REKLAMA


 

REKLAMA


 

Historie podwodne Archiwum autorki

Jak odtworzyć warunki klimatyczne sprzed tysięcy, a nawet milionów lat? Trzeba zbadać osady z dna jeziora. Na przykład jednego z tych w kraterze wulkanu Nevado de Toluca.

 

Zawisza_Edyta

Autorką tekstu jest

dr hab. Edyta Zawisza

Instytut Nauk Geologicznych, Polska Akademia Nauk, Warszawa
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Dr hab. Edyta Zawisza, prof. nadzwyczajny ING PAN, jest paleolimnologiem zajmującym się rekonstrukcją przeszłych warunków klimatycznych i ekologicznych na podstawie szczątków wioślarek zdeponowanych w osadach jeziornych.

 


 

Znajdujący się w Meksyku na wysokości ponad 4600 metrów krater wulkan Nevado de Toluca (w języku nahuatl: Xinantecatl) jest domem dla dwóch niezwykłych jezior – Del Sol i La Luna (Słońca i Księżyca), których nazwy zaczerpnięte są z mitologii ludności rdzennej. Były one od wieków miejscem kultu, gdzie lokalni Indianie składali w trudnych chwilach ofiary bogom, a dzisiaj teren wulkanu stanowi Park Narodowy (Área de protección de flora y fauna Nevado de Toluca). 

 

Wysokogórskie jeziora o genezie wulkanicznej, poprzez swe odizolowanie i trudny dostęp, stanowią idealny obiekt dla rekonstrukcji zmian klimatycznych i środowiskowych. Wyjątkowość wspomnianych jezior wynika z ich unikatowej lokalizacji, za wysokiej dla działalności gospodarczej człowieka, a więc zdanej jedynie na działanie sił natury. Dzięki temu rekonstrukcje przeprowadzane przez badaczy nieobarczone są „zaburzeniem antropogenicznym”. 

 

Drugą istotną cechą charakterystyczną jezior Del Sol i La Luna jest ich słodkowodność, rzadka dla tego rejonu Meksyku, który na obszarze porównywalnym z Polską zawiera tylko ok. 30 jezior słodkowodnych. Dla porównania w Polsce znajduje się ok. 10 tys. jezior, z których prawie wszystkie posiadają tę cechę. 

 

Naukowa niezwykłość tutejszych zbiorników wodnych znajdujących się na terenie wulkanu spowodowała, że podjęliśmy decyzję o rozpoczęciu prac badawczych, pomimo trudnych warunków związanych z pracą na dużej wysokości (zmniejszona zawartość tlenu w powietrzu). 

 

Wspólnie z zespołem meksykańskim pobraliśmy przy użyciu sondy typu Livingstone rdzenie osadów jeziornych (po jednym z każdego zbiornika). Ponadto zmierzyliśmy parametry fizyko-chemiczne w postaci temperatury wody, pH, przewodnictwa elektrolitycznego wody oraz zawartości tlenu rozpuszczalnego w wodzie. Towarzyszyło temu także pobranie żyjącego obecnie w jeziorze zooplanktonu za pomocą siatki planktonowej. 

 

Pobrane prawie dwumetrowe rdzenie osadów zostały podzielone z dokładnością do 1 cm, co zapewniło dokładne prześledzenie historii jezior. Osady spągowe datowano metodą radiowęglową C-₁₄, młodsze zaś (znajdujące się w stropie rdzenia) określono metodą ołowiu 210Pb i cezu 137Cs. Otrzymane wyniki datowania umożliwiły konstrukcję kalendarzowej skali czasu i rekonstrukcję zmian ekologicznych na przestrzeni wieków.

 

Początek

 

Najgłębiej zdeponowane w rdzeniu osady zarówno w jednym, jak i drugim jeziorze powstały około 6 tys. lat temu. Wskazuje to na powstanie omawianych jezior w tym przedziale czasowym. Odkrycie to stanowiło ważny krok dla zrozumienia genezy jezior Nevado de Toluca. Wiadome było, że powstały one po ostatniej erupcji wulkanu, szacowanej według różnych naukowców na 12, 6 lub też 3 tys. lat temu. Otrzymane przez nas wyniki wykluczyły erupcje późniejsze niż wskazany wiek jezior. 

 

W wyniku przeprowadzonych badań otrzymano obraz zmian, jakie zachodziły w samych jeziorach, a także w obrębie krateru i całego obszaru centralnego Meksyku. Przeprowadzone badania pozwoliły też na szczegółową rekonstrukcję zmian ekologicznych oraz klimatycznych zachodzących w okresie ostatnich ok. 6 tys. lat. 

 

Skład chemiczny osadów spągowych pozwolił na jednoznaczne ustalenie, że w podłożu osadów jeziornych znajduje się materiał wulkaniczny. Wskazywał na to znaczny wzrost koncentracji krzemu, żelaza i tytanu – pierwiastków charakterystycznych dla osadów wulkanicznych (wśród pierwiastków śladowych zaobserwowano wzbogacenie w stront i cyrkon). 

