Hydrological conditions of peatland formation based on a dynamic curve of a biogenic sediments sequence – a new proposal

• Autorzy: Lipka K. , Zając E.

Identyfikatory

DOI

10.2478/jwld-2018-0027

Warianty tytułu

PL

Warunki hydrologiczne powstawania torfowisk na podstawie krzywej dynamicznej sekwencji osadów biogenicznych – nowa propozycja

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to propose a so called dynamic curve for identification of hydrological conditions of peatland formation. This method facilitates interpretation of accumulation processes based on sequence of biogenic sediments depending on variable hydrological conditions. Eleven types of hydrological conditions (HC) were distinguished and characterized with reference to ecohydrological interrelations governing the formation of peatlands. Each HC type was associated with specific peat type and species rendered in a classification for Central Europe. When employing a synthetic description of the identified HCs, it is possible to use the dynamic curve to provide a graphical representation of a hydration status for a geological profile and a general interpretation of the course of changes in water conditions during peatland development. The discussed method is somewhat simplified but it can be used for general interpretation of hydrological conditions of peatland development and would not require some highly specialized analyses. Such an approach may prove sufficient, particularly in engineering practice.

PL

Celem pracy było przedstawienie propozycji wykorzystania tzw. krzywej dynamicznej do określenia warunków hydrologicznych powstawania torfowisk. Posługując się proponowaną metodą, można w prosty sposób zinterpretować przebieg procesu akumulacji na podstawie sekwencji osadów biogenicznych w zależności od zmieniających się warunków hydrologicznych. Mając na uwadze ekohydrologiczne zależności skutkujące powstawaniem torfowisk, wyróżniono i opisano jedenaście typów warunków hydrologicznych (HC), którym przyporządkowano określone gatunki torfu ujęte w klasyfikacji opracowanej dla obszaru środkowej Europy. Posługując się syntetycznym opisem wydzielonych HC, można, za pomocą krzywej dynamicznej, graficznie zilustrować stan uwodnienia profilu geologicznego oraz zinterpretować przebieg zmian stosunków wodnych w trakcie formowania się torfowiska. Zaproponowana metoda stanowi pewne uproszczenie, niemniej może być stosowana do ogólnej interpretacji warunków hydrologicznych powstawania złóż torfowych z pominięciem niektórych, wysoce specjalistycznych badań. Takie podejście może okazać się wystarczające zwłaszcza w praktyce inżynierskiej.

Słowa kluczowe

EN

biogenic sediments sequence; dynamic curve; peatland geology; peatland hydrology; plant macrofossils

PL

geologia torfowisk; hydrologia torfowisk; krzywa dynamiczna; sekwencja osadów biogenicznych; szczątki roślinne

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 37
• Strony: 75--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 64 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lipka K.

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, Department of Land Reclamation and Environmental Development, al. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków, Poland

autor

Zając E.

