Wpływ globalnego ocieplenia na hydrodynamikę i biologię Wielkich Jezior Mazurskich (WJM) - homotermia wiosenna i jej skutki

• Autorzy: Siuda Waldemar , Kiersztyn Bartosz , Grabowska-Gruca Karolina

Warianty tytułu

EN

The impact of global warming on the hydrodynamics and biology of the Great Masurian Lakes (GML) spring homothermy and its effects

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ekosystemy wodne są czułymi detektorami globalnego ocieplenia oraz towarzyszących mu zmian klimatycznych. Wzrost temperatury wpływa bezpośrednio zarówno na hydrodynamikę zbiorników wodnych jak i na bytujące w nich mikrobiocenozy, powodując kompleksowe i wielopłaszczyznowe zmiany w ich strukturze gatunkowej, aktywności fizjologicznej i wzajemnych relacjach. Prowadzi to do zmian i zaburzeń w funkcjonowaniu ogniw, łańcuchów i sieci troficznych, a w konsekwencji w przepływie materii i energii przez ekosystemy wodne. Okres wiosennego mieszania się wód (homotermii wiosennej) jest szczególnie istotny dla jezior dimiktycznych. Warunkuje on bowiem ich funkcjonowanie w okresie letnim. W artykule wykazano, że w latach 2000 - 2022 w głębokich jeziorach centralnej i południowej części Systemu Wielkich Jezior Mazurskich okres ten ulegał systematycznemu wydłużaniu. W położonym na północnym krańcu Systemu Jeż. Przystań tendencja ta była widoczna lecz słabiej zaznaczona. Jako, że w stosunkowo krótkich odcinkach czasowych efekty długookresowych zmian klimatycznych są skutecznie „maskowane" przez czynniki pogodowe określenie ich wpływu na fizyko-chemię. i biologię WJM jest trudne. Pomimo to w artykule przedyskutowano również potencjalne konsekwencje tego zjawiska: jego wpływ na hydrodynamikę wód jeziornych, parametry fizyko-chemiczne wody, mikroplankton jeziorny oraz łańcuchy i sieci troficzne. Jeziora Systemu WJM stanowią około 18% zasobów wód powierzchniowych Polski. Dlatego też choć tezy sformułowane przez autorów, skonfrontowane ze skutkami opisywanymi w dostępnej literaturze mogą skłaniać do polemiki to zainicjowanie dyskusji dotyczącej tego tematu wydaje się autorom ważne. Płynące z niej wnioski pozwolą bowiem na przygotowanie się na nadchodzące zmiany, zminimalizowanie ich niekorzystnego wpływu na System WJM a być może również na opracowanie sposobów wykorzystania ich skutków pozytywnych w biotechnologiach środowiskowych stosowanych dla rekultywacji i rewitalizacji głębokich zbiorników wodnych.

EN

Aquatic ecosystems are sensitive detectors of global warming and accompanying effects of climate change. Increasing temperatures directly affect both the hydrodynamics of water bodies and the microbiocenoses that reside in them, causing complex and multifaceted changes in their species structure, physiological activity and interspecies interactions. This leads to changes and disturbances In the functioning of food links, chains and webs, and consequently the flow of matter and energy through aquatic ecosystems. The period of spring mixing of waters (spring homothermy) is particularly important for dimictic lakes. This is because it determines their functioning during summer period. The article shows that in the years 2000-2022 in the deep lake sof the central and southern part of the Great Masurian Lakes System, period of water mixing was systematically extended. In Lake Przystań, located at the northern edge of the System, this trend was also evident but much less pronounced. As the effects of long-term climate change are effectively "masked" by weather factors over relatively short time scales, deter-mining their impact on the physico-chemistry and biology of the WJM is difficult. Despite this, the article also discusses the potential consequences of this phenomenon: its impact on lake water hydrodynamics, water physico-chemical parameters, lake microplankton as well as on food chains and webs . The lakes of the WJM System account for about 18% of Poland's surface water resources. Therefore, although the theses formulated by the authors, confronted with ones described in the available literature, may be debatable, it seems important for the authors to initiate a discussion on this topic. This is because the conclusions drawn from it will allow to prepare for the coming changes, minimize their adverse effects on the WJM System and perhaps develop ways to use their positive effects in environmental biotechnologies applied to the reclamation and revitalization of deep water reservoirs.

