Gdy zakwita woda

Doświadczenie 1

Udaj się nad najbliższy staw, jezioro czy zalew i do dwóch pojemników na mocz (najlepiej o przezroczystych ściankach) pobierz próbkę wody (po ok. 50 ml). Jeśli jest taka możliwość, do każdego pojemnika nabierz też mniej więcej centymetrową warstwę mułu lub piasku z dna. Zakręć pojemniki. Gdy muł opadnie, przyjrzyj się pod światło zawartości pojemnika. W domu postaw oba pojemniki w jasnym miejscu, nie narażając ich jednak na bezpośrednie działanie słońca i przegrzanie. Do jednego z pojemników dodaj łyżeczkę mleka. Obserwuj go przez 2–3 tyg., delikatnie mieszając od czasu do czasu zawartość pojemnika tak, by nie naruszyć wierzchniej warstwy osadu z dna.

Wyjaśnienie: W obu słoikach woda wydaje się przezroczysta. Jeśli masz szczęście, pływają w niej wioślarki, np. dafnie. W hodowli kontrolnej zasadniczo niewiele zmieni się w kolejnym tygodniu – liczba dafni może jednak wzrosnąć. Natomiast w pojemniku z mlekiem większość wioślarek zginie w ciągu pierwszych 3–4 dni, do czego przyczynia się spadek zawartości tlenu i uwalnianie się nieorganicznych związków azotowych (powstałych w wyniku rozpadu białek), spośród których dla organizmów wodnych niebezpieczny jest zwłaszcza amoniak. Związki te mogą być jednak wykorzystane przez glony. Zielony nalot (najczęściej w formie plamek lub nitek) będzie pojawiać się na ściankach pojemnika oraz (w formie zielonego kożucha) także na warstwie piasku. Jest to model zachodzącej w warunkach naturalnych eutrofizacji (przenawożenia) wody. Może się do niej przyczyniać nie tylko spływ nawozów z pól uprawnych, ale także ścieków (w tym wypadku mleka). Woda będzie mętna, ale po 2 tyg. można zauważyć zanik zmętnienia (co może być trudne do zweryfikowania, jeśli ścianki naczynia mocno zarosną glonami), a także powolny wzrost liczby wioślarek, wykorzystujących obfite źródło planktonowego pokarmu.

Doświadczenie 2

Przygotuj 7 pojemników na mocz i napełnij je do połowy wodą wodociągową. Jeden dopełnij płynnym nawozem do kwiatów, wymieszaj i połowę przelej do kolejnego kubka, zawartość rozmieszaj i przelej połowę do następnego kubka z wodą itd. Podpisz wodoodpornym markerem rozcieńczenie każdej pożywki (najlepiej w kilku miejscach, z boku i na spodzie, gdyż z czasem napisy blakną). Do każdego z kubków dodaj strzykawką ok. 2 ml wody oraz kłaczek glonów z dna pojemnika eutroficznej hodowli z doświadczenia 1. Pozostaw w jasnym miejscu mniej więcej na 2–3 tyg.

Wyjaśnienie: Stężenie i skład substancji mineralnych mają kluczowe znaczenie dla rozwoju glonów, a poszczególne gatunki różnią się zapotrzebowaniem na nie. Ich zbyt mała ilość spowalnia wzrost, ale nadmiar działa toksycznie. Najprawdopodobniej nie dostrzeżesz wzrostu organizmów ani przy najwyższym, ani przy najniższym stężeniu nawozu. W hodowlach bardziej rozcieńczonych pojawiają się inne gatunki (np. glony nitkowate) niż w tych ze stężonym nawozem (częściej widać „kłaczki”). Natomiast białe „kłaczki” lub śluz na dnie to grzyby, które mogą żywić się innymi mikroorganizmami, w tym glonami. Liczy się także skład samego nawozu, w tym stosunek zawartości związków azotowych do fosforanów – im parametr ten jest wyższy, tym liczniejsze będą glony (zielone). Im niższy, tym więcej może pojawiać się sinic (sinozielone).

