ΤΡΟΦΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΛΙΜΝΩΝ ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ(TROPHIC STATE) Trophy) ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΣΜΟΣ (Trophy ΤΩΝ ΛΙΜΝΩΝ ΤΡΟΦΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ (TROPHIC STATE) χρησιμοποιείται για να περιγράψει το βαθμό παραγωγικότητας μιας λίμνης. Παραγωγικότητα (Productivity): πρωτογενής παραγωγικότητα φυτών και φυτοπλαγκτού εκτιμάται από τη μεταβολή της βιομάζας μέσα στον χρόνο. δευτερογενής παραγωγικότητα των ζώων βασίζεται στην εκτίμηση του αριθμού, της βιομάζας και του ρυθμού αύξησης. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 1
Ευτροφισμός: βιολογικά αποτελέσματα της αύξησης των συγκεντρώσεων των θρεπτικών κυρίως αζώτου & φωσφόρου αλλά & άλλων όπως πυριτίου, καλίου, ασβεστίου, σιδήρου ή μαγγανίου- στα υδάτινα οικοσυστήματα. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ ΡΟΜΗ Weber (1907): eutrophe περιγραφή των τροφικών συνθηκών που καθορίζουν τη σύνθεση των φυτικών κοινοτήτων στους τυρφώνων (Raised peat bogs). Naumann (1919): λίμνες γλυκού νερού με μικρές, μέσες ή υψηλές συγκεντρώσεις αζώτου, φωσφόρου, ασβεστίου επίδραση στο φυτοπλαγκτό διαφάνεια της λίμνης Eutrophe: πιο θολή, πυκνή αύξηση φυτοπλαγκτού Mesotrophe: ενδιάμεση των δύο Oligotrophe: καθαρή, γαλάζια, λίγο πλαγκτό ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 2
Teiling (1916): κυριαρχία των ειδών του φυτοπλαγκτού. μεγάλου βάθους λίμνες (υψίπεδα Αγγλίας-Σκανδιναυίας Σκανδιναυίας) κυριαρχία χλωροφυκών & αβαθείς λίμνες της Βαλτικής κυριαρχία κυανοβακτηρίων. Thienemann (1918): εποχιακή κατανομή του οξυγόνου & διαφορές στην βενθική πανίδα. Βαθιές μη παραγωγικές λίμνες τα νερά του πυθμένα δεν παρουσιάζουν έλλειψη οξυγόνου κατά τους καλοκαιρινούς μήνες ποικίλη πανίδα. Αβαθείς λίμνες μεγάλη παραγωγή οργανικού υλικού κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού έλλειψη οξυγόνου κοντά στον πυθμένα. Η πανίδα με λίγα χαρακτηριστικά είδη ανθεκτικά σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου. Pearsall (1921,1932): είδη των μακροφύτων και του φυτοπλαγκτού evolved & unevolved -πλήρη αντιστοιχία- - eutrophic & oligotrophic κοινωνίες των φυτών με τα χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής έκταση της διάβρωσης στη λεκάνη απορροής ως αποτέλεσμα τη μεταφορά λάσπης και θρεπτικών μέσα στη λίμνη & τελικά την αυξημένη ανάπτυξη φυτοκοινωνιών. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 3
Lindeman (1942): ροή της ενέργειας στα τροφικά επίπεδα του υδάτινου οικοσυστήματος ευτροφισμός είναι ένα φυσικό στάδιο στη ζωή της λίμνης η λίμνη βαθμιαία γεμίζει με υλικά από τη διάβρωση της λεκάνης απορροής & με οργανικό υλικό από τις μεταβολικές διαδικασίες που υφίστανται μέσα στην υδάτινη μάζα Μία τυπική εύκρατη λίμνη: αρχίζει από ένα ολιγότροφο στάδιο με πολύ χαμηλή παραγωγικότητα έχει σταδιακά αύξηση της παραγωγικότητας όσο πιο γρήγορα τα θρεπτικά συσσωρεύονται μέχρις ότου να φτάσουν σε μιά σταθερή κατάσταση του ευτροφισμού που μπορεί διαρκέσει για μεγάλο χρονικό διάστημα- χιλιάδες χρόνια- μέχρι η λίμνη να γίνεται πολύ αβαθής για να μπορέσουν να αναγεννηθούν τα θρεπτικά, με τελικό αποτέλεσμα να εξελίσσεται σε κλειστό έλος ή σε τυρφώνα (marsh /fen). ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 4
