Ekologický stav drobných vodních toků horské oblasti v České republice

Tento článek se zabývá kategorizací území ČR z hlediska rizika vysychání drobných vodních toků v podobě mapy v měřítku 1 : 200 000. Za drobné vodní toky pro účel této studie považujeme toky od I. do IV. řádu podle Strahlera. Rámcově se toto vymezení shoduje s pojetím drobných vodních toků, které byly v gesci bývalé ZVHS.

Pro Českou republiku byla navržena kategorizace území z hlediska rizika vysychání drobných vodních toků (I. až IV. řád podle Strahlera). Byly stanoveny tři stupně rizika (malé, střední a velké) pro detailní plošky povodí (povodí IV. řádu). Stupně rizika byly definovány na základě hodnot vybraných abiotických charakteristik povodí a jejich kombinací. Výběr charakteristik a jejich hraniční hodnoty byly odvozeny metodou klasifikačních stromů.

Klasifikovány byly lokality, které byly rozděleny do skupin podle toho, zda na nich bylo zjištěno vysychání. Vysychání bylo detekováno metodou retrospektivní biologické indikace. Tato nová metoda, založená na analýze makrozoobentosu, byla vyvinuta na základě komplexního výzkumu vysychajících i permanentních toků v období 2012-2015. Pomocí uvedené metody bylo vyhodnoceno 332 lokalit (1 362 vzorků), sledovaných na drobných vodních tocích ČR v rozmezí let 1997 až 2015.

Výsledný stupeň rizika vysychání drobných vodních toků pro vytvoření mapy byl odvozen pomocí metody klasifikačních stromů z deficitu srážek, typu krajinného pokryvu, podílu hornin s obsahem jílovců, parametrů geomorfologických a z podílu stojatých vod v povodí. Území s malým rizikem vysychání představuje 45,3 %, se středním 23,3 % a s velkým rizikem 31,3 % rozlohy ČR. Vysoce riziková jsou povodí s převahou orné půdy a podílem vodních ploch větším než 1 ‰.

Sucho je fenomén, který je obtížné jednoznačně definovat, přestože je mu věnována značná pozornost i mimo oblasti s typicky aridním klimatem. Dopady sucha se v posledních letech zabývá i řada projektů ve střední Evropě. Na problematiku sucha lze nahlížet z různých hledisek, komplexní pohled s akcentem na ekologické aspekty v akvatických systémech nabízí v mezinárodním měřítku monografie Drought and aquatic ecosystems [1]. Sucho v českých zemích je všestranně vyhodnoceno v aktuálně vydané monografii zpracované týmem odborníků pod vedením profesorů Brázdila a Trnky [2].

Čtěte také: Život s úsměvem a ohledem na přírodu

Česká republika nebyla v minulosti považována za zemi bezprostředně ohroženou suchem, ačkoliv se období sucha s nezanedbatelnými důsledky vyskytovala i v minulosti [2-6]. Situace se změnila na přelomu tisíciletí, zejména po extrémním průběhu počasí v roce 2003 [7] a také v roce 2015, kdy byla např. na řadě toků zaznamenána historická minima za období celého přístrojového sledování [8]. Fenomén sucha se tak dostal do popředí zájmu řady resortů státní správy, zejména Ministerstva zemědělství a Ministerstva životního prostředí.

Pro tvorbu koncepce budou důležitými vstupy jak identifikace příčin výskytu sucha, tak kategorizace území z hlediska míry rizika výskytu sucha, protože do oblastí s vysokým rizikem by měla být směřována jednotlivá opatření k omezení následků sucha. K vymezení rizikových území lze přistupovat různě podle toho, zda je sledováno sucho meteorologické, hydrologické, zemědělské nebo socioekonomické. Základním přístupem pro toto vymezení je využívání indexů sucha různého typu; přehled a hodnocení jejich předností a slabin viz [2, 10].

