Ekohydrologia na zdrowie czyli rzecz o korzyściach dla każdego

„Nowatorstwo rozwiązań proponowanych w ramach projektu EH-REK

wiąże się z zastosowaniem technologii łączących

wiedzę z zakresu biologii, hydrologii i hydroinżynierii.

Tego typu rozwiązania noszą nazwę Ekohydrologii”.

Prof. Maciej Zalewski, Dyrektor Centrum w wypowiedzi dla czasopisma Nauka i Biznes i Pasje nauki- rzecz o zespołach naukowych z cyklu Mistrzowie Nauki i Innowacyjności

Mariusz Blimel: Panie Profesorze, na wstępie proszę powiedzieć czym jest ekohydrologia i do czego nam jest potrzebna?

Prof. Maciej Zalewski: Ekohydrologia jest subdyscypliną hydrologii skoncentrowaną na ekologicznych aspektach cyklu hydrologicznego. Odnosi się to konkretnie do dwóch faz cyklu hydrologicznego: interakcji rośliny lądowe - woda - gleba i interakcji biocenozy wodne - hydrologia.

Podstawowa część teorii ekohydrologii opiera się na założeniu, że zrównoważone wykorzystanie zasobów słodkiej wody w krajobrazach modyfikowanych przez człowieka jest bardzo złożone. Zależy to w dużej mierze od zdolności środowiska do stabilizowania i z drugiej strony regulowania obiegu wody i składników odżywczych  absorbcji negatywnych oddziaływań człowieka oraz zwiększania potencjału ekologicznego dorzecza.

Ekohydrologia stanowi nowe, ważne narzędzie do regulacji procesów ekologicznych od skali molekularnej do krajobrazowej, zdefiniowanej jako reguła „podwójnej regulacji” - kształtowania struktury zespołów fauny i flory dla regulacji procesów hydrologicznych i odwrotnie (Zalewski 2000, 2006). Z punktu widzenia zarządzania i ochrony ekosystemu ten paradygmat zapewnia ramy koncepcyjne i metodologiczne pozwalające zrozumieć, w jaki sposób właściwości ekosystemu można wykorzystać jako narzędzia zarządzania do osiągnięcia harmonii między potrzebami człowieka a potencjałem środowiska. Podczas opracowywania ram V i VI IHP UNESCO ekohydrologia stała się nauką transdyscyplinarną. Łączy hydrologię i ekologię, dostarczając hipotezy ważne dla obu dyscyplin naukowych oraz włączając do tych hipotez elementy rozwiązywania problemów w celu zaspokojenia potrzeb społeczeństwa.

M.B.: Jaka jest geneza powstania Europejskiego Regionalnego Centrum Ekohydrologii?

M.Z.: Centrum utworzone zostało pod patronatem UNESCO a wyrosło z Międzynarodowego Centrum Ekologii (ICE) Polskiej Akademii Nauk, jednak jego naukowe podstawy sięgają lat 90-tych, gdy jednymz osiągnięć Międzynarodowego Programu Biologicznego(IBP) było zredukowanie procesów ekologicznych do fizyki i bioenergetyki ekologicznej (Klekowski, Grodziński, Duncan), zapewniając podstawy do dialogu między ekologami i hydrologami.

M.B.: Jak opisze Pan profil naukowy ERCE?

M.Z.: Profil naukowy Centrum realizowany w ramach Międzynarodowego Programu Hydrologicznego (IHP) koncentruje się na dalszym rozwoju ekohydrologii nie tylko dla przywracania zasobów wody słodkiej, ale również jako nauki transdyscyplinarnej i jednego z fundamentów nauk o zrównoważonym rozwoju (sustainable science). Ponadto, priorytetowo traktuje się dostarczanie innowacyjnych narzędzi do wdrażania europejskiej Ramowej Dyrektywy Wodnej w ramach współpracy krajowej i międzynarodowej.

M.B.: Jak definiowana jest misja ERCE?

M.Z.: Jako tworzenie i rozwój biotechnologii ekohydrologicznych i rozwiązań systemowych poprzez współpracę międzynarodową w ramach Międzynarodowego Programu Hydrologicznego UNESCO i projektów Komisji Europejskiej.

Tworzenie edukacyjnych, innowacyjnych rozwiązań w zakresie metod ekohydrologicznych dla ekosystemu wód słodkich i poprawy potencjału zrównoważenia zlewni.

Tworzenie sieci ekohydrologii służącej rozpowszechnianiu innowacyjnych rozwiązań ekohydrologicznych i poprawie świadomości ekologicznej społeczeństwa. Obecnie tego tyou metody noszą nazwę rozwiązań bliskich naturze (nature based solutions NBS, http://www.unesco.org/new/en/natural-sciences/environment/water/wwap/wwdr/2018-nature-based-solutions/).