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, Department of Land Reclamation and Environmental Development, al. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• ALEXANDROWICZ S.W. 1978. Krzywa dynamiczna profilu litostratygraficznego [Dynamic curve of a lithostratigraphic profile]. Manuscript. Kraków. Instytut Geologii i Surowców Mineralnych AGH.
• ANDERSSON S., SCHONING K. 2010. Surface wetness and mire development during the late Holocene in central Sweden. Boreas. Vol. 39 p. 749–760.
• BARBER K. 1993. Peatlands as scientific archives of past biodiversity. Biodiversity and Conservation. Vol. 2. Iss. 5 p. 474–489.
• CHAMBERS F.M., CHARMAN D.J. 2004. Holocene environmental change: Contributions from the peatland archive. The Holocene. Vol. 14. Iss. 1 p. 1–6.
• CHARMAN D.J., BLUNDELL A., CHIVERRELL R.C., HENDON D., LANGDON P.G. 2006. Compilation of non-annually resolved Holocene proxy climate records: stacked Holocene peatland palaeo-water table reconstructions from northern Britain. Quaternary Science Reviews. Vol. 25 p. 336–350.
• DAMMAN A.W., FRENCH T.W. 1987. The ecology of peat bogs in the glaciated northeastern United States: A community profile. U.S. Fish and Wildlife Service, Washington, DC, USA. Biological Report 85 (7.16) pp. 100.
• DEMBEK W., OŚWIT J. 1992. Rozpoznawanie warunków hydrologicznego zasilania siedlisk mokradłowych. W: Hydrologiczne siedliska wilgotnościowe [Recognizing of hydrological supply of wetlands. In: Hydrologenic habitats]. Biblioteczka Wiadomości IMUZ. Nr 79 p. 15–38.
• DEMBEK W., PIÓRKOWSKI H., RYCHARSKI M. 2000. Mokradła na tle regionalizacji fizyczno-geograficznej Polski [Wetlands in the context of physical and geographical regionalization of Poland]. Biblioteczka Wiadomości IMUZ. Nr 97. ISSN 0519-7864 pp. 135.
• EDVARDSSON J., LINDERSON H., RUNDGREN M., HAMMARLUND D. 2012. Holocene peatland development and hydrological variability inferred from bog-pine dendrochronology and peat stratigraphy – a case study from southern Sweden. Journal of Quaternary Science. Vol. 27. Iss. 6 p. 553–563.
• GAŁKA M., TOBOLSKI K., LAMENTOWICZ Ł., ERSEK V., JASSEY V.E.J., VAN DER KNAAP W.O., LAMENTOWICZ M. 2017. Unveiling exceptional Baltic bog ecohydrology, autogenic succession and climate change during the last 2000 years in CE Europe using replicate cores, multiproxy data and functional traits of testate amoebae. Quaternary Science Reviews. Vol. 156 p. 90–106.
• GUNNARSON B.E., BORGMARK A., WASTEGAÅRD S. 2003. Holocene humidity fluctuations in Sweden inferred from dendrochronology and peat stratigraphy. Boreas. Vol. 32 p. 347–360.
• HUGHES P.D.M., BARBER K.E. 2003. Mire development across the fen-bog transition on the Teifi floodplain at Tregaron Bog, Ceredigion, Wales, and a comparison with 13 other raised bogs. Journal of Ecology. Vol. 91. Iss. 2 p. 253–264.
• ILNICKI P. 1996. Wetlands in the Poznan region of Poland. Proccedings of 10th International Peat Congress. Ed. G.W. Luttig. Bremen, 27.05–02.06.1996. Vol. 2 p. 488–496.
• ILNICKI P. 2002. Torfowiska i torf [Peatlands and peat]. Poznań. Wydaw. AR. ISBN 83-7160-243-X pp. 606.
• KAC N.J., KAC S.W., SKOBEEVA E. 1977. Atlas rastitel’nych ostatkov v torfach [Atlas of plant remains in peats]. Moskva. Nedra pp. 371.
• KONDRACKI J. 2011. Geografia regionalna Polski [Regional geography of Poland]. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 9788301160227 pp. 468.