Ο Ευτροφισμός: αποτελεί φυσικό μέρος της Λιμναίας ιαδοχής (Succession) δηλ. της διαδικασίας με την οποία τα οικοσυστήματα αναπτύσσονται από ένα πρώιμο μη εποικισμένο με ζωντανούς οργανισμούς στάδιο, σε εποικισμό και αλλαγή του περιβάλλοντος τους σε πιό μόνιμες δομές ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 5
ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 6
Λίμνες & υδατοσυλλογές: καθορισμένη διάρκεια ζωής αντικατάσταση από χερσαίες κοινωνίες Ο ευτροφισμός και οι συνέπειες του αναγνωρίστηκαν γενικά ως πρόβλημα στα μέσα και τέλη του 20ου αιώνα & οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην αστική, αγροτική και βιομηχανική δραστηριότητα. προκαλώντας αλλαγές μέσα σε δεκαετίες, οι οποίες θα συνέβαιναν με φυσικές διεργασίες μέσα σε 100-ετίες ή και περισσότερο. Παράγοντες που οδηγούν στον ευτροφισμό γεωχημικοί κλιματολογικά & υδρολογικά χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής λιμνολογικές ιδιότητες ιδιότητες του νερού & ανθρωπογενείς επιδράσεις. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 7
Τροφική Κατάσταση Ο προσδιορισμός της τροφικής κατάστασης των υδάτινων οικοσυστημάτων, βασίζεται σε διάφορα κριτήρια, όπως: η θερμοκρασία του νερού, το βάθος της περιοχής, η αγωγιμότητα, η αλατότητα, η διαφάνεια του νερού, οι συγκεντρώσεις των θρεπτικών αλάτων (ο ολικός φώσφορος, το ανόργανο άζωτο, κ.λ.π.),.), η αιωρούμενη οργανική ύλη, η συγκέντρωση χλωροφύλλης, η περιεκτικότητα σε διαλυμένο οξυγόνο, η σύνθεση του νηκτού, της βενθικής και της πλαγκτονικής χλωρίδας και πανίδας και τέλος οι μετρήσεις βιομάζας. Σύμφωνα με ορισμένα κριτήρια μία περιοχή μπορεί να χαρακτηρισθεί ως ολιγοτροφική και σύμφωνα με άλλα ως μεσο-ολιγοτροφική ολιγοτροφική ή και ευτροφική. Η παρουσία τοξικών ουσιών, βαρέα μέταλλα, τοξίνες κ.λ.π. που επηρεάζουν ή και αναστέλλουν πολλές βιολογικές λειτουργίες και προκαλούν τον θάνατο σε υψηλές συγκεντρώσεις, είναι επίσης σημαντική. Η τροφική κατάσταση δεν παραμένει σταθερή διαχρονικά αλλά εξελίσσεται σύμφωνα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος. Πολλά υδάτινα οικοσυστήματα δεν είναι σταθερά ολιγοτροφικά ή ευτροφικά αλλά, ανάλογα με τις συνθήκες του περιβάλλοντος, περνούν διαδοχικά από διάφορες τροφικές καταστάσεις όπως π.χ. μεσοτροφική, ευτροφική, δυστροφική, ατροφική ή ολιγοτροφική, κ.ο.κ ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 8
ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΛΙΜΝΩΝ Ολιγότροφες λίμνες: διακρίνονται γενικά από τις τιμές του ph, που βρίσκονται στην όξινη περιοχή, ενώ οι χλωριούχες, αζωτούχες και φωσφορικές ενώσεις υφίστανται μόνο σε ίχνη (Αγωγιμότητα περίπου 135 μs/cm). νέες λίμνες ή εκείνες που η παραγωγικότητα τους παραμένει ασήμαντη βαθιές λίμνες με αναλογία: όγκος Υπολίμνιου/όγκος Επιλίμνιου(Υ/Ε) υψηλή διαφανή νερά, χρώμα μεταξύ του γαλάζιου & του πράσινου κατανομή του διαλυμένου οξυγόνου ορθοβαθμική καλοκαίρι & χειμώνα χλωρίδα της παράκτιας ζώνης περιορισμένη φυτοπλαγκτό μειωμένο μεταβολισμό και συνήθως επικρατούν βακτήρια και κυανοφύκη αερόβια φύση των ιζημάτων του πυθμένα πλούσια βενθική πανίδα ψάρια των οικογενειών Salmonidae & Coregonidae ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 9
