Nutrients from beach recreation in the context of the limnological status of a mesotrophic lake

• Autorzy: Serafin Artur , Grzywna Antoni , Augustyniak Renata , Bronowicka-Mielniczuk Urszula

Identyfikatory

DOI

10.24425/jwld.2022.141568

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study objective was to analyse the number of tourists present in the shore zone and bathing areas of lakes with regard to their tourist carrying capacity and the amount of biogenic substances potentially entering the ecosystem from the beach and bathing areas. The procedures from project between the EU and Poland, in the module “Development of the sanitary supervision of water quality” were used in three categories: physiological substances - sweat and urine; water-soluble and insoluble organic compounds; and biogenic elements - nitrogen and phosphorus. The research was conducted in two model mesotrophic lakes, Piaseczno and Zagłębocze, located in the Łęczna-Włodawa Lakeland (eastern Poland). The data were analysed in reference to biological trophic status indices defining the limnological status of lakes in the summer of 2014 and 2016. Analyses of gross primary production of phytoplankton using the light and dark bottles method and the analysis of chlorophyll a concentration were applied using the laboratory spectrophotometric method. The relatively small number of tourists recorded in the shore zone of both lakes did not exceed their tourist carrying capacity, and their potential contribution of biogenic substances to the lake ecosystems was small. Biological trophic indices for both lakes indicated that they had been continually late-mesotrophic for decades. The amount of biogenic substances directly linked to beach tourism usually has a minor effect on the limnological status of mesotrophic lakes. Due to the specific character of lake ecosystems, however, even small amounts of these substances can contribute to the destabilisation of the biocenotic system.

Słowa kluczowe

EN

beach tourism; eutrophication; lake; nutrients; physical carrying capacity; PCC; trophic state indices; TSI

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2022
• Tom: no. 54
• Strony: 160--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 66 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Serafin Artur

• University of Life Sciences in Lublin, Department of Environmental Engineering and Geodesy, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4311-270X

autor

Grzywna Antoni

• University of Life Sciences in Lublin, Department of Environmental Engineering and Geodesy, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7105-7173

autor

Augustyniak Renata

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Department of Water Protection Engineering and Environmental Microbiology, Olsztyn, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0098-0427

autor

Bronowicka-Mielniczuk Urszula

• University of Life Sciences in Lublin, Department of Applied Mathematics and Computer, Głęboka 28, 20-612 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-5903-2061