• KOWALEWSKI G., ŻUREK S. 2011. Geology and developmental pathways of sphagnum peatland-lake ecosystems in Eastern Pomerania. Studia Quaternaria. Vol. 28 p. 41–52.
• KULCZYŃSKI S. 1939–1940. Torfowiska Polesia [Peatlands of Polesie]. T. 1, 2. Kraków. Księg. Gebethnera i Wolfa pp. 777.
• KULCZYŃSKI S. 1949. Peat bogs of Polesie. Mémoires de l’Académie Polonaise des Sciences et des Lettres, Classe des Sciences Mathématiques et Naturelles. Séries B: Sciences Naturelles 15 pp. 359.
• LAMENTOWICZ M., MILECKA K., GAŁKA M., CEDRO A., PAWLYTA J., PIOTROWSKA N., LAMENTOWICZ Ł., VAN DER KNAAP W.O. 2009. Climate and human induced hydrological change since AD 800 in an ombrotrophic mire in Pomerania (N Poland) tracked by testate amoebae, macro-fossils, pollen and tree rings of pine. Boreas. Vol. 38. Iss. 2 p. 214–229.
• LAMENTOWICZ M., TOBOLSKI K., MITCHELL E.A.D. 2007. Palaeoecological evidence for anthropogenic acidification of a kettlehole peatland in northern Poland. The Holocene. Vol. 17. Iss. 8 p. 1185–1196.
• LINDSAY R. 2016. Peatland classification. In: The wetland book. Eds. C.M. Finlayson, M. Everard, K. Irvine, R. McInnes, B. Middleton, A. van Dam, N.C. Davidson. Springer p. 1–14.
• LIPKA K. 1973. Torfowiska Puszczy Niepołomickiej [Peatbogs of forest Puszcza Niepołomicka]. Zeszyty Naukowe AR w Krakowie. Ser. Melioracje. Nr 79. Z. 6 p. 101–120.
• LIPKA K. 1984. Charakterystyka torfowisk i złóż torfowych w Makroregionie Środkowowschodnim. W: Surowce mineralne środkowo-wschodniej Polski [Characteristics of peatlands and peat deposits in Middle Eastern Macroregion. In: Mineral raw materials of Central and Eastern Poland]. Ed. S. Kozłowski. Warszawa. Wydaw. Geologiczne p. 69–83.
• LIPKA K. 1989. Torfowisko „Wielkie Błoto” w Puszczy Niepołomickiej. W: Przewodnik 60. Zjazdu Polskiego Towarzystwa Geologicznego [„Wielkie Błoto” peatland in the Niepołomice Forest. In: Guide to the 60th Congress of the Polish Geological Society]. Kraków. Wydaw. AGH p. 143–146.
• LIPKA K. 1995. Stratygrafia torfowisk w Bieszczadach Zachodnich. W: Torfoznawstwo w badaniach naukowych i praktyce [Stratigraphy of peatlands in the Western Bieszczady Mountains. In: Peat science in research and practice]. Falenty. Wydaw. IMUZ. Materiały Seminaryjne. Nr 34 p. 89–102.
• LIPKA K. 2000. Torfowiska w dorzeczu Wisły jako element środowiska przyrodniczego [Peat bogs in the Wisła River basin as an element of the natural environment]. Zeszyty Naukowe AR w Krakowie. Ser. Rozprawy. Z. 255 pp. 148.
• LIPKA K., FRANKIEWICZ J.K. 1981. Torfowiska w dolnie rzeki Ilanki (woj. zielonogórskie) [Peatbogs in the Valley of the River Ilanka (Province of Zielona Góra)]. Zeszyty Naukowe AGH w Krakowie. Ser. Geologia. T. 6. Z. 4 p. 83–98.
• LIPKA K., GODZIEMBA-CZYŻ W. 1970. Torfowiska i młaki zlewni potoku Wołosatka w Bieszczadach Zachodnich [The peat-bogs and swamps in the watershed of stream Wołosatka (Western Bieszczady Mts)]. Zeszyty Naukowe WSR w Krakowie. Ser. Melioracje. Z. 4 p. 3–26.
• LIPKA K., MAŚLANKA K., URBANOWICZ A. 1977. Przyczyny złego stanu zmeliorowanej łąki torfowej na przykładzie obiektu Błonie w woj. kieleckim [Causes of bad condition of drained peat grassland on the example of Błonie in Kielce Provence]. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie. Nr 8–9 p. 219–221.
• LIPKA K., ZAJĄC E. 2014. Stratygrafia torfowisk Kotliny Orawsko-Nowotarskiej [Stratigraphy of peatlands in the Orawa-Nowy Targ Basin]. Kraków. Wydaw. Art-Tekst. ISBN 9788377831045 pp. 133.