ύστροφες λίμνες: ελώδεις περιοχές πάνω σε υποστρώματα τύρφης brown- water lakes φτωχές σε θρεπτικά στοιχεία ph γύρω στο ουδέτερο σημείο χουμικά οξέα από τη λάσπη της τύρφης του υπεδάφους ανάπτυξη χαρακτηριστικής βλάστησης που κυριαρχεί με την παροχή οργανικού υλικού στο μεταβολισμό του υδάτινου οικοσυστήματος. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 10
κατανομή του οξυγόνου είναι κλινοβαθμική με ολική απουσία οξυγόνου κοντά στον πυθμένα. Τα δύστροφα νερά με βάση κυρίως τα υδροχημικά τους στοιχεία αποτελούν μία πλούσια σε όξινο χούμο, φυσιογνωμική διάκριση του ολιγότροφου τύπου. Ο ολιγότροφος τύπος υδάτων χαρακτηρίζεται από την κλάση Littorelletea ενώ ο δύστροφος από την Sphagno-Utricularietea Utricularietea. Το υδάτινο οικοσύστημα χαρακτηρίζεται Ολιγοτροφικό όταν η παραγωγή βιομάζας είναι περιορισμένη. Είναι αποτέλεσμα της μικρής προσφοράς και αξιοποίησης των θρεπτικών αλάτων ή του χαμηλού περιεχομένου στο νερό ιχνοστοιχείων όπως ο σίδηρος, το κοβάλτιο, ο χαλκός, το μαγγάνιο κ.ά. που είτε μεμονωμένα είτε όλα μαζί εμποδίζουν την ανάπτυξη κατ' αρχάς της πρωτογενούς παραγωγής και στη συνέχεια των υπόλοιπων τροφικών βαθμίδων. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 11
Οι ολιγοτροφικές & οι μεσοτροφικές περιοχές χαρακτηρίζονται από διαυγή νερά, περιορισμένη πρωτογενή παραγωγή, μεγάλη τροφική πυραμίδα πυκνά τροφικά πλέγματα και υψηλούς δείκτες βιοποικιλότητας. Ολιγοτροφικές περιοχές είναι τα πελαγικά (ωκεάνια) νερά των Ωκεανών, της Μεσογείου θαλάσσης, της θάλασσας των Σαργασσών, της Ερυθράς θάλασσας κ.λ.π. Εύτροφες λίμνες: πεδινές λίμνες με αναλογία Υ/Ε μικρή νερά πράσινα προς υπόφαια λίγο ή πολύ διαφανή και πλούσια σε θρεπτικές ουσίες και ασβέστιο κατανομή του οξυγόνου είναι κλινοβαθμική στη θερμή εποχή το πλαγκτό είναι άφθονο, κυρίως στα επιφανειακά στρώματα και μπορεί να σχηματίζεται ανθός του νερού ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 12
Το υδάτινο οικοσύστημα χαρακτηρίζεται Ευτροφικό όταν η παραγωγή βιομάζας είναι υψηλή. Είναι αποτέλεσμα: α) της υψηλής προσφοράς και αξιοποίησης των θρεπτικών αλάτων από τους φυτικούς οργανισμούς και β) της απομάκρυνσης των συγκεντρώσεων του ανόργανου αζώτου (Ν) και φωσφόρου (Ρ) από την σχέση Ν/Ρ=15/1 ή Ν/Ρ=16/1. Ο ευτροφισμός όμως δεν είναι πάντα ένδειξη υψηλής περιβαλλοντικής ποιότητας. Συχνά αποτελεί ένα στάδιο πριν από την καταστροφή της χλωρίδας και της πανίδας ιδιαίτερα όταν προκαλείται από ανθρωπογενείς ενέργειες (ρύπανση). Οι ευτροφικές & οι πολύ- ευτροφικές περιοχές χαρακτηρίζονται από θολά νερά, υψηλή πρωτογενή παραγωγή, αραιά τροφικά πλέγματα, περιορισμένη τροφική πυραμίδα, χαμηλούς δείκτες βιοποικιλότητας και την αύξηση του διαλυμένου οξυγόνου στα επιφανειακά στρώματα του νερού λόγω της έντονης φωτοσύνθεσης. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 13