Doświadczenie 3

Weź garść podsuszonego siana i wyłóż nim dno litrowego słoja. Przygnieć siano ciężkim kamieniem. Zalej całość wodą z jeziora (tak, aby utworzyć mniej więcej pięciocentymetrową warstwę nad sianem) i dodaj odrobinę mułu z dna jeziora. Otwór słoja zakryj gazą i okręć sznurkiem lub gumką. Poczekaj 2–3 tyg. Co 2–3 dni dodawaj łyżeczkę mleka.

Wyjaśnienie: Siano i mleko dostarczają składników niezbędnych do rozwoju bakterii. Żywią się nimi pierwotniaki, np. orzęski, których namnaża się najwięcej. Poruszają się one aktywnie i dzięki temu mogą gromadzić się w powierzchniowej warstwie wody (tworząc mlecznobiałą warstwę), gdzie jest najwięcej niezbędnego im do życia tlenu. W wyniku procesów gnilnych i fermentacji z hodowli wydzielają się niezbyt przyjemne zapachy. Takie zjawiska zachodzą w wodach stojących, np. na bagnach – stąd ich niemiły zapach.

dr hab. Renata Szymańska
Katedra Fizyki Medycznej i Biofizyki AGH

dr Paweł Jedynak
Zakład Fizjologii i Biochemii Roślin WBBiB UJ

***

Zestaw przyrządów i materiałów

litrowa butelka na wodę, mleko, pojemniki na mocz, strzykawka, słój litrowy, nawóz do kwiatów, sznurek, gaza, wodoodporny marker

Niewliczone w cenę: łyżeczka, kamień, siano

Czas przygotowania: 1 godz.

Czas obserwacji: w sumie 4–5 tyg.

Koszt: 25 zł

***

Wiedza w pigułce

Zakwit wód jest spowodowany szybkim wzrostem liczebności glonów i sinic, a czasem także roślin pływających. Organizmy te mogą się bujnie rozwijać w przypadku obfitości składników mineralnych (głównie azotu i fosforu). Często prowadzi to do widocznej zmiany przejrzystości i barwy wody, jej zapachu, a także innych parametrów fizykochemicznych. Zakwity zdarzają się w sposób naturalny (silne nasłonecznienie latem sprzyja wzrostowi aktywności fotosyntetycznej i namnażaniu się glonów, a powodzie – wzbogaceniu wód w składniki mineralne) zarówno w wodach słodkich, jak i słonych, ale w ostatnich latach coraz poważniejszym ich powodem jest eutrofizacja (przenawożenie) wód, wywołana działalnością człowieka, np. wskutek wypłukiwania nawozów z pól uprawnych, odprowadzania do środowiska bogatych w związki azotu wód ze stawów rybnych lub zanieczyszczania ściekami komunalnymi. Szacuje się, że aż 40% jezior może być zagrożonych eutrofizacją, która prowadzi do zmian w całym ekosystemie i np. wskutek gnicia nadmiarowej materii organicznej może przyczyniać się do spadku zawartości tlenu oraz śmierci licznych organizmów zamieszkujących dany ciek.

Nadmierna ilość sinic w wodzie może być dla nas niebezpieczna ze względu na produkowane toksyny. Na przykład mikrocystyny uszkadzają wątrobę, dermotoksyny drażnią skórę, a neurotoksyny szkodzą komórkom nerwowym. W kilku polskich ośrodkach badawczych opracowywane są metody kontrolowania wzrostu sinic, jak również usuwania już uwolnionych do wody toksyn sinicowych (co nie jest takie łatwe, gdyż produkty ich rozpadu także są toksyczne). Ale sinice i glony są również dobrodziejstwem – produkują blisko 50% tlenu, którym oddychamy, i służą jako pokarm dla zooplanktonu, narybku czy małży – tak w naturze, jak i w komercyjnych hodowlach.

***

Uwaga!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe wskutek doświadczeń.