• LIPKA K., ZAJĄC E., ZARZYCKI J. 2006. Course of plant succession in the post-harvested and post-fire areas of the Wielkie Błoto fen in the Niepołomicka Primeval Forest. Acta Agrophysica. Vol. 7. Nr 2 p. 433–438.
• ŁAJCZAK A. 2013. Role of land relief and structure in the formation of peat bogs in mountain areas, as exemplified by the Polish Carpathians. Landform Analysis. Vol. 22 p. 61–73.
• MAREK S. 1965. Biologia i stratygrafia torfowisk olszynowych w Polsce [Biology and stratigraphy of alder mires in Poland]. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. Z. 57 p. 5–304.
• MAUQUOY D., VAN GEEL, B. 2007. Mire and peat macros. In: Encyclopedia of Quaternary Science. Ed. S.A. Elias. Amsterdam. Elsevier B.V. p. 2315–2336.
• MAUQUOY D., YELOFF D., VAN GEEL B., CHARMAN D.J., BLUNDELL A. 2008. Two decadally resolved records from north-west European peat bogs show rapid climate changes associated with solar variability during the midlate Holocene. Journal of Quaternary Science. Vol. 23. Iss. 8 p. 745–763.
• MIZERSKI W., SYLWESTRZAK H. 2002. Słownik geologiczny [Geological dictionary]. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 8301137819 pp. 244.
• MORRIS P.J., BELYEA L.R., BAIRD A.J. 2011. Ecohydrological feedbacks in peatland development: a theoretical modelling study. Journal of Ecology. Vol. 99. Iss. 5 p. 1190–1201.
• MR 1959. Tymczasowa instrukcja w sprawie wstępnych badań torfowisk [Temporary instructions for preliminary study of peatlands]. Warszawa. Ministerstwo Rolnictwa, Departament Wodnych Melioracji. Manuscript.
• OKRUSZKO H. 1983. Zróżnicowanie warunków hydrologicznych mokradeł w aspekcie ich melioracji [Diversification of hydrological conditions of wetlands in the aspect of their drainage]. Wiadomości IMUZ. T. 15. Z. 1 p. 13–31.
• OKRUSZKO H. 1992. Siedliska hydrogeniczne, ich specyfika i zróżnicowanie [Hydrogenic habitats, their specificity and diversity]. Biblioteczka Wiadomości IMUZ. Nr 79 p. 5–14.
• OKRUSZKO H., DEMBEK W., OŚWIECIMSKA-PIASKO Z. 2001. Geomorfologia a mokradła jako problem naukowy [Geomorphology and wetlands as scientific problem]. WodaŚrodowisko-Obszary Wiejskie. T. 1. Z. 3 p. 17–21.
• OKRUSZKO H., OŚWIT J. 1991. Hydrologiczny podział torfowisk w ujęciu Kulczyńskiego [Hydrological division on of peatlands in terms of Kulczyński]. Biuletyn Torf. Nr 1/2/107/108 p. 3–8.
• OŚWIT J. 1975. Układy glebowo-stratygraficzne torfowisk jako wynik sukcesji i warunków hydrologicznych [Stratigraphic arrangement of of peat soil profiles in consequence of plant succesion and hydrological condistions]. Roczniki Nauk Rolniczych. Ser. F. T. 79. Z. 1 p. 151–162.
• OŚWIT J. 1977. Naturalne siedliska torfowe jako podstawa wyróżniania jednostek przyrodniczych [Natural peat habitats as the basis for distinguishing natural units]. Roczniki Nauk Rolniczych. Ser. F. T. 1. Z. 3 p. 29–50.
• OŚWIT J., DEMBEK W. 2001. Geomorfologiczno-hydrologiczne uwarunkowania rozwoju mokradeł na przykładzie torfowiska Całowanie w dolinie środkowej Wisły [Geomorphological-hydrologiacal conditions of wetlands development on the example of the Całowanie peatland in the Middle Wisła Valley]. Woda-Środowisko- Obszary Wiejskie. T. 1. Z. 3 p. 119–134.
• PN-G-0459 1997. Torfy i wyroby z torfu. Oznaczanie stopnia rozkładu [Peat and peat production. Determination of degree of decomposition]. Polski Komitet Normalizacyjny pp. 9.
• SILLASOO Ü., VÄLIRANTA M., TUITTILA E.-S. 2011. Fire history and vegetation recovery in two raised bogs at the Baltic Sea. Journal of Vegetation Science. Vol. 22. Iss. 6 p. 1084–1093.