Στο θαλάσσιο πελαγικό οικοσύστημα το φυτοπλαγκτό κυριαρχείται από διάτομα που μπορεί να φθάνουν σε συγκεντρώσεις των 70x106 κυττάρων/λίτρο αντιπροσωπεύοντας το 95% της φυτικής παραγωγής. Το ζωοπλαγκτό (δευτερογενής παραγωγή) κυριαρχείται από κωπήποδα, κλαδόκερα, καθώς και προνύμφες θυσανοπόδων. Οι συγκεντρώσεις ζωοπλαγκτού κυμαίνονται γύρω στα 5000 άτομα/λίτρο αλλά μπορούν να φθάσουν στις δύστροφες ή υπερτροφικές περιοχές και τα 50000 άτομα/λίτρο λίτρο. Ανθιση του νερού (Water bloom): Η συσσώρευση στην επιφάνεια του νερού φυτοπλαγκτικών οργανισμών και ιδιαίτερα κυανοφυκών. Εμφανίζονται στην αρχή της άνοιξης με την αύξηση της ηλιοφάνειας, ενώ η φθινοπωρινή αύξηση τερματίζεται καθώς το φως μειώνεται. Στις τροπικές περιοχές η αυξηση είναι σχεδόν συνεχής όταν υπάρχει διαθεσιμότητα θρεπτικών, ενώ στις πολικές υπάρχει μία μικρή μόνο αύξηση. Η πανίδα του πυθμένα είναι φτωχή σε είδη κυρίως ολιγόχαιτοι και προνύμφες εντόμων, αλλά παρουσιάζει μεγάλη βιομάζα. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 14
Υπερεύτροφες λίμνες: πολύ εμπλουτισμένες με θρεπτικές ουσίες οι τιμές του ph βρίσκονται όλο το χρόνο στην αλκαλική περιοχή πολύ υψηλές τιμές της αγωγιμότητας, των νιτρικών και φωσφορικών αλάτων ο πυθμένας καλύπτεται πάντα μ ένα εκτεταμένο στρώμα sapropel. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 15
ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 16
Οι βιολογικές αλλαγές που παρατηρούνται στις λίμνες ως αποτέλεσμα του ευτροφισμού μπορούν να διακριθούν σε εκείνες τις οποίες έχουν άμεσο αποτέλεσμα της εισροής αυξημένων θρεπτικών, όπως είναι η αύξηση των φυκών και σε εκείνες που έχουν έμμεσο αποτέλεσμα όπως είναι οι αλλαγές στις κοινωνίες των ψαριών σαν αποτέλεσμα των μειωμένων συγκεντρώσεων του οξυγόνου. Βιολογικές αλλαγές: άμεσα αποτελέσματα της εισροής αυξημένων θρεπτικών π.χ. αύξηση των φυκών ποιοτικές και ποσοτικές της βλάστησης αλλαγές της σύνθεσης και της αφθονίας των μακροφύτων μονοεπικράτηση ορισμένων ανθεκτικών ειδών & έμμεσα αποτελέσματα π.χ. αλλαγές στις κοινωνίες των ψαριών σαν αποτέλεσμα της μείωσης της συγκέντρωσης του οξυγόνου. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 17
εμποδίζουν το φως να φτάσει στα βαθύτερα στρώματα εμποδίζουν την επαφή του νερού με την ατμόσφαιρα με αποτέλεσμα τη δημιουργία κάτω από το νερό αναερόβιων συνθηκών δημιουργούν μεγάλη ποσότητα οργανικής βιομάζας για αποσύνθεση η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη κατανάλωση του διαλυμένου οξυγόνου που οδηγεί σε αναερόβιες αποικοδομητικές διαδικασίες έκλυση τοξικών αερίων όπως είναι τα CH 4, H 2 S, κ.λπ. δημιουργία ανοξικών καταστάσεων που προκαλούν τελικά μαζικό θάνατο των ψαριών. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 18
Σε υπερεύτροφα νερά: μείωση της βλάστησης που καλύπτουν τα υδρόβια μακρόφυτα ως αποτέλεσμα της υπερβολικής ανάπτυξης κυρίως των επιφύτων και του φυτοπλαγκτού τα οποία στην παράκτια ζώνη δρουν ανταγωνιστικά για φως και ανόργανο άνθρακα με τα μακρόφυτα. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 19