Často jsou používány indexy založené na meteorologických datech, např. v evropském měřítku byla navržena klasifikace území na úrovni kombinovaných územních celků NUTS (Nomenclature of Units for Territorial Statistics), založená na využití indexu SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiation Index) [11]. Kategorizace území na základě hodnocení pomocí několika klimatických indexů je uvedena v Atlasu podnebí Česka [12]. Hodnocením sucha zemědělského s důrazem na jeho krátkodobou predikci se intenzivně věnuje Ústav agrosystémů a bioklimatologie na Mendelově univerzitě v Brně (www.intersucho.cz).

Jedním z nejnápadnějších projevů epizod sucha je pokles hladin vodních toků. Toto tzv. hydrologické sucho je intenzivně studováno na základě hodnocení údajů z hydrologických stanic, které jsou obvykle umístěny na větších tocích. Sucho je pro tento účel definováno určitou hranicí zabezpečeného průtoku (zpravidla hranice Q95, ale např. i Q355 apod.). Velmi nízké průtoky, a zejména průtoky nulové, mají závažné dopady na přežití živých organismů (bioty) s konsekvencemi nejen pro jakost vod, ale i pro jednotlivé ekosystémy v krajině, pro které je voda jedním z předpokladů samotné existence.

Problematice nízkých, nulových a takzvaně minimálně přípustných průtoků byla věnována pozornost již v minulosti, v ČR viz např. práce M. Zelinky [14]. V období implementace směrnice 2000/60/ES (Rámcová směrnice o vodách) [15] je akcentována problematika ekologického stavu vodních útvarů povrchových vod a díky tomu jsou koncepty optimálního stanovení minimálních zůstatkových průtoků dále rozvíjeny. Z hlediska typu toků, na kterých dochází v obdobích sucha k nejmarkantnějším změnám, patří k nejohroženějším toky menší, I. až IV. řádu podle Strahlera [17]. Jejich hydrologický režim více závisí na lokálních podmínkách v konkrétním malém povodí, než je tomu u toků větších.

Čtěte také: Eko prací prášky: Jak vybrat ten správný?

Na většině malých toků zpravidla nejsou umístěny měřicí stanice a exaktní údaje o jejich průtocích chybí. K výskytu nízkých průtoků až k vyschnutí toků však objektivně dochází, to lze doložit údaji z informačního systému (IS) SALAMANDER (www.is2ms.monsms.cz) bývalé Zemědělské vodohospodářské správy (ZVHS), v němž jsou uložena data z monitoringu drobných vodních toků.

Pojmem vyschnutí toku je v kontextu této publikace míněno úplné vymizení povrchového průtoku z koryta toku (mohou zbývat pouze izolované tůně bez propojení s povrchovým tokem). Tento jev, zejména pokud nastane na delším úseku toku po delší dobu (dny až měsíce), má dalekosáhlé dopady na ekologický stav toku i chemické vlastnosti vody. Dalším významným negativním důsledkem vyschnutí toku je narušení jeho funkce jako významného krajinného prvku, neboť toky slouží jako biokoridory. To pak vede ke zvýšení fragmentace říční sítě a degradaci jejích funkcí v krajině.

Průtoky ve větších tocích jsou i v podmínkách kulturní krajiny do značné míry závislé na vodnosti toků nižších řádů. Posuzujeme­­‑li říční síť v ČR podle délky toků, pak podíl toků I. až IV. řádu činí téměř 92 %. Jejich stav do značné míry odráží stav krajiny jako celku.

Výzkumem vysychání drobných vodních toků, jeho důsledky pro vodní biotu a možnostmi zpětné (retrospektivní) indikace epizody vyschnutí toku bioindikačními metodami se zabývá tým pracovníků Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka. Retrospektivní indikace vysychání toků je založena na analýzách makrozoobentosu.

Makrozoobentos, čili makroskopičtí bezobratlí živočichové obývající dno vodních biotopů, citlivě reagují na epizody vyschnutí toku. Dochází ke kvalitativním i kvantitativním změnám ve struktuře společenstev, které jsou identifikovatelné při hodnocení standardně odebíraných vzorků makrozoobentosu, a to po dobu nejméně jednoho roku po vyschnutí.