Bibliografia

• AKTAS N.K., DONMEZ N.Y. 2019. Effects of urbanisation and human activities on basin ecosystem: Sapanca Lake Basin. Journal of Environmental Protection and Ecology. Vol. 20(1) p. 102–112.
• BLOMQVIST P. 2001. Phytoplankton responses to biomanipulated grazing pressure and nutrient additions-enclosure studies in unlimed and limed Lake Njupfatet, central Sweden. Environmental Pollution. (Barking, Essex: 1987). Vol. 111(2) p. 333–348. DOI 10.1016/S0269-7491(00)00037-3.
• BORCARD D., GILLET F., LEGENDRE P. 2011. Numerical ecology with R. New York, NY. Springer pp. 306. DOI 10.1007/978-1-4419-7976-6.
• CALLISTO M., MOLOZZI J., BARBOSA J.L.E. 2014. Eutrophication of lakes. In: Eutrophication: Cases, consequences and control. Eds. A.A. Ansari, S.S. Gill. Vol. 2. Dordrecht. Springer p. 55–71.
• CARLSON R.E. 1977. A trophic state index for lakes. Limnology and Oceanography. Vol. 22(2) p. 361–369. DOI 10.4319/lo.1977.22.2.0361.
• CHMIELEWSKI T.J. 2001. System planowania przestrzennego harmonizującego przyrodę i gospodarkę [A system of spatial planning harmonizing nature and economy]. Vol. 1. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej. ISBN 83-88110-28-4 pp. 142.
• CHMIELEWSKI T.J. (ed.) 2000. Międzynarodowy rezerwat biosfery Polesie Zachodnie: projekt harmonizacji przyrody i kultury [Western Polesie International Biosphere Reserve: A project to harmonize nature and culture]. Urszulin, Lublin. Poleski Park Narodowy. ISBN 83-910493-8-8 pp. 120.
• CIFUENTES A.M. 1992. Determinacion de capacidad de carga turistica en areas protegidas [Determination of tourist load capacity in protected areas] [online]. Turrialba. CATIE pp. 23. [Access 20.09.2021]. Available at: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-51898/1992_METODOLOG%C3%8DA%20CI-FUENTES.pdf
• CZERNAŚ K. 2001. Productivity of the psammic algal communities in the near-shore zone of the mesotrophic Lake Piaseczno (Eastern Poland). Water Quality Research Journal. Vol. 36(3) p. 537–564. DOI 10.2166/wqrj.2001.029.
• CZERNAŚ K., KRUPA D., WOJCIECHOWSKI I., GALEK J. 1991. Differentiation and activity changes of aldal communities in the shore zone of mesotrophic Piaseczno Lake in years 1983–1985. Ekologia Polska. T. 39 p. 323–341.
• DOKULIL M. 2014. Environmental impacts of tourism on lakes. In: Eutrophication: Causes, consequences and control. Eds. A. Ansari, S. Gill. Dordrecht. Springer p. 81–88. DOI 10.1007/978-94-007-7814-6_7.
• FURTAK T., SOBOLEWSKI W. 1998. Charakterystyka zlewni jezior. W: Jeziora łęczyńsko-włodawskie: Monografia przyrodnicza [Characteristics of the lake catchment area. In: Łęczyńsko-Włodawskie lakes: Monograph on nature]. Biblioteka Monitoringu Środowiska. Eds. M. Harasimiuk, Z. Michalczyk, M. Turczyński. Lublin. Wydaw. UMCS p. 73–90.
• GINTER-KRAMARCZYK D., KRUSZELNICKA I., MICHAŁKIEWICZ M. 2021. Jeziora Mazurskie – problem zanieczyszczenia [Masurian Lakes –The problem of pollution] [online]. Technologia Wody. T. 5(73) p. 34–38. [Access 20.09.2021]. Available at: https://www.technologia-wody.eu/tw/article/view/1009
• GRZYWNA B. 2002. Jakość podstawowych elementów środowiska – jeziora. W: Raport o stanie środowiska woj. lubelskiego w 2002 r. [Quality of basic elements of the environment – Lakes. In: Report on the state of the environment in the voivodeship Lublin in 2002] [online]. Lublin. WIOŚ p. 123–142. [Access 20.09.2021]. Available at: http://www.wios.lublin.pl/srodowisko/raporty-o-stanie-srodowiska/raport-o-stanie-srodowiska-woj-lubelskiego-w-2002-r/
• HADWEN W.L., BUNN S.E., ARTHINGTON A.H., MOSISCH T.D. 2007. Within-lake detection of the effects of tourist activities in the littoral zone of oligotrophic dune lakes. Aquatic Ecosystem Health & Management. Vol. 8(2) p. 159–173. DOI 10.1080/14634980590953211.
• HERMANOWICZ W., DOŻAŃSKA K., DOJLIDO J., KOZIOROWSKI R. 1976. Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków [Physicochemical survey of water and sewage]. Warszawa. Arkady. ISBN 9788321340678 pp. 558.