Słowa kluczowe

PL

globalne ocieplenie; zmiany klimatyczne; jeziora; konsekwencje homotermii wiosenne; chemizm wód; biocenozy jeziorne; sieci troficzne

EN

global warming; climate change; lakes; spring homothemy consequences; water chemistry; lake biocenoses; food webs

• Wydawca: Wydawnictwo 2K TECHNOLOGIE s.c.
• Czasopismo: Technologia Wody
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 1 (83)
• Strony: 10--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys.

Twórcy

autor

Siuda Waldemar

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Biologii Funkcjonalnej i Ekologii oraz Centrum Badań Biologiczno-Chemicznych

autor

Kiersztyn Bartosz

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Biologii Funkcjonalnej i Ekologii oraz Centrum Badań Biologiczno-Chemicznych

autor

Grabowska-Gruca Karolina

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Biologii, Instytut Biologii Ewolucyjnej

Bibliografia

• [1] Adrian R., O'Reilly C. M., Zagarese H., Baines S.B., Hessen D.O., Kell W,, Livingstone D.M., Sommaruga R. ,Straile O., Van Donk E. ,Weyhmeyer G.A., Winder M., 2009: Lakes as sentinels of climate change. Limnol. Oceanogr. 54 (6), 2283-2297. Doi: 10.4319/1 o.2009.54.6_pai 2.2283.
• [2] Bootsma H.A, Hecky R.E., Johnson T.C., Hedy J- Kling H.J., Mwita J., 20003: Inputs, Outputs, and Internal Cycling of Silica in a Large, Tropical Lake Journal of Great Lakes Research Vol. 29, Suppl. 2. 121-138. https://doi.org/10.1016/S03801330903)70543-7.
• [3] Cermeño P., Lee J.B., Wyman K., Schofield O. Falkowski P.G., 2011: Competitive dynamics in two species of marine phytoplankton under no equilibrium conditions. Mar. Eco. Prog. Ser. 429, 19-28.
• [4] Falkowski P.G., 2014: Biogeochemistry. W: Holland H.D., Turekian K, (red); Treatise on Geochemistry, Vol. 10, 2014 (Second Edition), https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/silic-acid.
• [5] Karl D.M., 2014: Global Warming: oceans hide the heat. Great Moments in Science Podcast. https://www.abc.net.au/science/artidf 2014/09/30/4097388.htm.
• [6] Kiran M.T, Bhaskar M.V, Tiwari A., 2015: Phytoremediation of Eurotropic Lakes Using Diatom Algae [Internet]. Lake Sciences and Climate Change In Tech; 2016. http://dx.doi,org/10.5772/64111.
• [71 Klawonn l., Van den Wyngaert S., Parada A,E., Dekas A.E., 2021: Characterizing the "fungal shunt": Parasitic fungi on diatoms affect carbon flow and bacterial communities in aquatic microbial food webs. PNAS 118(23) https://doi.org/10.1073/pnas.2102225118.
• [8] Neale P.J., Heaney l., George H. M. Jaworski G.H.M., 1991: Responses high irradiance contribute to the decline of the spring diatom maximum Limnol. Oceanogr., 36(4), 761-768.
• [9] Nelson D.M,, Tréguer, P., Brzezinski M.A., Leynaert A., Quégumer B., 1995: Production and dissolution of biogenic silica in the ocean: revised global estimates, comparison with regional data and relationship to bigenic sedimentation. Global Bitogeochem. Cy., 9: 359-72.
• [10] Ostrovsky l,. Yacobi Y.Z., Walline P., Kalikhman L, 1996: Seiche-induced mixing: Its impact on lake productivity. Limnol. Oceanogr. 41(2) 323-332.
• [11] Padisák, J., Scheffler, W., Sipos, C., Kasprzak, P., Koschel, R., Krienitz, L., 2003: Spatial and temporal pattern of development and decline of thr spring diatom populations id Lake Stechlin in 1999. Archiv für Hydrologie Beiheft Advances in Limnology 58, 135 -155.
• [12] Passow U,, French M.A., Robert M., 2000: Biological controls on dissolution of diatom frustules during their descent to the deep ocean: Le sons learned from controlled laboratory experiments. Deep Sea Rei Part I: Oceanographic Research Papers. Deep Sea Res 58(12) 1147-1157.