Dodam, iż ekohydrologia została zdefiniowana w ramach Międzynarodowego Programu Hydrologicznego UNESCO (IHP). Ekohydrologia jest nauką transdyscyplinarną i stosowaną. Wykorzystuje zrozumienie zależności między procesami hydrologicznymi i biologicznymi w skali zlewni, aby osiągnąć poprawę jakości wody, poprawę bioróżnorodności i zrównoważony rozwój.

M.B.: Na czym można powiedzieć, że opiera się podejście ekohydrologiczne?

M.Z.: Opiera się ono na założeniu, że zrównoważone zarządzanie zasobami wodnymi w zlewni można osiągnąć poprzez: przywracanie i utrzymywanie ewolucyjnych procesów obiegu wody i składników pokarmowych tj. węgla, fosforu i azotu, przez zwiększanie ich retencji szczególnie w obszarach rolniczych i zurbanizowanych oraz odtwarzanie szlaków przepływów energii w skali zlewni. Ponadto takie podejście umożliwia zwiększenie ewolucyjnie ukształtowanej odporności ekosystemu i jego zdolności do elastycznego reagowania na stres antropogeniczny poprzez wykorzystanie właściwości ekosystemu jako narzędzi gospodarki wodnej. Zrozumienie powyższych procesów umożliwia ich regulacje pod kątem zwiększania potencjału ekologicznego i zrównoważonego rozwoju całego dorzecza (WBSRC). Potencjał ten to zasoby wody (water W), biocenoza (biodiversity B), usług ekosystemowych (ecosystem services S) dla społeczeństwa (np. żywność, turystyka, rekreacja), odporność na zmiany klimatyczne (resilience R) oraz dorobek kulturowy i edukacja (culture C).

.

M.B.: Panie Profesorze porozmawiajmy o badaniach.  Jakich obszarów dotyczą badania prowadzone przez ERCE?

M.Z.: Centrum prowadzi transdyscyplinarne badania ekohydrologiczne w zakresie zrównoważonego zarządzania, ochrony i odbudowy zasobów wodnych w skali zlewni. Obszary badawcze obejmują: hydrologię, hydrobiologię, hydroakustykę, chemię środowiska, procesy krajobrazowe, ekologię gleby, fitotechnologię, toksykologię i genetykę środowiska, badania populacji i modelowanie matematyczne.

Egzemplifikacja badań w ERCE

MONITOROWANIE ZAGROŻEŃ

Zastosowanie metod molekularnych do oceny ryzyka i systemu wczesnego ostrzegania

PRZYCZYNA - ANALIZA ZWIĄZKÓW PRZYCZYNOWO-SKUTKOWYCH

Identyfikacja hierarchii czynników wywołujących toksyczne zakwity glonów w zbiorniku sulejowskim

OPRACOWYWANIE METOD

Zwiększających potencjał ekologiczny zlewni

Optymalizacja struktury terasy zalewowej zlewni rzeki Pilicy w celu zwiększenia samooczyszczania z uwzględnieniem modyfikacji procesów hydrologicznych

ROZWIĄZANIA SYSTEMOWE ZRÓWNOWAŻONY ROZWÓJ I DOBRY STAN EKOLOGICZNY

Odbudowa miejskich ekosystemów wodnych i krajobrazu dla zdrowia ludzkiego i jakości życia. Koncepcja „Blue-Green Network” – Miasto jako Błękitno-Zielona Sieć.

Projekt na rzece Bzurze – rekultywacja zbiorników w Arturówku

Ekohydrologiczna rekultywacja zbiorników rekreacyjnych Arturówek (Łódź)

jako modelowe podejście do rekultywacji zbiorników miejskich.

Zbiorniki w Arturówku, położone w górnym odcinku rzeki Bzury,są jednym z najważniejszych obszarów rekreacji dla  mieszkańców Łodzi. Podobnie jak większość wód na terenach zurbanizowanych. Znajdują się jednak pod znacznym wpływem oddziaływań antropogenicznych, negatywnie wpływających na jakość wody, a tym samym ograniczających użyteczność tego obszaru. Podejmowane w przeszłości próby naprawy tego stanu nie przyniosły trwałej poprawy sytuacji. Dlatego koniecznym było ograniczenie dopływu zanieczyszczeń (pochodzących przede wszystkim z wód burzowych) do tych zbiorników, które powodują występowanie toksycznych zakwitów i uniemożliwiały ich rekreacyjne wykorzystanie. Próbę wdrożenia kompleksowych rozwiązań rekultywacyjnych, mających na celu poprawę jakości rzeki Bzury i wyeliminowanie pojawiających się w zbiornikach sinic podjęto w ramach projektu europejskiego LIFE + pt.: „Ekohydrologiczna rekultywacja zbiorników rekreacyjnych Arturówek (Łódź) jako modelowe podejście do rekultywacji zbiorników miejskich (EH REK)” (LIFE 08/ ENV?PL/000517).