• ICHIMURA S. 1968. Phytoplankton photosynthesis. In: Algae, man and the environment. Ed. D.F. Jackson. Syracuse. Syracuse University Press p. 103–120.
• KALFF J. 2002. Limnology: Inland water ecosystems. New Jersey. Prentice Hall. ISBN 0130337757 pp. 592.
• KOBOS J., BŁASZCZYK A., HOHLFELD N., TORUŃSKA-SITARZ A., KRAKOWIAK A., HEBEL A., ..., MAZUR-MARZEC H. 2013. Cyanobacteria and cyanotoxins in Polish freshwater bodies. Oceanological and Hydrobiological Studies. Vol. 42(4) p. 358–378. DOI 10.2478/s13545-013-0093-8.
• KORNIJÓW R. 1997. Symptomy eutrofizacji w powierzchniowych i przydennych warstwach wody dimiktycznych jezior łęczyńsko-włodawskich a typologiczne znaczenie zoobentosu zasiedlającego ich profundal [Symptoms of eutrophication in the nearsurface and near-bottom water layers in the dimictic Łęczna-Wlodawa lakes versus typological value of zoobenthos inhabiting their profundal]. Annales UMCS. Sectio C. Vol. 52 p. 183–196.
• KORNIJÓW R., RADWAN S., GIRSZTOWTT Z., JARZYNA B. 1993. Koncepcja ochrony i zagospodarowania ekosystemów wodnych Parku Krajobrazowego Pojezierze Łęczyńskie. W: Ekosystemy wodne i torfowiskowe w obszarach chronionych [The concept of protection and management of water ecosystems of the Łęczyńskie Lakeland Landscape Park. In: Water and peatland ecosystems in protected areas]. Eds. S. Radwan, Z. Karbowski, M. Sołtys. Lublin. PTH, AR Lublin, TWWP, PPN p. 99–102.
• KOWALCZYK A., DEREK M. 2010. Zagospodarowanie turystyczne [Tourist development]. Warszawa. PWN. ISBN 978-83-01-16196-5 pp. 400.
• KOŹMIŃSKI C., MICHALSKA B. 2016. Ocena temperatury wody w jeziorach i długości sezonu kąpielowego na pojezierzach w Polsce [Assesment of water temperature and the length of bathing seasons in Polish lakelands]. Przegląd Geograficzny. Vol. 88(3) p. 383–400. DOI 10.7163/PrzG.2016.3.6.
• KRUKOWSKA R. 2009. Pojezierze Łęczyńsko-Włodawskie – funkcja turystyczna regionu [Łęczna-Włodawa Lakeland – Tourist function of the region]. Folia Turistica. Regiony Turystyczne. Nr 21 p. 165–183.
• KRUKOWSKA R., KRUKOWSKI M. 2009. Ocena atrakcyjności turystycznej Pojezierza Łęczyńsko-Włodawskiego [Assessment of tourism attractivenes of Łęczna-Włodawa Lake District]. Annales UMCS. Sectio B. Vol. 64(1) p. 77–96. DOI 10.2478/v10066-008-0020-y.
• KRUKOWSKI M., KRUKOWSKA R. 2013. Spatial differentiation of tourist infrastructure in the riparian zone of the Białe Lake (Middle East Poland). Polish Journal of Natural Sciences. Vol. 27(3) p. 81–89.
• KUDELSKA D., SOSZKA H., CYDZIK D. 1997. Ekosystemowe podejście do oceny jezior w Polsce. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych. Nr 11 p. 85–92.
• ŁAWNICZAK A.E., ZBIERSKA J., ANDRZEJEWSKA B. 2010. Bilans biogenów Jeziora Tomickiego [Nutrient balance of Tomickie Lake]. Roczniki Ochrony Środowiska. T. 12 p. 861–878.
• MACCANNELL D. 2002. Turysta. Nowa teoria klasy próżniaczej [Tourist. A new theory of the idler class]. Warszawa. Muza. ISBN 83-7319-268-9 pp. 352.
• MAŚLANKO W., TAJCHMAN K., CHMIELEWSKI T.J. 2011. Selected indexes of anthropogenic impact on environment in the West Polesie Biosphere Reserve. Teka Komisji Ochrony i Kształtowania Środowiska Przyrodniczego. T. 8 p. 86–96.
• MAZUR-MARZEC H., PLIŃSKI M. 2009. Do toxic cyanobacteria blooms pose a threat to the Baltic ecosystem? Oceanologia. T. 51(3) p. 293–319.
• MEXA A., COCCOSIS H. (eds.) 2004. The challenge of tourism carrying capacity assessment: Theory and practice. London. Routledge. ISBN 9781315240817 pp. 312. DOI 10.4324/9781315240817.
• MISZTAL M., SMAL H. 1995. Gleby Poleskiego Parku Narodowego i w jego otulinie. W: Ochrona ekosystemów wodnych w Poleskim Parku Narodowym i jego otulinie [The soil of the Poleski National Park and its buffer zone. In: Protection of aquatic ecosystems in the Poleski National Park and its buffer zone]. Ed. S. Radwan. Lublin. TWWP, AR Lublin p. 70–78.
• MŁYNARCZYK Z., BORKOWSKI G. 2015. Limnoturystyka w Polsce Zachodniej na przykładzie Jeziora Zbąszyńskiego [Limnotourism in Western Poland: The example of Zbąszyń Lake]. Europa Regionum. T. 23 p. 35–54. DOI 10.18276/er.2015.23-03.
