Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Śląsk pojezierzem antropogenicznym

– Jeśli przyjrzymy się współczesnym mapom Śląska, ze zdumieniem możemy zobaczyć, że na tym terenie jest prawie 5 tysięcy zbiorników wodnych! Historyczne źródła potwierdzają nagromadzenie jezior, stawów oraz sadzawek służących przede wszystkim rozwijającemu się przemysłowi – mówi dr Andrzej Woźnica zajmujący się między innymi tworzeniem modeli numerycznych zbiorników wodnych.

W wodnym „repertuarze” tego rejonu występują zatem jeziora zaporowe, groblowe, zapadliskowe, liczne sadzawki, baseny betonowe czy zbiorniki poregulacyjne rzek o łącznej powierzchni około 185 km². W związku z tym, jak dodaje biolog, Śląsk może być nazwany pojezierzem antropogenicznym, ponieważ większość akwenów powstała w wyniku działalności człowieka. Wskaźnik jeziorności regionu oznaczającej stosunek powierzchni jezior do ogólnej powierzchni analizowanego obszaru wynosi dla Śląska 2,74 proc. – dla porównania Pojezierze Mazurskie ma jeziorność rzędu około 7 proc. 

– Jest to ważny element naszego środowiska, dlatego istotne jest, aby badanie zasobów wodnych Śląska stało się stałym przedmiotem zainteresowań naukowców Uniwersytetu Śląskiego. Chcielibyśmy w związku z tym powołać do istnienia Śląskie Centrum Wody – jednostkę badawczą funkcjonującą przy Uniwersytecie Śląskim, które celem będzie skupienie ekspertów z naszej uczelni oraz z innych ośrodków naukowych, którzy zajmują się szeroko rozumianą tematyką wody – mówi dr Woźnica.

Naukowcy obecnie prowadzą badania Jeziora Paprocańskiego, jednego z najstarszych zbiorników zaporowych w Polsce. Powstało ono dla potrzeb Huty Paprockiej w XVIII wieku. Można je zobaczyć między innymi na ręcznie wykonanych mapach „Kriegskarte von Schlesien”, które Frederick Christian von Wrede w latach 1747–1753 wykonał na zlecenie króla pruskiego Fryderyka II Wielkiego.

– Jest to niezwykły materiał badawczy zawierający wiele informacji, z których otrzymaliśmy szereg danych na temat świetnej gospodarki wodnej prowadzonej w XVIII wieku na terenie Śląska – mówi biolog.

Dzięki temu naukowcy mogli między innymi zrozumieć, jak zmieniał się układ terenu w okolicach badanego obiektu – co, jak się później okazało, miało ogromne znaczenie dla pogorszenia stanu jakości wód zbiornika. W związku z tym przygotowane zostały wytyczne dla zarządców mające na celu przywrócenie pełnej funkcjonalności Jeziora Paprocańskiego, w tym również służące wykorzystaniu jego turystyczno-rekreacyjnego potencjału.

Tajemnicze „kreski” i jaz iglicowy 

– Przede wszystkim z badanego przez nas terenu zniknęło wiele okolicznych zbiorników wodnych, które jeszcze w XVIII wieku otaczały jezioro. Poza tym znacząco zmniejszono jego zlewnię ze względu na złą jakość wód pokopalnianych. Zatem pewne rozwiązania hydrotechniczne, które mogliśmy dostrzec w archiwach, zostały z czasem zaniedbane – wyjaśnia dr Andrzej Woźnica.

Naukowcy sprawdzali również dokumenty odnoszące się do badanego obszaru w pszczyńskim oddziale Archiwum Państwowego w Katowicach. Zwrócili szczególną uwagę na pewnego rodzaju równoległe, dobrze widoczne na mapach „kreski” znajdujące się w pobliżu zbiornika, lecz niedochodzące do starego koryta Gostyni – rzeki zasilającej akwen. Ich pozostałości są zresztą obserwowane także dziś w okolicach Jeziora Paprocańskiego. Owe „kreski” okazały się rowami melioracyjnymi nawadniającymi pobliskie łąki. Mieszkańcy wspominali również o istniejącej na tym terenie oczyszczalni wody.

– Wyruszyliśmy w teren, by odnaleźć jej ślady. Okazało się, że rzeka Gostynia przedzielona była jazem iglicowym, woda przelewała się więc na pobliskie łąki znajdujące się po lewej i prawej stronie koryta – mówi naukowiec. Jak dodaje, w dokumentacji zachowały się rysunki techniczne wspomnianej oczyszczalni typu gruntowo-korzeniowego. Woda wprowadzana na łąki za pośrednictwem rowów melioracyjnych była jednocześnie naturalnie oczyszczana z fosforu i azotu poprzez korzenie roślin znajdujących się właśnie na tej łące. W ten sposób oczyszczona zasilała następnie zbiornik Paprocany. Jak wyjaśnia naukowiec, z czasem jednak oczyszczalnię zlikwidowano, a rowy melioracyjne przestały pełnić swoją funkcję. Koryto rzeki Gostyni zostało przeniesione w północną część zbiornika, przebudowano zlewnię – obecnie wykorzystywane jest zaledwie 12 proc. powierzchni zlewni pierwotnej – działania te przyczyniły się więc do zmiany przepływu wody przez zbiornik i w efekcie doprowadziły do pogorszenia jej jakości.