 

  • Praca nad osadami jezior Del Sol i La Luna przyniosła również odkrycie nowego gatunku wioślarki, który został nazwany Alona manueli. Osobniki tego gatunku jak do tej pory zostały zaobserwowane tylko w badanych jeziorach, dlatego też prawdopodobne jest, że jest to gatunek endemiczny.

 

Pierwsze chwile istnienia jeziora przypadają na okres około 6 tys. lat temu. Warunki panujące w okresie inicjalnym jezior zostały zrekonstruowane na podstawie zmian składu gatunkowego i frekwencji subfosylnych wioślarek (Cladocera), okrzemek oraz składu chemicznego osadów. Na podstawie zmian składu gatunkowego Cladocera i okrzemek stwierdzono, że w okresie ostatnich 6 tys. lat Del Sol i La Luna charakteryzowały się dość stabilnymi warunkami ekologicznymi, a rozwijały się głównie pod wpływem klimatu. Żyzność wody w okresie ich rozwoju była niska i odznaczała się stabilnością. Natomiast istotne zmiany w obrębie fito- i zooplanktonu udało się zauważyć wyłącznie w okresach ekstremalnych zmian globalnych. 

 

Do najlepiej widocznych zmian w profilu osadów zaliczają się te związane ze Średniowieczną Anomalią Klimatyczną (800–1350 n.e.) i następującym po niej ochłodzeniem, zwanym Małą Epoką Lodową (1350–1850 n.e.). Kompozycja gatunkowa wioślarek, w tym szczególnie duży udział szczątków z rodziny Daphnia longispina, wskazuje na pogłębienie jezior podczas Średniowiecznej Anomalii Klimatycznej. Ponadto charakterystyka fito- i zooplanktonu sugeruje, że wody jezior miały niskie pH oraz, że znajdowało się w nich niewiele substancji odżywczych, a strefa litoralna jezior w tym czasie została skolonizowana przez makrofity. Przeprowadzone badania wskazują również na to, że zwiększenie opadów atmosferycznych było główną przyczyną podwyższenia się poziomu wody w jeziorach. Co więcej, poziom wody kontrolowany opadem wyjaśnia zarówno niski stan trofii, jak również niskie pH wód jeziora. 

 

Zimno

 

W połowie XIV w. w zespołach fio- i zooplanktonu zaobserwowano istotny spadek udziału gatunków planktonowych żyjących z asocjacji z makrofitami przy jednoczesnym wzroście udziału gatunku bardzo tolerancyjnego zarówno w zakresie temperatury, jak i żyzności wody (Chydorus cf. sphaericus). Takie zmiany wskazują na niekorzystne warunki środowiskowe, w postaci obniżonego poziomu wód jeziornych oraz niższej temperatury wody. Wywołane były one najprawdopodobniej ochłodzeniem związanym z Małą Epoką Lodową (1350–1850 n.e.). W centralnym Meksyku okres ten charakteryzował się niższymi temperaturami powietrza, niższymi opadami oraz dłuższymi i zimniejszymi zimami. Warunki klimatyczne (stosunkowo długa zima, niska temperatura, suche powietrze) sprzyjały rosnącej liczbie gatunków bardziej tolerancyjnych w stosunku do niższych temperatur takich jak Chydorus cf. sphaericus. Co ważne, zaobserwowanie w regionie centralnego Meksyku – obszarze tropikalnym – Małej Epoki Lodowej stanowi jeden z dowodów na jej globalny charakter. 

 

Jak wykazały badana paleolimnologiczne od połowy XVIII w. do pierwszych dziesięcioleci XX w. nastąpił wyraźny spadek opadów. W osadach korelowanych z okresem XIX w. dokonano niezwykłego odkrycia – znaleziono pyłek kukurydzy. Kukurydza, która jest główną rośliną uprawną na obszarze Ameryki i podstawą wyżywienia ludności, ma stosunkowo ciężki i duży pyłek, co ogranicza jego transport. Obecność pyłku w osadach jeziornych znajdujących się ponad 4000 m n.p.m. jednoznacznie wskazuje więc na dostarczenie go do jeziora Del Sol w sposób celowy przez ludzi. Jak wiemy z danych historycznych, w XIX w. obszar ten był nadal stosunkowo suchy, a rdzenni mieszkańcy wspinali się aż do krateru Nevado de Toluca, by składać ceremonialne ofiary w jeziorach z prośbą o deszcz. 