• NUSCH A.E. 1980. Comparison of different methods for chlorophyll and phaeopigment determination. Archiv für Hydrobiologie. Vol. 14 p. 14–36.
• OUATTARA B., PÉREZ-BARAHONA A., STROBL E. 2019. Dynamic implications of tourism and environmental quality. Journal of Public Economic Theory. Vol 21(2) p. 241–264. DOI 10.1111/jpet.12330.
• OWSIAK J., SEWERNIAK J., ANDRZEJEWSKI L. 2003. Stan gospodarki turystycznej w powiecie golubsko-dobrzyńskim [The state of the tourism economy in the Golub-Dobrzyń poviat]. Toruń. Instytut Turystyki, Zakład Infrastruktury i Gospodarki Przestrzennej w Toruniu.
• PIASECKI A., TOMCZYKOWSKA P. 2014. Turystyka jeziorna na obszarach chronionych, na przykładzie Powidzkiego Parku Krajobrazowego [Lake tourism in protected areas on the example of the Powidz Landscape Park]. Rozprawy Naukowe Akademii Wychowania Fizycznego we Wrocławiu. T. 45 p. 215–221.
• PIECZYŃSKA E. 1988. Rola makrofitów w kształtowaniu trofii jezior [Effect of macrophytes on lake trophy]. Wiadomości Ekologiczne. T. 34(4) p. 375–404.
• POTOCKA I. 2013. The lakescape in the eyes of a tourist. Quaestiones Geographicae. Vol. 32(3) p. 85–97.
• PRĘDOTA M. 2007. Doświadczenia Polski w zakresie nadzoru nad basenami. Materiały szkoleniowe w ramach Projektu Współpracy Bliźniaczej PL/2005/IB/EN/03. W: Rozszerzenie nadzoru sanitarnego w dziedzinie jakości wody [Poland's experience in the field of swimming pool supervision. Training materials for the Twinning Project PL / 2005/IB/EN/03. In: Expanding sanitary supervision in the field of water quality]. Powiatowa Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna w Lublinie.
• PUCZKÓ P., RÁTZ T. 2000. Tourist and resident perceptions of the physical impacts of tourism at Lake Balaton, Hungary: Issues for Sustainable Tourism Management. Journal of Sustainable Tourism. Vol. 8(6) p. 458–478. DOI 10.1080/09669580008667380.
• R Core Team 2018. A language and environment for statistical computing [online]. Vienna. R Foundation for Statistical Computing. [Access 15.09.2021]. Available at: https://www.R-project.org
• SENDER J., DEMETRAKI-PALEOLOG A., KOLEJKO M., KLIMCZAK M., KACZOROWSKA A. 2017. Direction of hydrobotanic changes of mesotrophic lake (East Poland). Teka Komisji Ochrony i Kształtowania Środowiska Przyrodniczego. T. 14 p. 103–111.
• SENDER J., MAŚLANKO W. 2013. Long- and short-term changes of the structure of macrophytes in lake Piaseczno in relation to land use in the Łęczna-Włodawa Lakeland (Poland). Transylvanian Review of Systematical and Ecological Research. Vol. 15(2) p. 101–110. DOI 10.2478/trser-2013-0022.
• SENETRA A., DYNOWSKI P., CIEŚLAK I., ŹRÓBEK-SOKOLNIK A. 2020. Impact of hiking tourism on the ecological status of alpine lakes – A case study of the valley of Dolina Pięciu Stawów Polskich in the Tatra Mountains. Sustanability. Vol. 12, 2963. DOI 10.3390/su1272963.
• SERAFIN A. 2004. Wpływ wieloletnich zmian środowiska przyrodniczego zlewni na status limnologiczny jeziora Piaseczno [Influence of many years of changes in the catchment's natural environment on the limnological status of Lake Piaseczno]. PhD Thesis. University of Life Science in Lublin pp. 173.
• SERAFIN A. 2009. Phytoplankton productivity in littoral adjacent to peatbog in two limnologically distinct lakes (Łeczyńsko-Włodawskie Lake District). Ecohydrology and Hydrobiology. Vol. 9(2–4) p. 201–207. DOI 10.2478/v10104-010-0002-3.
• SERAFIN A., BANACH B., SZCZUROWSKA A., CZERNAŚ K. 2014a. Estimation of potential loads of contaminants generated by beach tourism on lake Zagłębocze in two summer seasons, 2008 and 2010. Teka Komisji Ochrony i Kształtowania Środowiska Przyrodniczego. T. 11(5) p. 180–189.
• SERAFIN A., CZERNAŚ K. 2003. Sezonowe zmiany produkcji pierwotnej i koncentracji chlorofilu-a glonów śródjezierza i strefy przybrzeżnej mezotroficznego jeziora Piaseczno w latach 2001–2002 [Seasonal changes of the algal primary production and the chlorophylla concentrations of the mesotrophic Piaseczno lake's pelagial and coastal zone in 2001–2002]. Acta Agrophysica. Vol. 1 (3) p. 521–527.