Čtěte také: Citrusová kůra jako zdroj ekologického plastu

Jedním z cílů projektu BIOSUCHO je také vymezení oblastí, v nichž je zvýšené riziko vysychání drobných vodních toků (DVT). V tomto příspěvku se proto zabýváme kategorizací území ČR podle míry rizika vysychání drobných vodních toků. Průtoky v tocích obecně jsou ovlivňovány řadou faktorů se synergickým nebo antagonistickým účinkem.

Vstupní výběr abiotických charakteristik pro tuto studii byl proveden podle výsledků předchozích výzkumů. Z literárních údajů byla převzata informace o tom, že povodí na jílovcích vykazují signifikantně vyšší hodnoty nedostatkových objemů než povodí s jinou litologií [18]. V rámci vlastních předběžných analýz v projektu BIOSUCHO bylo provedeno podrobné hydrogeologické posouzení situace na 87 úsecích toků (lokalitách), z nichž 32 bylo vysychavých a 55 nevysychavých [19].

Jako nejvýznamnější důvod vysychání byl uveden odběr podzemní vody v povodí, zvětšení mocnosti kvartérních náplavových uloženin spojené se změnou spádu toku a výskyt řádově propustnějších vložek hornin v povodí. Jako potenciálně riziková byla na základě této studie hodnocena povodí drobných toků, kterými procházejí hranice mezi geomorfologickými podcelky s poklesem střední výšky terénu větším než 200 m a/nebo změnou sklonu svahů.

Pro některé z uvedených charakteristik však bylo problematické získat kompletní a konzistentní údaje pro vrstvy GIS v přiměřené podrobnosti. Pro další hodnocení byla proto jako použitelná dále zpracována charakteristika výskytu významných tektonických linií a vyhodnocen podíl krasových a pseudokrasových jevů jako určitý zástupný ukazatel k propustnosti podloží v povodí.

Z antropogenních vlivů byl jako dále využitelný vyhodnocen ukazatel typu krajinného pokryvu. Vliv různých typů povrchů na toky z hlediska kvalitativního i kvantitativního byl prokázán [20]. Cílem studie tedy byla kategorizace území ČR z hlediska rizika vysychání drobných vodních toků v podobě mapy v měřítku 1 : 200 000.

Dílčími cíli bylo: (i) posouzení významnosti abiotických charakteristik územních jednotek na úrovni povodí IV. řádu z hlediska rizika vysychání drobných vodních toků, a to na základě informací získaných přímými (pozorování, měření) i nepřímými (retrospektivní bioindikace) metodami a (ii) konstrukce mapy rizika na základě kombinace vybraných vrstev, tj. kategorizace území.

Data použitá pro konstrukci map lze rozdělit na informace o živé složce - makrozoobentosu (data biotická) a na informace o abiotických charakteristikách. Vzorky makrozoobentosu, odebírané pomocí ruční sítě v jarní a podzimní sezoně semikvantitativní metodou PERLA [22], pocházely ze sledování modelových lokalit v projektu BIOSUCHO (celkem 23 lokalit, sledované období 2012-2014, celkový počet vzorků 110).

Dalším zdrojem dat byla databáze IS SALAMANDER, která obsahuje údaje o odběrech makrozoobentosu na 900 lokalitách, a to jak antropogenně ovlivněných, tak v přírodě blízkém stavu, na kterých bylo provedeno téměř 5 000 odběrů. Data z tohoto zdroje byla pro analýzy, jejichž výsledky jsou prezentované v tomto článku, očištěna od údajů z lokalit vykazujících známky organického znečištění (hodnoceno přednostně podle hodnot saprobního indexu, rutinně užívané bioindikační metody [23]) s ohledem na velikost toku na hranici oligo- a beta­‑mezosaprobity, resp. středu beta­‑mezosaprobity.

Dále byly vyřazeny lokality, na nichž byly zjištěny nízké hodnoty pH (s výskytem minimálních hodnot < 6, nebo mediánových hodnot < 7). Vzorky makrozoobentosu z takto ovlivněných lokalit mohou vykazovat změny podobné těm, které jsou vyvolány vysycháním, a to by vedlo k chybným výsledkům prováděných analýz.

