Ekologija i konzervaciona vrednost vodene vegetacije šljunkara u plavnom području reke Drine

Abstract

Sa jedne strane se eksploatacija šljunka navodi kao značajan ugrožavajući faktor sa velikim negativnim uticajem na vodena staništa i biodiverzitet, dok same šljunkare mogu predstavljati vredne refugijume akavtičnog biodiverziteta. Osnovni cilj disertacije je određivanje najznačajnijih i relevantnih hidromorfoloških parametara koji utiču na strukturiranje makrofitskih zajednica u šljunkarama duž plavnog područja reke Drine i određivanje korelacije između izdvojenih parametara i kvantitativnih indeksa makrofita.Istraživanje je vršeno u toku letnjih meseci 2015, 2016, 2017 i 2018. godine na 18 šljunkara (60 istraživačkih vegetacijskih sektora) u okviru tri eksploataciona polja u Crnoj Bari, Badovincima i Lipničkom Šoru i na četiri prirodna fluvijalna jezera (13 istraživačkih vegetacijskih sektora) u plavnom području reke Drine. Makrofitska vegetacija je konstatovana na svih 18 istraţivanih šljunkara, prikupljenih na tri eksploataciona polja (Badovinci, Crna Bara i Lipniĉki Šor). Zabeležena je 31 biljna vrsta. Kao najučestalije, sa najvećom apsolutnom pokrovnošću izdvojile su se vrste: Potamogeton nodosus Poiret, Ceratophyllum demersum L subsp. demersum, Myriophyllum spicatum L,Najas marina L i Chara globularis Thuill Na četiri prirodna fluvijalna jezera zabeleženo je 13 vrsta. Vrste Vallisneria spiralis L, Elodea canadensis Michx, Callitriche palustris L, Potamogeton natans L i Nuphar lutea (L) Sm izdvojile su se kao konstantne i dominantne. Vrednosti svih kvantitativnih indeksa makrofita, značajno su veće za šljunkare u poređenju sa prirodnim fluvijalnim jezerima na nivouLEAFPACS sektora. Na istraživanim šljunkarama, analizom klasterovanja je izdvojeno 13 vegetacijskih grupa (VG): VG1 Ceratophyllum demersum, VG2 Ceratophyllum demersum - Valisneria spiralis, VG3 Chara contraria, VG4 Chara globularis, VG5 Elodea canadensis, VG6 Elodea nuttallii, VG7 Najas marina, VG8 Najas minor, VG9 Nitellopsis obtusa, VG10 Nuphar lutea, VG11 Potamogeton nodosus, VG12 Potamogeton natans i VG13 Potamogeton pectinatus. Na prirodnim fluvijalnim jezerima konstatovane su četiri vegetacijske grupe: VG5 Elodea canadensis, VG10 Nuphar lutea, VG12 Potamogeton natans i VG14 Typha latifolia. Na osnovu izmerenih fizičko-hemijskih parametara,kvalitet vode u većini šljunkara odgovara II klasi kvaliteta, na osnovu čega se mogu okarakterisati kao vodna tela sa dobrim i boljim ekološkim potencijalom. Sve šljunkare i fluvijalna jezera se klasifikuju kao visoko alkalna. Kvalitet vode u prirodnim fluvijalnim jezerima odgovara III – IV klasi kvaliteta voda, pri čemu se mogu okarakterisati kao vodna tela sa slabim do umerenim ekološkim statusom. Značajno veće vrednosti ukupnih suspendovanih materija, hemijske i biološke potrošnje kiseonika, ukupnog organskog kiseonika i nitrata zabeležene su na prirodnim fluvijalnim jezerima u poređenju sa šljunkarama. Izmerene vrednosti fizičko-hemijskih parametara ukazuju na mezotrofni karakter lokaliteta u Badovincima i mezo-eutrofni karakter lokaliteta u Lipničkom Šoru, dok se šljunkare na teritoriji Crne Bare mogu okarakterisati kao eutrofna jezera.Vrednosti LHMS (modifikacionog) skora za šljunkare kretale su se u rasponu od 9 – 15, dok su vrednosti LHQA skora (stanišnog diverziteta) bile u rasponu izmeĊu 33 – 44. Sliĉne vrednosti za LHQA skor su izraĉunate i za prirodna fluvijalna jezera (36 – 49). MeĊutim, vrednosti LHMS skora za prirodna fluvijalna jezera su znaĉajno veće u odnosu na vrednosti LHMS skora za šljunkare. Ovi podaci ukazuju na manje prisustvo antropogenog pritiska na šljunkarama u poređenju sa prirodnim fluvijalnim jezerima uistraţivanom