Jezioro in statu nascendi

Rekultywacja wodna to najbardziej popularny kierunek rewitalizacji terenów pogórniczych. W wyrobiskach kopalni Konin powstało już pięć akwenów, a kolejne trzy są w fazie tworzenia. Dwa spośród nich wyróżniają się rozmiarami. Zbiornik Lubstów będzie miał powierzchnię 475 ha, a w najgłębszym miejscu około 60 m. Z kolei zbiornik Kleczew (po odkrywce Kazimierz Północ) o powierzchni 522 ha będzie największym spośród pokopalnianych akwenów w okolicach Konina.

Te właśnie zbiorniki wzięli pod  lupę  naukowcy:  prof. Włodzimierz  Marszelewski i  dr Adam Solarczyk z  Katedry Hydrologii i Gospodarki Wodnej Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.

Dlaczego jeziora pokopalniane są interesujące dla nauki?
Włodzimierz Marszelewski: Ponieważ obiekty tego typu, jako nowo powstające elementy sieci hydrograficznej, są bardzo rzadkie. Jeziora w północnej części Polski powstały około 10-11 tysięcy lat temu, więc nie mogliśmy obserwować tych zjawisk. Dlatego naszym głównym celem jest obserwowanie procesów towarzyszących powstawaniu obiektów niemal identycznych jak jeziora. Mamy in situ możliwość obserwacji, jak to postępuje – nie tylko napełnianie się wodą, ale rozwój dynamiki masy wodnej, kształtowanie się cech fizykochemicznych, chemicznych i biologicznych w nowo powstającym akwenie.
Projekt realizujemy w ramach własnych zainteresowań naukowych. Wiedząc, że powstają takie obiekty, zwróciliśmy się do kopalni o zgodę na przeprowadzenie badań zbiornika Lubstów. Zgodę otrzymaliśmy i od razu w 2011 roku wykonaliśmy m.in. plan batymetryczny tego akwenu.

Co to takiego?
W.M.: Plan batymetryczny to mapa głębokościowa. Na zwykłej mapie znajdują się poziomice, które wskazują zróżnicowanie ukształtowania powierzchni terenu, a mapa głębokościowa zawiera w sobie linie łączące miejsca o jednakowej głębokości, tak zwane hydroizobaty, które odwzorowują ukształtowanie dna zbiornika. Czyli jest to mapa „wysokościowa”, ale odwrotna, pokazująca to, co jest pod powierzchnią zwierciadła wody.
Taką mapę wykonaliśmy po to, żeby wiedzieć, jaki głęboki jest ten zbiornik, jak jest ukształtowane jego dno i jak ono będzie się zmieniało w przyszłości.
Człowiek wykonał nieckę, a proces napełniania następuje przede wszystkim w sposób naturalny, czyli z dopływu wód podziemnych. W przypadku zbiornika Lubstów okresowo doprowadzana była także woda z Noteci, obciążona fosforem i azotem, czyli substancjami biogennymi powodującymi eutrofizację. Zwracaliśmy uwagę, że woda z Noteci nie jest odpowiednia dla zbiornika o bardzo dobrej jakości wody, ale na szczęście woda z rzeki już nie płynie. Tu nas nie posłuchaliście, ale przyroda sama to uregulowała. To ważne, ponieważ im dłużej zbiornik będzie napełniany wodami podziemnymi o dobrej jakości, tym później dostaną się do niego substancje biogeniczne, fosfor i azot, i tym dłużej akwen zachowa dobrą jakość wody.

Dlaczego eutrofizacja jest niepożądana?
W.M.: Ponieważ powoduje na przykład rozwój glonów, wówczas woda traci kolor, robi się zielona, mówimy, że woda kwitnie. Glony są brzydkie w widoku, niemiłe w dotyku i szkodliwe dla organizmu. W jeziorach, w których występują, nie należy się kąpać, glony produkują substancje toksyczne, które mogą wywołać nawet raka skóry.