Prowadzone przez naukowców badania wykazały ponadto, że zbyt mała ilość wody w Jeziorze Paprocańskim przyczynia się do szybszego jej nagrzewania, co sprzyja pojawianiu się zakwitów.

Proponowane rozwiązania

Szczególnym miejscem Jeziora Paprocańskiego jest kąpielisko pełniące funkcje rekreacyjno-turystyczne. Aby przyjrzeć mu się dokładniej, naukowcy, pracując w interdyscyplinarnym zespole, opracowali numeryczny model badanego zbiornika. Dzięki temu narzędziu mogą między innymi obrazować dynamicznie i czasoprzestrzennie sposób przepływu wody w zbiorniku oraz wpływ poszczególnych czynników na ten proces. Opierając się na zgromadzonych danych, wykazali, że kąpielisko jest szczególnie narażone na występowanie zakwitów.

– Model przepływu wody w zbiorniku pokazał, że kierunek i siła wiatrów połączone z kształtem zbiornika sprawiają, że masowo rozwijający się fitoplankton jest spychany właśnie w rejon kąpieliska – tłumaczy dr Andrzej Woźnica. Jak dodaje, jednym z proponowanych rozwiązań stosowanych już zresztą na świecie jest mechaniczne odgrodzenie kąpieliska od pozostałej części Jeziora Paprocańskiego, dzięki czemu powstałe na zbiorniku zakwity nie będą przedostawały się do przestrzeni rekreacyjnej. Stosowane mogą być specjalne membrany, jest to jednak rozwiązanie kosztowne. Alternatywą są mniej skuteczne kurtyny – rodzaj kierownic przepływu, które sprawią, że glony i inne organizmy żywe będą transportowane za pośrednictwem wody i wiatru w taki sposób, aby omijały rejon kąpieliska.

Kolejnym rozwiązaniem proponowanym przez zespół naukowców z Uniwersytetu Śląskiego jest zwiększenie powierzchni szuwarów – zbiorowiska roślinności przybrzeżnej przyczyniającej się do oczyszczania wód zbiornika z fosforu i azotu, co w naturalny sposób zabezpieczy jezioro przed pojawianiem się zakwitów. Ponadto takie zbiorowiska roślinne stanowią doskonałe miejsce lęgowe ptaków i tarliska dla ryb.

Zdaniem naukowców wskazane byłoby również poszukiwanie zasobów wody, które mogłyby zasilić paprocański zbiornik. – Niestety wody rzeki Gostyni są mocno zanieczyszczone, dlatego poszukiwaliśmy alternatywnych źródeł. Udało nam się kilka takich miejsc wskazać. Wykorzystaliśmy numeryczny model zbiornika, aby pokazać, jak proponowane przez nas rozwiązania wpłyną na zmianę dynamiki przepływu wody w Jeziorze Paprocańskim. Dzięki temu wiemy, że skróceniu ulegnie czas zatrzymania wody w akwenie, co ma kapitalne znaczenie dla stanu jego wodnych zasobów – tłumaczy dr Woźnica. Jak dodaje, obecnie czas zatrzymania wód wynosi około dwóch miesięcy. Po wprowadzeniu zmian byłby o połowę krótszy. Obniży się w związku z tym temperatura wody w akwenie, co także zmniejszy prawdopodobieństwo wystąpienia zakwitów.

Najciekawszym rozwiązaniem zaproponowanym przez naukowców jest jednak odtworzenie hydrotechnicznych rozwiązań z przeszłości, czyli odbudowanie oczyszczalni wody typu gruntowo-korzeniowego oraz związane z tym ponowne wykorzystanie dawnych rowów melioracyjnych. – Dzięki temu nie tylko przyczynimy się do poprawy jakości wód Jeziora Paprocańskiego, lecz również zyskamy kolejny niezwykle interesujący obiekt na Szlaku Zabytków Techniki Województwa Śląskiego – podsumowuje dr Andrzej Woźnica.

 

Małgorzata Kłoskowicz

Artykuł pod tytułem „Gospodarka wodna przeszłości” ukazał się drukiem w numerze 10 (250) „Gazety Uniwersyteckiej UŚ” (lipiec–wrzesień 2017).