistmedžiagių šaltiniai:

 

  • neorganinės azoto ir fosforo trąšos, naudojamos žemės ūkyje,
  • fermų nuotėkos, kuriose gausu nitratų, fosfatų ir amonio,
  • neišvalyti ar nepilnai išvalyti gyvenviečių nutekamieji vandenys, turintys nitratų ir fosfatų,
  • fosfatų savo sudėtyje turinčios skalbimo priemonės.

 

Taigi akivaizdu, kad norint sumažinti eutrofikaciją, reikia sumažinti šiuos srautus- efektyviau valyti nutekamuosius vandenis, apriboti fosfatų naudojimą skalbimo priemonėse, subalansuoti trąšų naudojimą žemės ūkyje ir pan. Tačiau problema taip lengvai nesisprendžia, tai rodo ir neplanuotas eksperimentas, kurį mums padovanojo Lietuvos nepriklausomybė kartu su žemės ūkio bei pramonės nuosmukiu kelis pirmuosius metus. Buvo tikėtasi, kad sumažėjus trąšų naudojimui žemės ūkyje, sumažės ir Kuršių marių eutrofikacija, o tuo pačiu ir vandens žydėjimai su visomis iš to išplaukiančiomis pasekmėmis. Deja, tokio efekto nebuvo, marių vanduo ir toliau netinkamas maudytis, stebimi ypač intensyvūs vandens žydėjimai, o pakrantėse karštomis vasaromis galima pastebėti negyvų žuvų.

 

Kodėl taip yra? Jau buvo minėta, kad lagūnos dažnai vadinamos „maistmedžiagių gaudyklėmis“. Jų dugno nuosėdose kaupiasi tiek su upių vandeniu atnešamos medžiagos, tiek nesuvartota planktono produkcijos dalis. Taigi, lagūnos turi geras atsargas, kurios, netgi labai sumažinus išorinį azoto ir fosforo junginių srautą, dar ilgai palaikys  įprastinius vandens žydėjimus.

 

Lenkų mokslininkai (Margonski ir kt.) 2006 metais Danijoje vykusioje eutrofikacijos valdymui skirtoje konferencijoje („Research and Management of Eutrophication in Coastal Ecosystems“) pristatė savo skaičiavimus, kada bus pasiekta pagal ES Vandens direktyvą pageidaujama gera vandens kokybė Vyslos lagūnoje (Aistmarėse). Paaiškėjo, kad eutrofinės būklės palaikymui užtenka vidinių lagūnos resursų ir netgi dabar visai nutraukus maistmedžiagių srautus, iki ES Vandens direktyvoje numatytų 2015 metų vandens kokybė nepagerės. Kuršių marioms tokie skaičiavimai kol kas nėra atlikti, bet galime manyti, kad jų rezultatas būtų toks pat.

 

Ar tai reiškia, kad eutrofikacija yra natūrali lagūnų būsena ir kas yra „gera“ lagūnų vandens kokybė? Iš tiesų, klausimas yra tiek metodologinio, tiek filosofinio pobūdžio. Įdomus pavyzdys, kuris, tiesa, neatsako į klausimą, o provokuoja tolesnei diskusijai- atvejis su Ria Formosa lagūna Portugalijoje (Newton ir kt, 2003). Pagal Europos aplinkos agentūros kriterijus šios lagūnos vandens kokybė gali būti vertinama kaip „vidutinė“ arba „bloga“, tuo tarpu pagal JAV Nacionalinę eutrofikacijos vertinimo sistemą Ria Formosa vandens kokybė artima „labai gerai“.

 

Gal mes, europiečiai, tiesiog iš lagūnų norim neįmanomo?

 

 

Literatūra

 

Clement, C., S. B. Bricker and D.E. Pirhalla. 2001 (on-line).Eutrophic Conditions in Estuarine Waters. In: NOAA's State of the Coast Report. Silver Spring, MD: National Oceanic and Atmospheric Administration.

 

Conley DJ (2000) Biogeochemical nutrient cycles and nutrient management strategies. Hydrobiologia 410:87–96

 

Jaworski NA, Howarth RW, Hetling LJ (1997) Atmospheric deposition of nitrogen oxides onto the landscape contributes to coastal eutrophication in the northeast United States. Environ Sci Technol 31:1995–2004

 

Margonski, P. irk t. 2006. Modelling approach to assess the reference conditions of water quality and chlorophyll a concentrations: the Vistula lagoon case study. Abstracts of the International Symposium „Research and Management of Eutrophication is Coastal Ecosystems“. Nyborg, Denmark.

 

Newton, A.; Icely, J.D.; Falcao, M.; Nobre, A.; Nunes, J.P.; Ferreira, J.G. and Vale, C., 2003. Evaluation of eutrophication in the Ria Formosa coastal lagoon, Portugal. Continental Shelf Research

 

Nixon, S.W. 1995: Coastal marine eutrophication: A definition, social causes, and future concerns. – Ophelia 41: 199–219.

 

Vollenweider RA (1992) Coastal marine eutrophication: principles and control. Sci Total Environ (Suppl) 1992:1–21

 


Naturales Scientiae Omnibus