Adam Solarczyk: Przykładem Morze Bałtyckie, gdzie co jakiś czas kąpieliska są zamknięte z powodu sinic wydzielających hepatoksyny, które przy zachłyśnięciu mogą powodować problemy zdrowotne. A wracając do jezior, odwrócenie procesu eutrofizacji jest, po pierwsze, bardzo trudne do przeprowadzenia, sukcesy takiej rekultywacji jezior na palcach jednej ręki można policzyć, a po drugie kosztowne. Dodatkowo zbiorniki pokopalniane są bezodpływowe, czyli to, co się do nich dostanie z zewnątrz, to w nich zostaje i te akweny mogą podlegać procesowi eutrofizacji w szybszy sposób.
W przypadku Lubstowa korzystne jest to, że zawiera ogromną masę wody, a tak duże zbiorniki są bardziej odporne na proces eutrofizacji.

Używacie panowie terminów jeziora i zbiorniki. Czy są one tożsame i zbiorniki pokopalniane mogą być uważane za jeziora?
W.M.: Według nomenklatury urzędowej przyjęto w naszym kraju bardzo nieszczęśliwe rozwiązanie, bo wszystkie akweny wody stojącej uznano za jeziora. Na przykład w prognozie pogody ktoś mówi „Jezioro Solińskie” czy „Jezioro Włocławskie”. To jest absolutna pomyłka. Zbiornik jest pochodzenia antropogenicznego, mamy tu różne typy – zbiorniki rzeczne, powstające po przegrodzeniu doliny rzecznej, czy zbiorniki pokopalniane. Prawidłowo powinno się odróżniać obiekty naturalne, czyli jeziora, od zbiorników, czyli obiektów sztucznych wykonanych przez człowieka.

Czyli niezależnie od tego, jakie naturalne procesy w nim zachodzą, zbiornik pokopalniany nie będzie jeziorem?
W.M.: Na etapie, kiedy nie jest on jeszcze uformowany, powinno się mówić o zbiorniku, dla niezacierania faktu, jakim jest jego utworzenie przez człowieka. Natomiast jeżeli za lat 10, 20 akwen nie będzie już przypominał sztucznego tworu, to zapewne będzie można używać terminu jezioro. Tak już jest na przykład ze zbiornikiem Bogdałów w rejonie Turku utworzonym w 1992 roku – las dochodzi do brzegu, woda jest bardzo czysta, ludzie się kąpią. Nie widać, że to miejsce po kopalni.

W Koninie też mamy takie akweny, na przykład Czarna Woda po odkrywce Gosławice albo zbiornik w Kozarzewku.
W.M.: Ale wobec niedawno utworzonych obiektów na razie z naukowego punktu widzenia dobrze jest używać określenia zbiornik, ponieważ nie są jeszcze do końca ukształtowane wszystkie elementy dynamiki wody, a także cechy fizyczne, chemiczne i biologiczne.

A jakie procesy zachodzą w takim akwenie?
W.M.: Różnorodne, w zależności od wzrostu poziomu wody w zbiorniku i starzenia się tego obiektu. Startujemy od etapu „głębokiej studni”, bo woda podziemna jak najbardziej przypomina wodę w studni, a w tym przypadku także wodę trzeciorzędową, gdyż do tak głębokiego zbiornika jak Lubstów pewne ilości wody z utworów trzeciorzędowych dopływają. I to też jest dla nas kolejna ciekawostka, bo jezior zasilanych wodami trzeciorzędowymi w Polsce jest bardzo niewiele, w południowej Wielkopolsce zaledwie kilka, reszta jest zasilana tylko wodami czwartorzędowymi. Tutaj mamy taką trochę mieszaninę i bardzo dobrze, bo jest to coś nowego.
W powstającym akwenie przede wszystkim musi się ustabilizować misa jeziorna, gdyż na zboczach występują obrywy i zmywy. W 2017 roku wykonaliśmy ponownie plan batymetryczny, więc mamy porównanie, jak to się zmieniło. Poza tym trzykrotnie pobieraliśmy próbki wody z różnych głębokości, od powierzchni do dna, badaliśmy nie tylko cechy fizyczne i chemiczne wody, ale również biologiczne – zooplankton i fitoplankton.

