Wskaźniki okrzemkowe
Wskaźniki okrzemkowe – wskaźniki stanu ekologicznego środowiska oparte na występowaniu w nim taksonów okrzemek o znanej tolerancji ekologicznej. Wskaźniki okrzemkowe są wykorzystywane do określenia jednego parametru fizyczno-chemicznego siedliska (np. odczynu) lub do bardziej złożonego stanu ekologicznego (np. klasy jakości wód).
Podstawy ekologiczne
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7c/Melosira_moniliformis1.jpg/220px-Melosira_moniliformis1.jpg)
Niektóre taksony okrzemek mając ściśle określony zakres tolerancji ekologicznej mogą być dobrymi bioindykatorami. Ze względu na trwałość skorupek mogą być wykorzystywane w badaniach paleoekologicznych do odtwarzania dawnych warunków ekologicznych. Ponieważ występowanie okrzemek w siedlisku zależy od dostępności rozpuszczalnej krzemionki, której zasoby mogą się wyczerpywać w ciągu sezonu wegetacyjnego, zalecane jest pobieranie prób zawierających okrzemki w okresie ich większego zagęszczenia. Na potrzeby monitoringu stanu jakości rzek zaleca się pobieranie prób fitobentosu przed przejściem wysokiej wody, tj. przedwiośnie lub wczesna wiosna w potokach górskich i wyżynnych, a jesień w rzekach nizinnych. W jeziorach natomiast w szczycie sezonu wegetacyjnego i nieco późniejszą jesienią[2].
Stan ekologiczny i klasa jakości wód
Podstawy prawne
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e9/Kle%C5%9Bnica_w_rezerwacie_PL.jpg/220px-Kle%C5%9Bnica_w_rezerwacie_PL.jpg)
Wskaźniki okrzemkowe (IO lub IOJ) są parametrem stosowanym do oceny stanu ekologicznego zgodnie z kryteriami Ramowej Dyrektywy Wodnej (jako wskaźnik opisujący stan fitobentosu) i jako takie są elementem monitoringu jakości wód i oceny klasy ich jakości. Ponieważ w zależności od typu cieku lub zbiornika te same wartości wskaźnika mogą oznaczać różne stany ekologiczne, wartości IO rozgraniczające klasy jakości, według Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 9 listopada 2011 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych[4], są przyjmowane według niżej przedstawionych tabel:
Klasa
jakościDolna granica
wartości IOklasa I 0,75 klasa II 0,55 klasa III 0,35 klasa IV 0,15 klasa V –
- Dla potoków wyżynnych krzemianowych z substratem gruboziarnistym, potoków wyżynnych krzemianowych z substratem drobnoziarnistym, potoków wyżynnych węglanowych z substratem drobnoziarnistym, potoków wyżynnych węglanowych z substratem gruboziarnistym, małych rzek wyżynnych krzemianowych, małych rzek wyżynnych węglanowych, średnich rzek wyżynnych – zachodnich, potoków fliszowych, małych rzek fliszowych, średnich rzek wyżynnych – wschodnich, potoków nizinnych lessowych lub gliniastych, potoków nizinnych piaszczystych, potoków nizinnych żwirowych, potoków organicznych, cieków w dolinie wielkiej rzeki nizinnej (cieki typu 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14–18, 23 i 26):
Klasa
jakościDolna granica
wartości IOklasa I 0,70 klasa II 0,50 klasa III 0,30 klasa IV 0,15 klasa V –
- Dla rzek nizinnych piaszczysto-gliniastych, rzek nizinnych żwirowych, małej i średniej rzeki na obszarze będącym pod wpływem procesów torfotwórczych oraz cieków łączących jeziora; obszar zlewni powinien być mniejszy niż 5000 km² (cieki typu 19, 20, 24, 25):
Klasa
jakościDolna granica
wartości IOklasa I 0,65 klasa II 0,50 klasa III 0,30 klasa IV 0,15 klasa V –
- dla zbiorników zaporowych (typ 0)
Klasa
jakościDolna granica
wartości IOklasa I 0,75 klasa II 0,65 klasa III 0,45 klasa IV 0,20 klasa V –
- Dla jezior z wyjątkiem tych pozostających pod wpływem wód morskich oraz niestratyfikowanych jezior o współczynniku Schindlera poniżej 2 i zawartości Ca powyżej 25 mg/l (jeziora typu 1a, 1b, 2a, 3a, 3b, 5a, 6a, 6b, 7a, 7b)
Klasa
jakościDolna granica
wartości IOJklasa I 0,80 klasa II 0,60 klasa III 0,40 klasa IV 0,15 klasa V –
Sposób obliczania
Cieki
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Asterionella_formosa.jpg/220px-Asterionella_formosa.jpg)
- Grupy cieków o różnych zestawach taksonów referencyjnych
Typy cieków określone w klasyfikacji Ministerstwa Środowiska podzielono na kilka grup (innych niż grupy, dla których wyznaczono te same przedziały klas jakości wód), dla których wyznaczono specyficzne zestawy gatunków referencyjnych, tzn. takich, których obecność świadczy o zbliżonym do naturalnego stanie ekologicznym[2]:
- Grupa I (typy: 1, 2, 3 – potoki górskie)
- Grupa II (typ 4)
- Grupa III (typ 5)
- Grupa IV (typ 6)
- Grupa V (typy: 8, 10)
- Grupa VI (typy: 7, 9, 12, 14, 15)
- Grupa VII (typy: 16, 19, 20, 24, 25 – różne potoki i rzeki nizinne o powierzchni zlewni poniżej 1000 km²)
- Grupa VIII (typy: 19, 20, 24, 25 – różne rzeki nizinne o powierzchni zlewni powyżej 1000 km²)
- Grupa IX (typy: 17, 18, 23, 26)
- Wskaźnik trofii (TI)
Stosunkowo prosty wskaźnik okrzemkowy służący do określania trofii cieków to wskaźnik trofii[2].