• SERAFIN A., POGORZELEC M., CZERNAŚ K. 2014b. Estimation of potential load of eutrophicating compounds of recreational origin penetrating into the mesotrophic lake Piaseczno and of the tourist capacity of the lake in the summer seasons of 2008 and 2010. Teka Komisji Ochrony i Kształtowania Środowiska Przyrodniczego. T. 11(5) p. 190–200.
• SERAFIN A., SENDER J., BRONOWICKA-MIELNICZUK U. 2019. Potential of shrubs, shore vegetation and macrophytes of a lake to function as a phytogeochemical barrier against biogenic substances of various origin. Water. Vol. 11(2). DOI 10.3390/w11020290.
• SHORTREED K.S., STOCKNER J.G. 1990. Effect of nutrient additions on lower trophic levels of an oligotrophic lake with a seasonal deep chlorophyll maximum. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. Vol. 47 p. 148–153.
• SMITH V.H. 1986. Light and nutrient effects on the relative biomass of blue-green algae in lake phytoplankton. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. Vol. 43 p. 148–153. DOI 10.1139/f86-016.
• SOSZKA H. 2010. Założenia projektu dotyczącego ograniczeń w korzystaniu z wód jezior i użytkowaniu ich zlewni. W: Ochrona i rekultywacja jezior [Assumptions of the project concerning limitations in the use of lake waters and the use of their catchment areas. In: Protection and rehabilitation of lakes]. Ed. R. Wiśniewski. Toruń. Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych Oddział w Toruniu p. 115–127.
• STRICKLAND J.D.H. 1960. Measuring the production of marine phytoplankton. Bulletin – Fisheries Research Board of Canada. Vol. 122. ISSN 0068-7537 pp. 172.
• SUN Q., LIU Z. 2020. Impact of tourism activities on water pollution in the West Lake Basin (Hangzhou, China). Open Geosciences. Vol. 12(1) p. 1302–1308. DOI 10.1515/geo-2020-0119.
• SZYPER H., ZANIEWSKA H. 1984. Zagospodarowanie turystyczne na obszarach pojeziernych. W: Ochrona jezior [Tourist development in the lakeside areas. In: Lake protection]. Ser. Ochrona Środowiska Naturalnego. Ed. K. Cichomska-Sikorska. Warszawa. Wydaw. Epoka p. 75–104.
• TRAN N., LAN N-T., THAI N-D., DANG M., DINH T. 2007. Tourism carrying capacity assessment for Phong Nha-Ke Bang and Dong Hoi, Quang Binh Province. VNU Journal of Science, Earth Sciences. Vol. 23 p. 80–87.
• VOLLENWEIDER R.A. 1971. Water management research: Scientific fundamentals of the eutrophication of lakes and flowing waters, with particular reference to nitrogen and phosphorus as factors in eutrophication. Paris Organisation for Economic Cooperation and Development. Report. No. DAS/CSI/68.27 pp. 159.
• VOLLENWEIDER R.A. (ed.) 1969. A manual methods for measuring primary production in aquatic environments. IBP Handbook. No. 12. Oxford. Blackwell Sci. Publ. pp. 213. DOI 10.4319/lo.1970.15.1.0168a.
• WETZEL R.G. 2001. Limnology. Lake and river ecosystems. San Diego. Academic Press. ISBN 978-0-12-744760-5 pp. 1014.
• WILGAT T., MICHALCZYK Z., TURCZYŃSKI M., WOJCIECHOWSKI K.H. 1991. Jeziora łęczyńsko-włodawskie [Łęczyńsko-Włodawskie lakes]. Studia Ośrodka Dokumentacji Fizjograficznej. Vol. 19 p. 23–140.
• WOJCIECHOWSKI I. 1976. Wpływ zlewni na eutrofizację a-mezotroficznego jeziora Piaseczno i na deeutrofizację stawowego jeziora Bikcze [Influence of the drainage basin on the eutrophication of the a-mesotrophic Lake Piaseczno and de-eutrophication of the pond Lake Bikcze]. Acta Hydrologica. Vol. 18(1) p. 23–52.
• WOJCIECHOWSKI I., CZERNAŚ K., KRUPA D. 1995. Biotyczne walory jezior Poleskiego Parku Narodowego i jego otuliny i ich uwarunkowania. W: Ochrona ekosystemów wodnych w Poleskim Parku Narodowym i jego otulinie [Biotic values of the lakes of the Poleski National Park and its buffer zone and their conditions. In: Protection of aquatic ecosystems in the Poleski National Parkand its buffer zone]. Ed. S. Radwan. Lublin. TWWP, AR Lublin p. 38–45.
• ZENG C. Q., XIE T., WANG C., ZHANG X., DONG L., GUAN K., LI D. 2017. Stochastic ecological kinetics of ragtime shifts in a time-delayed lake eutrophication ecosystem. Ecosphere. Vol. 8(6). DOI 10.1002/ecs2.1805.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).