Czyli jakieś żyjątka już tam są?
A.S.: Oczywiście, życie pojawia się bardzo szybko. Gołym okiem można zaobserwować, że żyją tam ryby, tyle że ichtiofauna jest na razie jeszcze uboga i niewielkich rozmiarów, ponieważ baza pokarmowa na razie jest zbyt słaba.
A wracając do uwagi pana profesora, podnoszenie się poziomu zwierciadła wody uniemożliwia wykształcenie strefy litoralnej. Litoral to płaska wypłycona strefa, na której pojawia się roślinność przybrzeżna, najpierw makrofity wynurzone, czyli trzcina, sitowie, pałka wodna czy jeżogłówka, potem roślinność podwodna, rozwijają się rdestnice itp.
I takiej roślinności tu jeszcze nie ma, ponieważ woda się podnosi i na dodatek siedlisko nie jest bogate w materię organiczną. Strefa litoralu będzie się mogła wykształcić dopiero wtedy, kiedy zbiornik osiągnie maksymalny poziom zwierciadła wody.

W.M.: A do tego jeszcze dno jest niestabilne, jest to bardzo dynamicznie zmieniający się element, materiał piaszczysty się przesuwa i rośliny nie mogą się ukorzenić. Ale niedługo to nastąpi, to kwestia 5-7 lat i warunki również pod tym względem będą przypominały warunki jeziorne.
Dr Solarczyk zmobilizował mnie dwa lata temu, żebyśmy podobne badania zaczęli prowadzić na powstającym zbiorniku w Kleczewie. I już wtedy w tym akwenie pewne gatunki fauny i flory zostały stwierdzone, więc w bardzo krótkim czasie fito i zooplankton pojawia się w nowym zbiorniku. On będzie stanowił podstawę do rozwoju innych gatunków fauny, która potrzebuje pożywienia. Jest nieuniknione, że z czasem trochę fosforu z różnych źródeł, a zwłaszcza z wód podziemnych z okolicznych pól, dopłynie do tych zbiorników. Ilość fosforu do pewnych granic jest akceptowalna, mamy nadzieję, że nie zostanie przekroczona. Na razie oba zbiorniki wykazują cechy jezior mało żyznych, które w Polsce można na palcach policzyć.
Nowe zbiorniki charakteryzuje niezbyt klarowna woda, która zawiera w sobie bardzo dużo zawiesiny pochodzącej z piasków z nieustabilizowanych brzegów. To wszystko trafia do toni wodnej, okruchy piasku razem z wodą się przemieszczają i dlatego przezroczystość wody jest bardzo mała, na poziomie 2,5 m.

A.S.: Kiedy w okresie jesiennym czy wiosennym dochodzi do bardzo intensywnego falowania, do głębokiej pionowej miksji wód, to wtedy drobne osady są wzburzone przez mieszającą się wodę i przenoszone do warstwy powierzchniowej, to powoduje, że woda ma charakter mętnawy. I w pewnym stopniu przyczynia się do tego, że fitoplankton ma niezbyt dobre warunki do rozwoju, ponieważ zaczyna mu brakować światła niezbędnego do procesu fotosyntezy. Kiedy światła nie ma zbyt dużo, fitoplankton intensywnie się nie rozwija.

To ciekawe, co panowie mówicie o przezroczystości. Nasz trzeci duży zbiornik, po odkrywce Pątnów, charakteryzuje bardzo wysoka przejrzystość i nurkowie, którzy tam założyli bazę, są zachwyceni, bo na głębokości 40 m nie muszą używać światła.
W.M.: A ile lat ma ten zbiornik? Za kilkanaście lat Lubstów też będzie miał wysoką przezroczystość wody, minimum 6-8 m, a może więcej. Tak samo Kleczew, o ile nie zostaną te zbiorniki przez człowieka zniszczone. Kiedyś wykonywaliśmy dla KGHM kilkuetapową pracę dotyczącą prognozy eutrofizacji zbiornika po kopalni piasku, dlatego wiemy, jak ten proces może przebiegać. Przestrzegaliśmy, jak postępować, żeby ochronić zbiornik przed eutrofizacją. W przypadku waszych zbiorników też warto taki program ochrony przed eutrofizacją opracować, żeby przyszłe pokolenia miały do dyspozycji pełnowartościowe obiekty rekreacyjne.