Do dalšího hodnocení byly zařazeny lokality sledované nejméně jeden rok v jarním a podzimním aspektu v případě minimálně antropogenně ovlivněných toků, což byly lokality systému PERLA, tzv. referenční [24], které byly téměř výlučně nevysychající. V případě dat z takzvaného standardního monitoringu ZVHS, mezi nimiž byly ponechány i toky s ovlivněným hydrologickým režimem nebo s úpravami koryt, byly hodnoceny lokality sledované minimálně dva roky.

Hodnocení vzorků na základě analýzy makrozoobentosu podle uvedené metodiky bylo převedeno na klasifikaci lokalit následujícím způsobem: jako INT byla vyhodnocena lokalita v případě dvou a více vzorků makrozoobentosu hodnocených jako INT, nebo jednoho vzorku INT a jednoho či více vzorků hodnocených jako VUL. Jako VUL byla lokalita hodnocena v případě výskytu nejméně dvou vzorků hodnocených jako VUL, výjimečně také při kombinaci vzorků PER a jednoho vzorku INT. V případě poměru výsledků VUL : PER = 1 : 3 a vyšším ve prospěch PER byla lokalita hodnocena jako PER.

Kategorizace území byla provedena na úrovni hydrologického povodí IV. Pokud je v textu použit pojem „povodí“ bez dalšího upřesnění (povodí Odry, povodí nad lokalitou apod.), jsou vždy míněna povodí IV. řádu.

Na základě výsledků předběžných výzkumů bylo pro hodnocení připraveno sedm níže uvedených vrstev GIS. První z nich je mapa deficitu srážek, která vymezuje oblasti, v nichž převládá výpar nad srážkami. Mapa byla konstruována na základě dat ze 131 bodů pravidelné čtvercové sítě o velikosti gridu 25 × 25 km. Pro výpočet byly použity časové řady teplot vzduchu a úhrnů srážek z období let 1961-2011 (které poskytl Český hydrometeorologický ústav - data byla odvozena v rámci projektu s názvem Zpřesnění dosavadních odhadů dopadů klimatické změny v sektorech vodního hospodářství, zemědělství a lesnictví a návrhy adaptačních opatření [25] (metodika odvození gridových dat je popsána v Štěpánkovi a kol. [26], chybějící novější data pak dopočítána).

Z časových řad teplot vzduchu byla pro každý den vypočtena evapotranspirace podle vztahu Oudina [27]. Pro každý gridový bod byly z rozdílu úhrnů srážek a evapotranspirace vypočteny kvantily rozdílů úhrnů srážek a evapotranspirace po 10 %.

Výskyt významných hranic mezi geomorfologickými okrsky [28] v povodí. Postup odvození: linie je hranice mezi geomorfologickými okrsky X a Y; absolutní hodnota rozdílu průměrné nadmořské výšky X a průměrné nadmořské výšky Y dělená stem je koeficient nadmořské výšky; absolutní hodnota rozdílu průměrného sklonu svahu X a průměrného sklonu svahu Y dělená dvěma je koeficient sklonu svahu; součtem těchto dvou koeficientů je dán celkový koeficient výšky a sklonu pro každou hraniční linii.

Každému povodí je přiřazena hodnota vypočtená jako délka všech linií (hranic mezi geomorfologickými okrsky) procházejících povodím, přičemž délka každé linie byla vynásobena svým koeficientem.

Podíl plochy stojatých vod v povodí: hodnoceno na základě dat z databáze DIBAVOD [30] (www.dibavod.cz). Vyloučeny byly všechny nádrže označené jako vodní nádrže (v. n.) se základním objemem větším než 2 000 000 m3 (což je jeden z důle...

tags: #ekologický #stav #drobných #vodotečí #horské #oblasti

Oblíbené příspěvky:

• Lázeňské město Rajecké Teplice: Co navštívit?
• Barvy kontejnerů na tříděný odpad
• Speciace v ekologii
• Průvodce tříděním odpadu
• Kanalizace Vyškov – služby