podruĉju. Fizičko -hemijski i hidromorfološki parametri zajedno su objasnili 57.07 % od ukupne varijanse vegetacijskih podataka, sa 16.57 % deljenog efekta. Fizičkohemijski parametri kvaliteta vode objasnili su 17.02 % varijabilnosti u strukturi makrofitske vegetacije. Kao najsignifikantniji parametri izdvojili su se: saturacija vode kiseonikom,ukupni organski ugljenik, površinski aktivne materije, temperatura, elektroprovodljivost, pH i ukpni alkalitet. Hidromorfološki parametri su objasnili 23.48 % varijabilnosti u strukturi makrofitske vegetacije. Kao najsignifikantnije varijable, izdvojile su se: struktura vegetacije u priobalnoj zoni, diverzitet prirodnih tipova staništa priobalne zone, prirodnost obale, diverzitet prirodnog supstrata litorala,masimalna dubina šljunkara, površina šljunkara,indeks relativne dubine, udaljenost šljunkara od glavnog reĉnog toka i starost šljunkara. Hidrološki parametri su objasnili 8.38 % varijabilnosti u strukturi makrofitske vegetacije. Kao najsignifikantnije varijable, izdvojile su se broj plavnih talasa u vegetacionoj sezoni tokom godine u kojoj je vršeno uzorkovanje vegetacije i broj plavnih talasa u prolećnom periodu za sve četiri godine. Ovi rezultati potvrđuju direktni destruktivni uticaj plavnih talasa na vodenu vegetaciju u vegetacionoj sezoni, kao i indirektni uticaj prolećnih poplava, usled uticaja na trofički status vode. Sumarno, šljunkare u plavnom području reke Drine predstavljaju optimalno stanište za razvoj retke i ugroţene makrofitske flore. Od ukupnog broja zabeleženih vrsta makrofita, 30 % se kategoriše kao zaštićeno ili ugroženo na nacionalnom nivou. Značajno veće vrednosti konzervacionih indeksa ustanovljene su za šljunkare u poređenju sa prirodnim fluvijalnim jezerima, što ukazuje na njihov visok ekološki potencijal. Ustanovljen je visok diverzitet prioritetnih tipova akvatiĉnih staništa prema Pravilniku o kriterijumima za izdvajanje tipova staništa, o tipovima staništa, osetljivim, ugroženim, retkim i za zaštitu prioritetnim tipovima staništa i o merama zaštite za njihovo očuvanje, Aneksu I, Direktive Evropske unije ozaštiti prirodnih staništa i divlje flore i faune (Natura 2000), Rezoluciji br. 4 Konvencije o očuvanju evropske divlje flore i faune i prirodnih staništa (EMERALD) i Evropskoj crvenoj listi staništa. Vrednosti izdvojenih atributa šljunkara mogli bi se iskoristiti u procesu ranog planiranja i projektovanja eksploatacionih polja u plavnom području reke Drine i na drugim, sličnim lokalitetima. Generalna preporuka je da se dva tipa šljunkara kreiraju u okviru jednog eksploatacionog polja. Prvi tip, odnosno šljunkare koje bi podržavale pionirsku vegetaciju pršljenčica trebale bi da budu locirane na razdaljini do 100 m od glavnog rečnog toka, površine do 1000 m 2 i da imaju vrednost indeksa relativne dubine > 5 %. Drugi tip šljunkara koje bi podržavale vegetaciju karakterističnu za nizijska fluvijalna jezera trebale bi da budu locirane na razdaljani od oko 300 m od glavnog rečnog toka, dubine 3 – 4 m (najmanje 2 m), površine između 10000 i 20000 m 2 (najmanje 4000 m 2 ), različitih vrednosti indeksa relativne dubine, ali ne preko 5 %. Sva eksploataciona polja bi trebalo isplanirati i isprojektovati kako bi se minimizirao uticaj na priobalnu i obalnu zonu. Pridržavanjem datih smernica povećao bi se diverzitet i kvalitet staništa, kao i konzervacioni potencijal šljunkara. Kreiranjem šljunkara na naĉin kao što je predloženo u ovoj disertaciji omogućila bi se spontana rekultivacija eksploatacionih polja,odnosno remedijacija u cilju poboljšanja kvaliteta vode i renaturalizacija staništa, čime bi se znatno smanjili, ili u potpunosti eliminisali, troškovi tehničke rekultivacije terena.