gdzie:
- – liczba gatunków branych pod uwagę w badaniu,
- – wartość wrażliwości na stan troficzny taksonu
- – współczynnik wagowy taksonu (zależny od jego tolerancji ekologicznej),
- – względna obfitość taksonu (liczba osobników taksonu podzielona przez liczbę wszystkich zidentyfikowanych osobników).
- Wskaźnik saprobii (SI)
Kolejnym wskaźnikiem okrzemkowym jest wskaźnik saprobii oceniający stan zanieczyszczenia materią organiczną[2]. Okrzemkowy wskaźnik jest jednym z wielu opracowanych wskaźników saprobowości opartych na występowaniu różnych organizmów:
gdzie:
- – liczba gatunków branych pod uwagę w badaniu,
- – wartość wrażliwości na stan zanieczyszczenia organiczne taksonu
- – współczynnik wagowy taksonu (zależny od jego tolerancji ekologicznej),
- – względna obfitość taksonu (liczba osobników taksonu podzielona przez liczbę wszystkich zidentyfikowanych osobników).
- Wskaźnik obfitości gatunków referencyjnych (GR)
Wskaźnik ten oparty jest na występowaniu taksonów typowych dla naturalnego stanu cieku, przy czym uwzględniany jest zarówno sam skład gatunkowy, jak i obfitość konkretnych gatunków[2].
gdzie:
- – liczba osobników taksonu referencyjnego podzielona przez liczbę wszystkich zidentyfikowanych osobników (względna obfitość).
- Multimetryczny wskaźnik okrzemkowy (IO)
Trzy ww. wskaźniki łączy się w multimetryczny wskaźnik opisując w ten sposób ogólny stan ekologiczny.
Wskaźniki okrzemkowe przyjmują wartości o różnych przedziałach:
- TI=<0;4>, 0 – warunki najbardziej korzystne, 4 – najmniej korzystne warunki,
- SI=<1;4>, 1 – warunki najbardziej korzystne, 4 – najmniej korzystne warunki,
- GR= <0;1>0 – brak taksonów referencyjnych w próbie (stan najmniej korzystny), 1 – wszystkie taksony w próbie są referencyjne (stan najbardziej korzystny).
W celu porównania różnych wskaźników, dokonuje się ich statystycznej normalizacji, tak aby ich wartości mieściły się w przedziale od 0 (stan najbardziej niekorzystny) do 1 (stan najbardziej korzystny).
Znormalizowane wskaźniki:
Ponieważ wskaźnik GR od razu ma wartości w pożądanym zakresie, nie normalizuje się go.
Ostatecznie multimetryczny wskaźnik okrzemkowy stosowany przy ocenie stanu ekologicznego i jakości wód cieków według procedur Ministerstwa Środowiska oblicza się w następujący sposób[2]:
Jeziora
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/89/Amphoraovalis.jpg/220px-Amphoraovalis.jpg)
W przypadku zbiorników wodnych stosowane są wskaźniki analogiczne do wskaźników stosowanych w ciekach.
- Wskaźnik trofii (TJ)
-
gdzie:
- – liczba gatunków branych pod uwagę w badaniu,
- – wartość wrażliwości na stan troficzny taksonu
- – współczynnik wagowy taksonu (zależny od jego tolerancji ekologicznej),
- – względna obfitość taksonu (liczba osobników taksonu podzielona przez liczbę wszystkich zidentyfikowanych osobników).
- Proporcja gatunków referencyjnych
Proporcja ta odmiennie liczona dla jezior z różnych grup – stratyfikowanych i niestratyfikowanych[2]:
gdzie:
- – proporcja gatunków referencyjnych,
- – liczba taksonów referencyjnych I i II grupy jezior (np. Navicula absoluta[7]),
- – liczba taksonów referencyjnych II grupy jezior, a degradacyjnych I grupy jezior (np. Navicula bacillum[6]),
- – liczba taksonów degradacyjnych dla obu grup jezior (np. Navicula capitata[8]),
- – stan najmniej korzystny, – stan najbardziej korzystny
- Multimetryczny wskaźnik okrzemkowy dla jezior (OIJ)
Znormalizowane wskaźniki:
Ostateczny multimetryczny wskaźnik okrzemkowy dla jezior oblicza się według poniższego równania[2]:
gdzie:
- – stan najmniej korzystny, – stan najbardziej korzystny.