Nowatorstwo rozwiązań proponowanych w ramach projektu EH-REK wiąże się z zastosowaniem technologii łączących wiedzę z zakresu biologii, hydrologii i hydroinżynierii. Tego typu rozwiązania noszą nazwę Ekohydrologii.

W myśl tej koncepcji, infrastruktura hydrotechniczna pozwala na sterowanie parametrami hydrologicznymi rzeki czy zbiornika, pod kątem poprawy jakość ich wody i stanu ekologicznego. Z kolei odpowiednie kształtowanie elementów biologicznych pozwala modyfikować niektóre procesy zależne od hydrologii cieku. Takie podejście nie było do tej pory stosowane w obszarach zurbanizowanych, gdzie tradycyjnie korzysta się jedynie z rozwiązań inżynierskich, w których możliwości sterowania cyklami naturalnymi są silnie ograniczone z uwagi na znaczne modyfikacje naturalnego cyklu hydrologicznego i inne formy oddziaływania  człowieka.

Projekt podzielono na 5 etapów.

1. Analiza  zagrożeń i szans
2. Koncepcje i projekty technicznych rekultywacji tego obszaru
3. Inwestycje, które miały na celu ograniczenie dopływu zanieczyszczeń do rzeki i zbiorników w Arturówku
4. Zoptymalizowanie ich działania- co skutkowało zwiększeniem skuteczności oczyszczania wody
5. System szkoleń

Kompleks rekreacyjny „Arturówek” położony jest w północnej części Łodzi, w dzielnicy Bałuty, w granicach największego w Europie wewnątrz

granic miasta kompleksu leśnego - Lasu Łagiewnickiego o pow. 1200 ha. W 1996 r. z części lasu utworzono rezerwat przyrody Las Łagiewnicki o powierzchni 69,85 ha. Głównym przedmiotem ochrony jest kompleks naturalnych zbiorowisk roślinnych w postaci grądu i dąbrowy. Las Łagiewnicki położony jest zaledwie kwadrans drogi od centrum miasta. „Arturówek” usytuowany jest w dorzeczu rzeki Bzury, która bierze swój początek u podnóża Wzgórz Łagiewnickich. Bzura płynie ku zachodowi, tworząc najpierw na długości kilku kilometrów kaskadę 17 niewielkich zbiorników, a następnie trzy kilkuhektarowe zbiorniki rekreacyjne w Arturówku. Wokół zbiorników znajdują się liczne ścieżki spacerowe i rowerowe oraz wiele innych

atrakcji: plaża, place zabaw dla dzieci, miejsca na piknik oraz baza noclegowa i gastronomiczna.

Osiągnięcia Profesora Macieja Zalewskiego

Obszar badawczy

EKOHYDROLOGIA - subdyscyplina hydrologii, która koncentruje się na procesach ekologicznych zachodzących w cyklu hydrologicznym i dąży do wykorzystania takich procesów do poprawy potencjału ekologicznego dorzecza

Wykorzystanie procesów ekosystemowych w dorzeczach rzek i jezior w celu ograniczenia różnych form wpływu człowieka i poprawy usług ekosystemów wodnych, różnorodności biologicznej i odporności (eutrofizacja, toksyczne zakwity glonów, sedymentacja).

Odbudowa zasobów wodnych i ekosystemowych w obszarach zurbanizowanych w celu rozwoju gospodarczego, zdrowia ludzi i poprawy jakości życia.

Projekty

Projekty demonstracyjne UNESCO IHP dotyczące ekohydrologii

Pierwszy projekt demonstracyjny UNESCO / UNEP „Zastosowanie ekohydrologii i fitotechnologii w zarządzaniu zasobami wodnymi i zrównoważonym rozwoju” został zainicjowany w 2000 r. W zlewni Pilicy.

Dziś Centrum koordynuje wdrażanie koncepcji ekohydrologii w projektach demonstracyjnych dotyczących ekohydrologii w różnych regionach świata. Projekty są opracowywane w ramach programu UNESCO IHP Ecohydrology na lata 2004 - 2005, jako część planu prac Wspólnej Głównej Linii Działania 4 IHP-MAB na lata 2004 - 2005 podprogramu II.1. W oparciu o koncepcję ekohydrologii projekty demonstracyjne mają na celu opracowanie opłacalnej, kompleksowej strategii, nie tylko w celu poprawy jakości i ilości wody, ale także w celu rozwiązania lokalnych problemów w danym regionie.