Gravel pit lakes in the river floodplains represent a kind of ecological paradox. Gravel exploitation was recognised as important factor significantlyaffecting aquatic habitats and biodiversity. On the other hand, gravel pit lakes are valuable biodiversity refugiums, potentially supporting rarae species and habitats. The aim of this dissertation was to determine the most significant and relevant hydromorphological parameters in structuring macrophyte assemblages in gravel pit lakes along the Drina River floodplain and to determine the correlation between selected parameters and macrophyte quantitative indices. The research was carried out at the 18 gravel pit lakes (60 survey sectors) in Crna Bara, Badovinci and Lipnicki Sor and four natural fluvial lakes (13 survey sectors), in the Drina River floodplain during the summer months of 2015, 2016, 2017 and 2018.Macrophyte vegetation was recorded in all 18 gravel pit lakes, in total supporting 31 taxa. The most abundant species, with highest tot al cover value were Potamogeton nodosus,Ceratophyllum demersum subsp. demersum, Myriophyllum spicatum, Najas marina and Chara globularis. Fluvial lakes supported 13 macrophyte taxa with Vallisneria spiralis, Elodea canadensis, Callitriche palustris,Potamogeton natans and Nuphar lutea as constant and dominant species. The values of all macrophyte quantitative indices found to be significantly higher in the gravel pit lakes compared to the fluvial ones. The cluster analysis revealed 14 aquatic vegetation groups (VG). At 16 out of 18 gravel pit lakes 13 vegetation groups were revealed: VG1Ceratophyllum demersum, VG2 Ceratophyllum demersum- Valisneria spiralis, VG3 Chara contraria, VG4 Chara globularis, VG5 Elodea canadensis, VG6 Elodea nuttallii, VG7 Najas marina, VG8 Najas minor, VG9 Nitellopsis obtusa, VG10 Nuphar lutea, VG11 Potamogeton nodosus, VG12 Potamogeton natans, VG13 Potamogeton pectinatus), Natural fluvial lakes supported 4 vegetation groups: VG5 Elodea canadensis, VG10 Nuphar lutea, VG12 Potamogeton natans and VG14 Typha latifolia. All gravel pit lakes can be characterized as water bodies with good to maximal ecological potential, while all the fluvial ones can be characterized as water bidies with poor to moderate ecological status. The values of total suspended supstances, chemical and biological oxygen demand, total organic carbon and nitrates were significantly higher in the natural fluvial lakes compared to the gravel pit ones. Measured level of physico-chemical parameters indicating mesotrophic character of gravel pit lakes in Badovinci and mesoeutrophic in Lipnicki Sor, while all the gravel pits in Crna Bara could be characterized as eutrophic. Similar range values were calculated for LHQA for gravel pit and fluvial lakes (36 – 49). However, natural lakes showed significantly higher values for LHMS score. The above mentioned, indicates higher anthropogenic pressures on natural fluvial lakes compared to gravel pit ones. Physico-chemical and hydromorphological parameters together explained about 57 % of the total variance of macrophyte assemblages with 16.57 % of the shared effect. After accounting for the effects of physico-chemical parameters (17.02 %), hydromorphological variables explained around 23 % of the total variance. The most significant water quality variables were: oxygen saturation, total organic carbon, surfactants, ,electroconductivity, pH and total alkalinity. The The most significant hydromorphology variables for structuring macrophyte assemblages were: riparian vegetation structural complexity, diversity of natural landcover types in riparianzone, shore structural habitat diversity, diversity of natural littoral zone, maximal lake depth, lake surface area, relative depth ratio, lake distance from r iver main channel and lake age.Hydrologycal parameters were explained 8.38 % of variance in structuring macrophyte assemblages. The most significant hydrology variables were the number of floods in vegetation season in first year when vegetation was sampled, and the number of spring floods in all four research years. These results confirm the direct destructive influence of summer floods on aquatic vegetation, as well as the indirect impact of spring floods, due to the impact on trophic status of water. Gravel pit lakes in te Drina River floodplain represent an optimal habitat for rare and threatened macrophyte flora. Of the total macrophyte species recorded, 30 % were categorized as protected or threatened. At least one strictly protected, protected or threatened species was recorded in each gravel pit lake. Significantly higher values of conservation indices (C and Csp score) found to be significantly higher in the gravel pit lakes compared to the fluvial ones. High habitat diversity and conservation value of the sites have been recorded according to the National Rulebook, Annex I of Habitats Directive (NATURA 2000), Resolution no. 4 of the Bern Convention (EMERALD) and the European Red List of Habitats. Values of selected lake attributes can be used for early-design phases of future gravel extraction in the Drina River floodplain area, and in other similar sites. Therefore, general recommendations are that two gravel pit types should be excavated within the single extraction area in order to support pioneering charophyte vegetation and vegetation of typical eutrophic lowland floodplain lakes as well. The first hydromorphological lake type, suitable for stonewort species, should be excavated up to 100 m from river main channel, saving a surface area up to 1000 m 2 and a relative depth ratio > 5 %. The second gravel pit type should be located about 300 m from river main channel, with preferable maximal depth inrange 3–4 m (at least 2 m depth), and a lake surface area between 10000 m 2 and 20000 m 2 (at least 4000 m 2 ). Relative depth ratio may vary, but should be less than 5 %. Generally, all sites should be designed with the minimal impact to the riparian and shore zones. These proposed measures would considerably increase lake habitat diversity and their conservation potential. Creating gravel pit lakes as proposed in this dissertation would allow spontaneous recultivation of exploitation fields, remediation in order to improve water quality and renaturalization of habitats, which will significantly reduce, or completely eliminate, the costs of terrain technical recultivation.