 

Zrozumienie

 

Dane skorelowane z pierwszą połową XX w. wykazują na istotne zmiany w obrębie składu gatunkowego wioślarek, co jest związane z ingerencją człowieka w badanych meksykańskich jeziorach. W okresie tym doszło tutaj do prawie całkowitego zaniku osobników wioślarek z rodziny Daphniidae, które są „przysmakiem ryb”. W latach 30. i 40. XX w. w Meksyku (podobnie zresztą jak w wielu innych miejscach na świecie, np. w polskich stawach tatrzańskich) podejmowano próby zarybiania jezior, wprowadzając do nich populacje ryb. Te zaś doprowadziły do intensywnego żerowania i w rezultacie do drastycznego spadku osobników z rodzaju Daphnia. Ze względu na trudne warunki ekologiczne (przede wszystkim niską żyzność wody oraz zamarzanie jezior w okresie zimowym) populacje ryb w Del Sol i La Luna nie rozwinęły się, a dzięki temu skład zooplanktonu powrócił do stanu sprzed wpuszczenia narybku do zbiorników. Obecnie jezioro La Luna jest bezrybne, a w jeziorze Del Sol występuje bardzo nieliczna, skarłowaciała populacja ryb. 

 

Wszystkie te ustalenia są jednym z przykładów na to, że badania paleolimnologiczne przyczyniają się w wielkim stopniu nie tylko do zrozumienia specyfiki danego jeziora i jego okolicy, lecz przede wszystkim dostarczają nam wiedzy o charakterze globalnym. Za najważniejszy z nich niech służy przytoczone wyżej odkrycie śladów występowania Małej Epoki Lodowej w klimacie tropikalnym – fakt ten potwierdza jej uniwersalny zasięg, w efekcie pozwalając nam nawet na śledzenie trendów kulturowych i cywilizacyjnych na przestrzeni dziejów. Ponadto pozyskanie informacji z jezior w wyższych szerokościach czasem jest niemożliwe, ze względu na obszerne zlodowacenia oraz brak zapisu ekologicznego. Jeziora strefy tropikalnej stają się w ten sposób jednym z nielicznych źródeł informacji nie tylko z zakresu interglacjału, ale również okresów glacjalnych.

 

Edyta Zawisza

 

Przedstawione badania były finansowane przez NCN (projekt NCN 2012/05/B/ST10/00469).

 

 

         Słowniczek        

Strefa litoralna
(łac. Litus – „brzeg”)
– najpłytsza strefa jeziora przylegająca do brzegu. Charakteryzuje się najlepszymi warunkami życia w wodach
(np. dużo światła, substancji odżywczych).

Makrofity
– rośliny i duże glony zamieszkujące głównie strefę litoralną jezior.

Trofia
– produktywność biologiczna jezior określana jako stopień zawartości substancji biogennych w wodzie.

Wioślarki
– (łac. Cladocera)
– niewielkich rozmiarów organizmy planktoniczne (0,2–6,0 mm) będące dominującym składnikiem zooplanktonu słodkowodnego.
Zamieszkują one głównie strefę litoralną i otwartej wody.

Paleolimnologia
(od greckich słów palaiós – „stary”, limno – „staw”, oraz logos – nauka”)
to nauka zajmująca się warunkami, które w przeszłości panowały w jeziorach. Posługując się wieloczynnikową analizą osadów
zdeponowanych na dnie zbiornika, rekonstruuje ona minione warunki ekologiczne.

 

 

 

Chcesz wiedzieć więcej?

Zawisza E., Cuna E., Caballero M., Ruiz-Fernandez A.C., Szeroczyńska K., Woszczyk M., Zawiska I. (2017). Environmental changes during the last millennium recorded in subfossil Cladocera, diatoms and sediment geochemistry from Lake El Sol (Central Mexico). Geological Quarterly, 61 (1), 81–90.
Cuna E., Zawisza E., Caballero M.,  Ruiz- Fernandez A.C., Lozano- -Garcia S., Alcocer J. (2014). Environmental impacts of Little Ice Age cooling in central Mexico recorded in the sediments of a tropical alpine lake. Journal of Paleolimnology 51, 1–14.
Sinev A.Y., Zawisza E. (2013). Comments on cladocerans of crater lakes of the Nevado de Toluca Volcano (Central Mexico), with the description of a new species, Alona manueli sp. Zootaxa 3647 (2), 390–400.


© Academia nr 4 (56) 2018

 

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Tematy

agrofizyka antropologia jedzenia antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekologia ssaków ekonomia energetyka energia odnawialna entomologia ERC 2018 etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finanse finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geografia geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia immunologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria inżynieria materiałowa inżynieria żywności język językoznawstwo kardiochirurgia klimatologia kobieta w nauce komentarz komunikacja kooperatyzm kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura kulturoznawstwo lingwistyka literatura literaturoznawstwo matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia na czasie nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 oceanografia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia otolaryngologia paleobiologia paleobotanika paleogeografia paleolimnologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt punktoza Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność slawistyka smog socjologia stratygrafia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl