METODĂ ECOLOGICĂ, COMPLEXĂ DE EVALUARE ŞI BIOMONITORIZARE A CALITĂŢII BAZINULUI HIDROGRAFIC SOMEŞ, MONISOM

1. METODĂ ECOLOGICĂ, COMPLEXĂ DE EVALUARE ŞI BIOMONITORIZARE A CALITĂŢII BAZINULUI HIDROGRAFIC SOMEŞ, MONISOM

2. Informatii despre proiect Nr. contract:610/2006 Parteneri: • Institutul de Cercetari pentru Instrumentatie Analitica, ICIA, Cluj-Napoca • Institutul de Geografie al Academiei Romane, IGAR, Bucuresti • Universitatea Babes-Bolyai, UBB, Cluj-Napoca • Centrul Regional pentru Prevenirea Accidentelor Industriale Majore Cluj-Napoca • Asociatia “Apathy Istvan” Cluj-Napoca Perioada de derulare:2006-2008

3. Obiective

4. Obiectiv general • Realizarea unei metode ecologice, complexe, integrate de evaluare şi monitorizare a modificării calităţii bazinului hidrografic Someş sub influenţa factorilor antropici in scopul îmbunătăţirii calităţii mediului înconjurător în vederea creării condiţiilor naturale pentru o dezvoltare socio-economică durabilă. • Evaluarea calităţii bazinului hidrografic Someş se va efectua prin studierea comunităţilor de organisme din bazinul Someş (dinamica lor în plan structural şi funcţional) în sectoarele expuse poluării cu cianuri şi metale grele în perspectiva reabilitării şi conservării ecosistemelor acvatice afectate

5. Obiective masurabile • Studii, analize şi documentări pentru elaborarea strategiei şi metodologiei de monitorizare a biodiversităţii râurilor afectate. • Evaluarea calităţii actuale a bazinului hidrografic Someş: prelevare, preparare, analizare probe, interpretare rezultate. • Elaborarea bazei de date în format GIS: (baza de date ecologice şi chimice) elaborarea de hărţi privind:►habitatele caracteristice din sectoarele de râuri cercetate ►identificarea suprafeţelor periclitate • Elaborare şi realizare metodologie de evaluare şi biomonitorizare a calităţii bazinului hidrografic. • Diseminare informaţii: articole, comunicări ştiinţifice, pagină web, organizare workshop.

6. Rezultate estimate

7. Rezultate • Metodă modernă, complexă şi originală de biomonitorizare şi evaluare a calităţii bazinul Someş sub influenţa factorilor antropici în scopul elaborării strategiei de reabilitate şi conservare a ecosistemelor acvatice afectate, aplicabilă şi în alte zone decât cele studiate în cadrul acestui proiect; • Baze de date privind calitatea bazinului hidrografic Someş; • Determinarea sectoarelor de râu periclitate în care modificările perturbatoare pot prefigura pericole de poluare transfrontieră; • Hărţi ecologice ale acestor zone; • Manual de prezentare • Articole pentru a face mai bine cunoscute activitatea şi potenţialul ştiinţific al ţării; • Reţea de cercetare la nivel regional

8. Beneficii • Metodologia propusă va fi un punct de plecare pentru elaborarea altor metodologii din domeniile protecţiei mediului şi a calităţii vieţii precum şi, o modalitate nouă de abordare a problemelor ecologice în învăţământul pre-universitar şi universitar de profil; • Determinarea cu acurateţe a calităţii bazinelor hidrografice va putea fi un instrument util pentru modificări ale legislaţiei mediului permiţând alinierea acesteia la legislaţia europeană, una dintre condiţiile impuse de viitoarea integrare europeană; • Cunoaşterea stării calităţii mediului va permite luarea unor decizii în timp optim în scopul intervenţiei pentru refacerea ecologică; • Relevarea valorilor profesionale prin elaborarea si conducerea proiectului, prin articole in reviste de specialitate; • Colaborări ştiinţifice interdisciplinare; • Diversificarea domeniilor de cercetare aplicativa; • Creşterea gradului de implicare a cercetătorilor pe domenii de mare actualitate; • Evitarea implicaţiilor de ordin juridic şi economic apărute ca rezultat al poluării transfrontieră; • Posibilitatea înscrierii în Platforma tehnologică europeană PT25

9. Grad de noutate

10. Metoda propusă pentru biomonitorizarea complexă şi integrată a unui bazin hidrografic prin coroborarea rezultatelor chimice (in situ şi ex situ) şi biologice ale diferitelor tipuri de organisme acvatice şi a păsărilor; • Cercetarea comunităţii de organisme cu rol cheie în ecologia apelor curgătoare • Utilizarea algelor unicelulare, a macrofitelor, a faunei bentice ca bioindicatori ai anumitor tipuri de substanţe prezente în ape, analiza chimică privind concentraţia metalelor grele existentă în penele puilor de barză şi lăstun de mal precum şi coroborarea acestor rezultate cu determinările obţinute prin determinări analitice ale apei şi sedimentelor. • Analiza in situ a concentraţiei metalelor grele prin metoda gradienţilor de difuzie în filme subţiri, DGT. • Realizarea hărţilor ecologice în format GIS conţinând atât informaţiile chimice cât şi cele biologice. • Determinarea concentraţiei metalelor grele din penele puilor de barză şi lăstun de mal: o metodă modernă, nouă care nu se aplică încă în ţară.

11. Complexitate

12. Strategia de prelevare probe biologice • Strategia de prelevare sedimente • Evaluarea efectelor surselor de poluare sau a altor forme de degradare a mediilor acvatice • Evaluarea gradului de periclitare şi a suprafeţelor periclitate (localizare, dimensiuni) • Realizarea bazei de date în format GIS • Identificarea grupelor taxonomice de referinţă caracteristice bazinului Someş • Activităţile de cercetare cu caracter multidisciplinar îmbinând domenii ca: ecologia acvatică, chimia analitică şi geologia

13. Metode de biomonitorizare propuse pentru bazinul Someş

14. Categorii de calitate a apelor corespunzator recomandărilor monitorizării integrate şi clasificării calităţii ecologice a apelor de suprafaţă ale Uniunii Europene.

15. 1. Calitatea ecologică excelentă: Impactul antropic asupra comunităţilor şi a comunităţilor este minim sau lipseşte. Natura (compoziţia şi diversitatea) şi capacitatea ecologică (productivitatea) comunităţii ecologice reflectă că acesta se află în relaţii naturale cu habitatele lor neafectate. • 2. Calitate ecologică bună: Impactul antropic detectat asupra comunităţilor şi asupra habitatelor este de un nivel scăzut. Biotele şi comunităţile arată semnele stresului antropic, dar procesele de autoepurare naturală sunt funcţionale. Comunităţile diferă puţin faţă de comunităţile aflate habitate în stare naturală. • 3. Calitate ecologică mediocră: Impact antropic evident asupra comunităţilor şi asupra habitatelor naturale. Biotele reflectă deviaţii calitative şi cantitative moderate faţă de situaţia nenaturală. • 4. Calitate ecologică slabă: Impact semnificativ asupra comunităţilor şi habitaetlor; comunităţile diferă mult de cele constituite pe cale naturală, determinată de prezenţa factorilor perturbatori. • 5. Calitate ecologică nesatisfăcătoare: Sunt prezente numai câteva specii cu toleranţă ecologică ridicată sau din unele grupe sistematice lipsesc speciile cu desăvârşire.

16. Teste de fitotoxicitate • În contextul poluării apelor prin intermediul activităţilor umane studiul toxicităţii apei pentru diferite categorii de organisme poate oferi date atât asupra calităţii apei în privinţa sănătăţii umane, cât şi în contextul presiunii selective datorate prezenţei substanţelor toxice în determinarea evoluţiei viitoare a componenţei biocenozelor. • Testele de fitotoxicitate în care se foloseşte apa colectată din diferite zone antropizate contribuie la evaluarea efectelor concrete ale unor poluanţi chimici asupra proceselor fiziologice ale organismelor vii. • Ca indicator structural netaxonomic se determină abundenţa perifitonului (numărul de celule fotoautotrofe în unitatea de volum, determinat cu ajutorul citometrului Bürker), iar ca indicator al biodiversităţii la nivel de comunitate se evaluează numărul de taxoni diferiţi în unitatea de volum, fără a ţine seama de numărul de indivizi prin care este reprezentată fiecare specie în parte. • Deoarece unele specii pot fi prezente cu un număr mic de indivizi în unitatea de volum, diversitatea fitoplanctonului se stabileşte pe baza examinării a câte 500 indivizi din fiecare preparat microscopic, ca atare există posibilitatea ca unii taxoni foarte rari să nu fie surprinşi în probele prelevate.

17. Metode ecofiziologice moderne pentru biomonitorizarea calităţii apelor râurilor cu ajutorul microalgelor dulcicole - determinarea parametrilor fluorescenţei clorofiliene induse în suspensiile de celule algale dezvoltate în apa diferitelor sectoare de râu, - determinarea gradului de acumulare a unor forme de oxigen reactiv şi a activităţii unor enzime antioxidative cu rol protector în condiţiile diferitelor grade de stres ambiental oxidativ datorat unor poluanţi care induc geneza formelor de oxigen reactiv în celulele algale • Parametrii fluorescenţei clorofiliene induse in culturi ale algei Scenedesmus opoliensis oferă informaţii utile despre stadiile incipiente ale modificărilor induse la nivelul funcţionării aparatului fotosintetic de către diferiţi agenţi chimici (ierbicide, metale grele) care datorită activităţilor umane se pot acumula în mediile acvatice şi exercită un efect poluant care provoacă scăderea eficienţei fluxurilor energetice în ecosistemele afectate. • Dintre aceşti parametri fluorescenţa clorofiliană iniţială reflectă gradul de organizare a complexelor de pigmenţi antenari care captează energia fotonilor la nivelul membranelor tilacoidale. • Fluorescenţa maximă tranzitorie reflectă intensitatea transportului de electroni energizaţi în regiunea acceptoare a sistemului fotochimic de tip II (la nivelul acceptorilor chinonici primari şi secundari).

18. Biomonitorizarea calităţii apei pe cale microbiologică • Are la bază determinarea numărului total de bacterii şi a abundenţei unor grupe nutriţionale de bacterii care servesc ca indicatori ai contaminării apei • Testele prezumtive sunt urmate de teste de confirmare care utilizează medii selective ce permit doar dezvoltarea unui anumit grup fiziologic de bacterii.

19. Metodă de monitoring ecologic bazată pe studiului vegetaţiei • Pentru a evalua tipurile de habitate şi starea lor naturală de-a lungul bazinului hidrografic pe baza vegetaţiei în lunca râului în dreptul staţiilor de prelevare se cercetează foarte amănunţit vegetaţia de mal a râului într-o zonă de aproximativ 10 km de-a lungul râului apreciind gradul de alterare a habitatelor pe baza vegetaţiei. • Se urmăreşte răspândirea speciilor adventive pe toată lungimea râului şi se realizează la finalul lucrării câte o hartă pentru fiecare specie adventivă. • Speciile adventive, urmărite în mod deosebit: - Robinia pseudoaccacia - Impatiens glandulifera - Helianthus tuberosus - Erigeron annuus - Xanthium strumarium - Galinsoga parviflora - Reynoutria x bohemica

20. Pe parcursul cercetărilor de teren se notează următoarele date: A. tipurile de habitate (Natura 2000) prezente; B. speciile de plante caracteristice sau abundente în fiecare dintre aceste habitate; C. starea naturală sau gradul de afectare antropică a fiecăreia dintre habitate pe o scară de la 1 la 5, conform tabelului de mai jos

21. D. speciile invazive (specii de plante allohtone, care se răspândesc în mod agresiv în România, periclitând habitatele naturale) şi abundenţa lor în eşantion pe o scară de la 1 la 5, conform tabelului • E. gradul de stare naturală a întregului eşantion pe o scară de la 1 la 5., conform valorilor de la punctul C. • F. activităţi antropice, ex.: cosit, păşunat, construcţii, căi, etc.

22. Metode de monitoring ecologic bazate pe studiului comunităţilor de furnici • Colectările din cuib: destinate cunoaşterii faunei de furnici (fac posibila evaluarea densităţii coloniilor) • Folosirea diferitelor capcane: destinata evaluarii densităţii indivizilor aparţinând diferitelor specii

23. Monitorizarea calităţii apelor pe baza macrozoobentosului • Organisme bioindicatoare: macrofitele acvatice, moluştele, trichopterele, efemeropterele, pot fi colectate cu uşurinţă şi a căror identificare nu prezintă dificultate pentru specialişti • Macroozobentosul este foarte sensibil la prezenţa unor factori perturbatori, atât în albia râului, cât şi în ecosistemele ripariene • Pe baza identificarii speciilor de macrozoobentos este posibilă stabilirea unor: • sectoare naturale sau aproape naturale - categoria ecologică 1, • sectoare parţial naturale - calitatea ecologică 2, • sectoare mediocru afectate sau artificiale - calitatea ecologică 3, • sectoare grav afectate - calitate ecologică 4, • sectoare total distruse - calitate ecologică 5.

24. Aprecierea influenţei antropice pe baza populaţiilor de păsări de mal • Se urmăreşte prezenţa unor specii cu valoare de bioindicator al acestui habitat. Fluierarul de munte (Actitis hypoleucos) este o specie cu răspândire tipic lineară de-a lungul cursurilor de apă. Teritoriile au o lungime medie de 200 de metri, iar densitatea lor este de obicei de o pereche pe o lungime de 1 km • Codobatura de munte (Motacilla cinerea) este de asemenea o specie legată de apă cu teritorii lineare. Din punctul de vedere al hranei, codobatura de munte este şi mai mult legată de prezenţa şi abundenţa organismelor bentonice din râu

25. Metode de biomonitorizare pe baza comunităţilor de păsări acvatice Se vor studiacomunitatile de: lăstuni de mal, pescăruşi albastri fluierari de munte. Fiecare dintre speciile menţionate populează în întregime râul Someş.

26. Concluzii

27. Factori ecologici • acei factori de mediu care prin schimbarea valorilor lor determină schimbări la nivelul populaţiilor şi a comunităţilor. • există o legătură cauzală intre schimbările calitative şi cantitative constatate la nivelul populaţiilor şi comunităţilor de organisme vii şi schimbările factorilor de mediu, care în felul acesta pot fi denumiţi factori ecologici.

28. Indicaţia ecologică • Se bazează pe constatarea modificărilor care pot fi detectate la nivelul populaţilor şi comunităţilor de organisme. • Stabilirea legăturilor directe între efectul produs (modificări cantitative şi calitative) şi cauza modificărilor este sarcina cercetării ecologice. • Organismele în această ipostază sunt folosite asemănător unor instrumente de mare precizie pentru a măsura amplitudinea şi sensul modificării factorilor de mediu

29. Metoda de biomonitoring folosită la aprecierea ecologică a calităţii apelor • este folosită pentru stabilirea schimbărilor în timp a factorilor ecologici prin indicaţiile populaţiilor şi a comunităţilor de organisme vii • cu ocazia primei prelevări de probe biologice se stabileşte componenţa calitativă şi cantitativă a comunităţilor, după care pe baza probelor periodice, în sistem monitoring pot fi stabilite tendinţele şi direcţiile modificărilor.