Ο δυστροφισμός ακολουθεί τον ευτροφισμό και χαρακτηρίζεται από σημαντικές αλλαγές των βιοτικών και αβιοτικών παραμέτρων όπως π.χ η παραγωγή βιομάζας, το διαλυμένο οξυγόνο κ.λ.π. παρατηρείται μείωση της ποικιλότητας και παρουσία μόνο των ειδών εκείνων που καταφέρνουν να προσαρμοσθούν. Τα είδη αυτά, βοηθούμενα από την έλλειψη ανταγωνισμού, αναπτύσσονται υπέρμετρα με αποτέλεσμα την διατάραξη της οικολογικής ισορροπίας. Στις ρυπαινόμενες ευτροφικές και δυστροφικές ή υπερτροφικές περιοχές, τα μη ανθεκτικά είδη εξαφανίζονται με αποτέλεσμα να επηρεάζεται αρνητικά το τροφικό πλέγμα. Οι οργανισμοί που ευνοούνται πληθυσμιακά σ' αυτού του τύπου τα υδάτινα οικοσυστήματα, είναι οι αιωρηματοφάγοι που εκμεταλλεύονται την ενέργεια από τα αιωρήματα και εκείνοι που δεν έχουν σταθερή δίαιτα. Οι δύστροφες περιοχές χαρακτηρίζονται από θολά νερά, ιδιαίτερα μικρή βιοποικιλότητα, εξαιρετικά περιορισμένες τροφικές πυραμίδες και τροφικά πλέγματα. Σε κάθε τροφικό επίπεδο κυριαρχεί πληθυσμιακά ένα ή δύο είδη οργανισμών π.χ. στο φυτοπλαγκτό κυριαρχούν τα ινομαστιγωτά που ελευθερώνουν τοξίνες. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 20
ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΟΥ ΕΥΤΡΟΦΙΣΜΟΥ Ο Ευτροφισμός θεωρείται σήμερα ως μία από τις σημαντικότερες & περισσότερο εκτεταμένες απειλές των υδάτινων συστημάτων σε ολόκληρη την Ευρώπη, επηρεάζοντας μικρές και μεγάλες λίμνες, με συνέπειες την απώλεια της βιολογικής ποικιλότητας και άλλων αξιών και μερικές φορές την ανάπτυξη τοξικών κυανοφυκών. 1. Μεταβολές την οικολογική ποιότητα 2. Επιδράσεις που επηρεάζουν την ημόσια παροχή νερού 3. Επιδράσεις που επηρεάζουν την Αρδευση και την Υδροηλεκτρική ενέργεια 4. Επιδράσεις στις ραστηριότητες αναψυχής 5. ιαθέσιμα στοιχεία/ Available data ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 21
ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΡΑ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ Τα μέτρα που προτείνονται για τον έλεγχο του ευτροφισμού σε Ευρωπαικό επιπεδο μπορεί να είναι Προληπτικά ή Κατασταλτικά/Αποκατάστασης Αποκατάστασης. Τα κυριότερα προληπτικά μέτρα που υιοθετήθηκαν στις περισσότερες Ευρωπαικές χώρες περιλαμβάνουν: Επεξεργασία των αποβλήτων με σκοπό την μείωση του επιπέδου των θρεπτικών στην εκροή Ελάττωση του φωσφόρου στα απορρυπαντικά Αυστηρότερους ελέγχους στη χρησιμοποίηση των λιπασμάτων σε καλλιέργειες Κατασκευή μοντέλου για τις επιθυμητές συνθήκες του υδάτινου συστήματος με σκοπό τη μεγιστοποίηση της επιλογής της τελικής θέσης της λίμνης. Πηγή: ELRED 1997, EEA (European Environment Agency) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ (Restoration & Rehabilitation of shallow eutrophic lake). Αερισμός της υδάτινης στήλης Επεξεργασία στη εισροή του νερού στον υδάτινο αποδέκτη Ανάμιξη των υδάτινων στρωμάτων ιαχείριση στη λεκάνη απορροής Εφαρμογή βιολογικών μεθόδων χειρισμού (Biomanipulation) όπως για παράδειγμα εισαγωγή φυτοφάγων ψαριών Εισροή καθαρού νερού Εκβάθυνση με αφαίρεση του ιζήματος του πυθμένα, κλπ. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 22
EU Habitat Directive SAC & SPA designated areas EU Water Frame Directive 2000/60 Οδηγίες για υδατοκαλλιέργειες Οδηγία για τα νιτρικά Οδηγία για τα απόβλητα κ.λπ. ΕΥΑ ΠΑΠΑΣΤΕΡΓΙΑΔΟΥ 23