A.S.: Na razie oba zbiorniki występują na poziomie oligotrofii – mezotrofii, czyli są bardzo czyste, a takich naturalnych jezior w Polsce jest niewiele. W zasadzie do jeziora oligotroficznego można zaliczyć jezioro Hańcza, najgłębsze w Polsce, czy niewielkie jezioro Jasne niedaleko Iławy. W takich jeziorach ilość fitoplanktonu jest niewielka, bo jest za mało fosforu i azotu, żeby fitoplankton się rozwijał i z reguły jego skład gatunkowy jest dosyć bogaty. Kiedy następuje eutrofizacja, to ilość fitoplanktonu się zwiększa, a jednocześnie skład gatunkowy się zmniejsza, bo pewne organizmy zaczynają dominować.
Jest jeszcze jeden ważny element związany z łańcuchem pokarmowym. Drobne organizmy fitoplanktonowe są filtrowane przez zooplankton, najczęściej są to wioślarki czy widłonogi, odżywiające się drobnym fitoplanktonem i trzymające na nim presję. To powoduje, że woda nie jest obciążona fitoplanktonem i jej przezroczystość jest dość wysoka.
I jeżeli taka struktura łańcucha jest odpowiednio utrzymana, to wtedy proces eutrofizacji nie jest zbyt widoczny i zbiornik może funkcjonować, z naszego punktu widzenia, na zadowalającym poziomie.
Z tym związany jest jeszcze jeden element – zarybianie zbiornika. Bardzo ważna jest odpowiednia struktura ichtiofauny, żeby nie było zbyt dużo drobnych ryb planktonożernych. Jeśli wyjedzą zooplankton, to nie będzie presji na fitoplankton i ten będzie mógł się bez zagrożenia rozwijać. Czyli jak są ryby planktonożerne, to muszą być również ryby drapieżne. W wypadku naszych zbiorników mamy możliwość sterowania tymi procesami, żeby nie doprowadzić do nadmiernej eutrofizacji. Oczywiście zawsze postępuje eutrofizacja naturalna, dlatego trzeba redukować eutrofizację antropogeniczną wynikającą z dostarczania nowych porcji fosforu pochodzących ze wzmożonej działalność człowieka.

W.M.: Pozostaje też sprawa głębokości akwenu. Kopalnia Adamów wypłyca czasze zbiorników, w kopalni Konin zbiornik Bilczew też został wypłycony do 10 m. To niekorzystne, bo wówczas nie wykształca się hypolimnion, czyli głęboka, zimna w półroczu ciepłym warstwa wody, zbiornik robi się polimiktyczny, czyli płytki, w którym cały rok woda się miesza od powierzchni do dna. Oczywiście rozumiem, że napełnianie płytkiego zbiornika trwa krócej i kopalnia może go szybciej oddać. Świetnie się stało, że nie wypłycono Lubstowa ani Kleczewa.

Ale podobno – słyszałam taki zarzut – te zbiorniki są za głębokie dla zwierząt, przede wszystkim ryb.
W.M.: A jakie pani lubi ryby z jezior? Najszlachetniejsze gatunki ryb są zimnolubne. Jak sieja czy sielawa, najbardziej cenione, najsmaczniejsze.

A.S.: I troć jeziorowa, która u nas występuje bardzo rzadko, w zasadzie tylko w dwóch miejscach, na jeziorze Wdzydze i w Wigrach. To ryba typu głąbielowatego, która żyje w głębinach i może funkcjonować tylko wtedy, jeśli w jeziorze jest głęboko tlen.

W.M.: W Polsce prawie wszystkie jeziora polimiktyczne są bardzo silnie eutroficzne albo wręcz hipertroficzne. Natomiast te jeziora, w których zachowała się do dzisiaj woda najlepszej jakości, są głębokie, mają latem wykształcone trzy warstwy termiczne – epilimnion, metalimnion i hypolimnion. W grubej warstwie hypolimnionu przez okres półrocza letniego zachowuje się woda bardzo dobrej jakości, odcięta przez wyżej leżące warstwy od dopływu wszystkich zanieczyszczeń. To nie podlega dyskusji, że w strefie umiarkowanej im głębsze jezioro, tym lepiej i tym dłużej ten akwen zachowa dobrą jakość. To proste – płytkie jezioro ma mało wody, wtedy łatwo je zanieczyścić, to samo zanieczyszczenie w dużej ilości wody ulegnie rozcieńczeniu. Zatem odporność na tego typu negatywne oddziaływania antropopresji jezior głębokich z bardzo dużą ilością wody jest o wiele większa niż jezior płytkich. Dlatego doskonale się składa, że Lubstów i Kleczew to zbiorniki głębokie.
I jeszcze jedno: nasze zbiorniki są ewenementem, ponieważ mają wodę o odczynie zbliżonym do obojętnego. Podobne do naszych badania, i to na znacznie szerszą skalę, były prowadzone w Niemczech. Tam wszystkie pokopalniane zbiorniki mają odczyn bardzo kwaśny. Zakwaszenie wody to bardzo niskie pH, które nie służy kapiącym się, występują duże ograniczenia dla celów rekreacyjnych. Mimo to Niemcy zagospodarowali zbiorniki w sposób przykładowy. U nas – cudem jakimś, przecież w linii prostej do niemieckiego zagłębia jest może 400 km – woda spełnia wszystkie warunki, by wykorzystać zbiorniki dla celów rekreacji, w tym m.in. windsurfingu czy żeglarstwa. To są naprawdę piękne akweny.
Z uwagi na fakt, że zdecydowana większość literatury naukowej dotyczy zbiorników kwaśnych, nasze badania są unikatowe nie tylko w skali krajowej, ale także europejskiej.