• [13] Peeters F,, Straile D., Lorke A,, Ollinger D., 2007: Turbulent mixing and phytoplankton spring bloom development in a deep lake. Limnol Oceanogr. 51, 286-298.
• [14] Råman Vinnå, L, Medhaug, l., Schmid, M., Bouffard D., 2021: The vulne-rability of lakes to climate change a long an altitudinal gradient. Commun. Earth Environ 2(35). https://doi.org/10.1038/s43247-021-00106-w.
• [15] Schelske C.L, Stoermer E.F., 1971: Eutrophication, silica depletion, and predicted changes in algal quality in Lake Michigan. Science 173(3995), 423-424. doi: 10.1126/SCience.173.3995.423.
• [16] Shatwell, I, Thiery W., Kirillin G,, 2019: Future projections of temperature and mixing regime of European temperate lakes. Hydrology and Earth System Sciences 23(3), 1533-1551, DOI=10.5194/hess-23-1533-201.
• [17] Siuda, W., Kaliński, I, Kauppinen, E.S., Chróst R.J., 2014: Eutrofizacja południowej części kompleksu Wielkich Jezior Mazurskich w latach 1977-2011. Technologia Wody 3(35), 48-62.
• [18] Siuda, W., Grabowska, K., Kaliński, T., Kiersztyn, B., Chróst, (U., 2020: Trophic Stale, Eutrophication, and the Threats for Water Quality of the Great Mazurian Lake System. W: Korzeniewska, E., Harnisz, M. (red): Polish River Basins and Lakes -Part l, Ther Handbook of Environmental Chemistry 86, 231 - 257. https//doi.org/10.1007/978-3-030-12123-5_12.
• [19] Van Donk E,. Lingelberg J., 1984: The effect of fungal parasitism on the succession of diatoms in Lake Maarsseveen l (The Netherlands). Freshwater Biol. 13, 241-251. https://doi.org/10.1111/].1365-2427.1983. tb00674,x.
• [20] Weisse T, Müllef H., Pinto-Coelho R.M., Schweizer A., Springmann D., Baldringer G., 1990: Response of the microbial loop to the phytoplankton spring bloom in a large prealpine lake, Lmnol. Oceanogr., 35(4), 781-794.
• [21] Velthuis, M., de Sererpont Domis, L.N., Thijsa Frenkena, Stephan Z., Kazanjian G., Aben R., Hilt S., Kosten S., van Donk E., Van de Waala D.B., 2017: Warming advances top-down control and reduces producer bio-mass m a freshwater plankton community Ecosphere 8(1). https://dol, org/10.1002/ecs2.1651.
• [22] Winder M., Schindler, D., 2004: Climate change uncouples trophic interactions in an aquatic ecosystem. Reports Ecology 85,2100-2106. https://doi.org/10.1890/01-0151.
• [23] Winder, M., Reuter J.E., Schladow G., 2009: Lake warming favours small-sized planktonic diatoms. Proceedings of the Royal Society of London, Series B: Biological Sciences 276:427-435.
• [24] Winder M., Berger S.A., Lewandowska A., Aberle N., Lengfellner K., Sommer U. Diehl S., 2012: Spring phenological responses of marine and freshwater plankton to changing temperature and light conditions. Mar. Biol. 159, 2491-2501, https://doi.org/10.1007/s00227-012-19S4-z.
• [25] Woolway R., Weyhenmeyer G.A., Schmidt M,, Dokulil, M.T., de Eyto E.,Maberly S.C, May L, Merchant Ch. J., 2019: Substantial increase in minimum lake surface temperatures under climate change. Climatic Change 155, 81-94. https://doi.org/10.1007/sl0584-019-02465-v.
• [26] Zhang Y., Peng Ch., Wang Z., Zhang J„ Lijie L. .Huang S., Dunhai L, 2018): The Species-Specific Response s of Freshwater Diatoms lo Elevated Temperatures Are Affected by Interspecific Interactions. Microorganisms 5(3):, 82. https://doi.org/10.3390/miaoorganisms6030082.
• [27] https://pl.wlkipedia.org/wiki/Efekt_cieplarniany
• [28] https://pilchy, biol.uw.edu.pl/en/555-2
• [29] https://danepublicjne,imgw.pl/data/dane_pomiarowo_obserwacyjne/dane_hydrologiczne/dobowe
• [30] https://meteomodel.pl/dane/histofyczne-dane-pomiarowe/?data-=2020-04-30&rodzaj=st&imgwid=353200272&dni=100&ord=desc
• [31] http://www.waterontheweb.org/under/lakeecology/14_algalsuccession.html B. [32] https://ios.edu.pl/wp-content/uploads/2022/12/raport-skrocony-260121.pdf

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).