• STIVRINS N., OZOLA I., GAŁKA M., KUSKE E., ALLIKSAAR T., ANDERSEN T.J., LAMENTOWICZ M., WULF S., REITALU T. 2017. Drivers of peat accumulation rate in a raised bog: impact of drainage, climate, and local vegetation composition. Mires and Peat. Vol. 19 p. 1–19.
• SWINDLES G.T., MORRIS P.J., BAIRD A.J., BLAAUW M., PLUNKETT G. 2012. Ecohydrological feedbacks confound peat-based climate reconstructions. Geophysical Research Letters. Vol. 39. Iss. 12 L11401.
• TOBOLSKI K. 2000. Przewodnik do oznaczania torfów i osadów jeziornych [A guide for the determination of peat and lake sediments]. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 83-01-13215-9 pp. 508.
• TOBOLSKI K. 2003. Torfowiska na przykładzie Ziemi Świeckiej [Peatlands of on the example Świecie Region]. Świecie. Towarzystwo Przyjaciół Dolnej Wisły. ISBN 83-919299-1-4 pp. 255.
• TOBOLSKI K. 2004. Kryterium geologiczne w badaniach zbiorników akumulacji biogenicznej [Geological criteria in the studies of biogenic accumulation basins]. Kieleckie Towarzystwo Naukowe, Regionalny Monitoring Środowiska Przyrodniczego. Nr 5 p. 119–126.
• TOŁPA S., JASNOWSKI M., PAŁCZYŃSKI A. 1971. New classification of peats based on phytosociological methods. Bulletin International Peat Society. Vol. 2 p. 9–14.
• TOŁPA S., JASNOWSKI M., PAŁCZYŃSKI A. 1967. System der genetischen Klassifizierung der Torfe Mitteleuropas [The peat genetic classification system in Central Europe]. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. Nr 76 p. 9–99.
• TUITTILA E.-S., VÄLIRANTA M., LAINE J., KORHOLA A. 2007. Quantifying patterns and controls of mire vegetation succession in a southern boreal bog in Finland using partial ordinations. Journal of Vegetation Science. Vol. 18. Iss. 6 p. 891–902.
• URBAN D., TOKARZ E. 2014. Development of plant communities in the uroczysko jęzor peatbog indicated by analysis of macrofossil plant remains. Teka Komisji Ochrony Kształtowania Środowiska Przyrodniczego O.L. PAN. Nr 11 p. 236–248.
• VÄLIRANTA M., BLUNDELL A., CHARMAN D.J., KAROFELD E., KORHOLA A., SILLASOO Ü.-S., TUITTILA E.-S. 2012. Reconstructing peatland water tables using transfer functions for plant macrofossils and testate amoebae: a methodological comparison. Quaternary International. Vol. 268. Iss. 3 p. 34–43.
• VAN DER KNAAP W.O., LAMENTOWICZ M., VAN LEEUWEN J.F.N., HANGARTNER S., LEUENBERGER M., MAUQUOY D., GOSLAR T., MITCHELL E.A.D., LAMENTOWICZ Ł., KAMENIK C. 2011. A multi-proxy, high-resolution record of peatland development and its drivers during the last millennium from the subalpine Swiss Alps. Quarternary Science Reviews. Vol. 30. Iss. 23–24 p. 3467–3480.
• VITT D.H. 2006. Functional characteristics and indicators of boreal peatlands. In: Boreal peatland ecosystems. Eds. R.K. Wieder, D.H. Vitt. Ecological Studies. Vol. 188 p. 9–22.
• WHEELER B.D., PROCTOR M.C.F. 2000. Ecological gradients, subdivisions and terminology of north-west European mires. Journal of Ecology. Vol. 88 p. 187–203.
• WOŚ A. 2010. Klimat Polski w drugiej połowie XX wieku [Climate of Poland in the second half of the 20th century]. Poznań. Wydaw. Nauk. UAM. ISBN 978-83-232-218-7 pp. 489.
• ŻUREK S. 1987. Złoża torfowe Polski na tle stref torfowych Europy [The peat deposits of Poland against the peat zones of Europe]. Dokumentacja Geograficzna IGiPZ PAN. Z. 4 pp. 84.
• ŻUREK S. 1993. Zmiany paleohydrologiczne w mokradłach [Palaeohydrological changes in the wetlands]. Przegląd Geograficzny. T. 64. Z. 1–2 p. 75–95.