Jak praktycznie wyglądają badania?
W.M.: Przyjeżdżamy raz do roku, tylko latem, i to co 2-3 lata, ponieważ realizujemy badania wyłącznie ze skromnych środków Katedry Hydrologii i Gospodarki Wodnej UMK w Toruniu. Kopalnia pomaga nam wyrażając zgodę, a w latach minionych umożliwiała dojazd nad wodę samochodem terenowym. Dobrze by było, żebyśmy mogli przyjeżdżać tu przynajmniej cztery razy w roku, w każdej porze i przeprowadzali badania całoroczne. Wówczas moglibyśmy ocenić stan zbiorników i formułować prognozy w sposób nieporównywalnie dokładniejszy. W związku z tym zamierzamy się starać o grant z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego na badania zbiorników pokopalnianych. Nie wiemy, z jakim skutkiem. Dano mi do zrozumienia, że w zasadzie uruchomienie badań jest w gestii kopalni. Ja tak nie uważam, ponieważ w pewnym momencie kopalnia przekazuje zbiornik społeczeństwu i to ono cieszy się tym dobrem. Na przykładzie Przykony widać, że te akweny przyciągają ludzi. Jestem przekonany, że zbiorniki w okolicy Konina zostaną także szybko zagospodarowane.

A.S.: I będzie można spożytkować je gospodarczo w różny sposób. Jeśli jakość wody jest bardzo dobra, to można je wykorzystać w kierunku rybackim, turystycznym, rekreacyjnym i innym. A jeśli jest woda gorszej jakości, to zakres wykorzystania takiego zbiornika jest znacznie ograniczony, ze względów zdrowotnych chociażby.

W.M.: Poza tym akweny te spełniają ważną rolę w wyniku gromadzenia wody – to są tysiące, miliony metrów sześciennych. W sytuacji, gdy grozi nam potężny brak wody, każdy taki zbiornik przyczynia się do wzrostu retencji powierzchniowej na danym terenie, a w sumie i w Polsce, więc każdy jest dodatkiem do istniejących ilości zasobów wodnych. Byłoby wspaniale, gdyby można było takich zbiorników uruchomić na przykład sto. To jest niemożliwe, ale z pewnością zbiorniki pokopalniane znacznie przyczynią się do ogólnego wzrostu retencji wód powierzchniowych. Kopalnia przekazuje akweny społecznościom lokalnym, a ponieważ zasoby wodne należą do państwa, więc państwo też powinno mieć interes w tym, żeby otrzymać te akweny w jak najlepszej kondycji, bo wtedy będzie miało mniej kłopotu, a więcej pożytku.

W.M. i A.S.: Korzystając z okazji chcielibyśmy serdecznie podziękować zarządowi kopalni, a także panu mgr. inż. Jackowi Stasińskiemu i innym pracownikom za wsparcie naszych badań związanych ze zbiornikami pokopalnianymi.         eg

Fot.  Piotr Ordan (1,  4 – 9)  i  Jacek Stasiński (2, 3)
1 – Przed rozpoczęciem badania. Stoją od lewej: prof. Włodzimierz Marszelewski, Jacek Stasiński, kierownik Działu Rekultywacji, dr Adam Solarczyk i Ireneusz Górski, pracownik działu DRR
2 – 6   Zbiornik Lubstów
7 – 9   Zbiornik Kleczew

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9