Odczyn
- Klasyfikacja Hustedta
F. Hustedt opracował zestawienie taksonów okrzemek, które podzielił na acydobionty (np. Tabellaria binalis), acydofile (np. Fragilaria constricta), obojętne (np. Navicula cocconeiformis), alkalifile (np. Cymbella aspera) i alkalibionty (np. Nitzschia fonticola)[1]. W tym zestawie gatunki kwasolubne są najmniej liczne.
- Wskaźniki Nygaarda
G. Nygaard opracował wskaźniki do zastosowań paleolimnologicznych[1]:
gdzie:
- – względny udział gatunków acydobiontycznych w całkowitej liczbie komórek,
- – względny udział gatunków acydofilnych w całkowitej liczbie komórek,
- – względny udział gatunków alkalibiontycznych w całkowitej liczbie komórek,
- – względny udział gatunków alkalifilnych w całkowitej liczbie komórek.
- Wskaźniki odtwarzające pH
Pod koniec XX w. algolodzy zaproponowali kilka równań, których wynik jest odtworzoną wartością pH[1]:
- R.J. Flower
- P. Huttunen, J. Turkia
- P. Eloranta
Trofia
Prostym wskaźnikiem trofii jest jeden ze współczynników Nygaarda, Q. Jest on stosunkiem liczby gatunków z grupy Centrales (Centricae) i Pennales (Pennatae)[1]:
Wartość poniżej 0,2 oznacza oligotrofię, powyżej 0,2 – eutrofię.
Okrzemki w indeksach złożonych
Okrzemki są uwzględniane również w innych wskaźnikach, które biorą pod uwagę taksony z różnych grup, takich jak współczynniki fitoplanktonowe lub indeks saprobów.
Zobacz też
Przypisy
- ↑ a b c d e Barbara Kawecka, Pertti Vesa Eloranta: Zarys ekologii glonów wód słodkich i środowisk lądowych. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1994. ISBN 83-01-11320-0.
- ↑ a b c d e f g h i Joanna Picińska-Fałtynowicz, Jan Błachuta, Jadwiga Kotowicz, Michał Mazurek, Wiesława Rawa: Wybór typów jednolitych części wód rzecznych i jeziornych do oceny stanu ekologicznego na podstawie fitobentosu wraz z rekomendacją metodyki poboru i analizy prób. Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, grudzień 2006. [dostęp 2009-12-26]. [zarchiwizowane z tego adresu (2017-01-23)]. (pol.).
- ↑ Stan środowiska w województwie podkarpackim w latach 1999–2008. Rzeszów: Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska, 2009, s. 58.
- ↑ Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 listopada 2011 r. w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitych części wód powierzchniowych: Dz.U. z 2011 r. nr 257, poz. 1545.
- ↑ Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22 lipca 2009 r. w sprawie klasyfikacji stanu ekologicznego, potencjału ekologicznego i stanu chemicznego jednolitych części wód powierzchniowych Dz.U. z 2009 r. nr 122, poz. 1018.
- ↑ a b Joanna Picińska-Fałtynowicz, Jan Błachuta, Jadwiga Kotowicz, Michał Mazurek, Wiesława Rawa: Wybór typów jednolitych części wód rzecznych i jeziornych do oceny stanu ekologicznego na podstawie fitobentosu wraz z rekomendacją metodyki poboru i analizy prób – załącznik 3c. Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, grudzień 2006. [dostęp 2009-12-26]. [zarchiwizowane z tego adresu (2017-01-23)]. (pol.).
- ↑ Joanna Picińska-Fałtynowicz, Jan Błachuta, Jadwiga Kotowicz, Michał Mazurek, Wiesława Rawa: Wybór typów jednolitych części wód rzecznych i jeziornych do oceny stanu ekologicznego na podstawie fitobentosu wraz z rekomendacją metodyki poboru i analizy prób – załącznik 3b. Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, grudzień 2006. [dostęp 2009-12-26]. [zarchiwizowane z tego adresu (2017-01-23)]. (pol.).
- ↑ Joanna Picińska-Fałtynowicz, Jan Błachuta, Jadwiga Kotowicz, Michał Mazurek, Wiesława Rawa: Wybór typów jednolitych części wód rzecznych i jeziornych do oceny stanu ekologicznego na podstawie fitobentosu wraz z rekomendacją metodyki poboru i analizy prób – załącznik 3d. Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, grudzień 2006. [dostęp 2009-12-26]. [zarchiwizowane z tego adresu (2017-01-23)]. (pol.).