Metodyka poboru prób zespołów fauny dennej

w wodach trudnodostępnych i dużych rzekach

dla celów monitoringu ekologicznego zgodnego

z założeniami RDW

Foto: J. Walencik

Autorzy opracowania:

Barbara Bis (Uniwersytet Łódzki)

Marta Wenikajtys (Uniwersytet Duisburg-Essen)

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

1

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

2

Spis treści

1. Wybór miejsc poboru prób w trudnodostępnych wodach płynących ............................ 3

2. Pobór prób w trudnodostępnych wodach płynących ....................................................... 4

2.1.

Metoda 1: Pobór prób z brzegu za pomocą siatki hydrobiologicznej

AQEM/STAR ................................................................................................................ 6

2.2.

Metoda 2: Pobór prób z brzegu za pomocą dragi...................................................... 7

2.3.

Metoda 3: pobór prób z łódki za pomocą chwytacza dna ........................................ 8

2.4.

Pobór uzupełniający dla rekomendowanych trzech wariantów: pobór prób z

makrofitów w trudnodostępnych wodach płynących ................................................ 9

3. Literatura ............................................................................................................................. 11

1. Wybór miejsc poboru prób w trudnodostępnych wodach płynących

Przedmiotem opracowania jest metodyka poboru prób w wodach trudnodostępnych,
(niemożliwych do brodzenia; o niewidocznym, zmąconym przez muł i substancje organiczne
dnie; głębokie wody dużych rzek) – tj. fragmentów rzek i strumieni - dostępnych
wyłącznie z brzegu lub od strefy nadbrzeżnej roślinności wodnej i lądowej oraz z łodzi.

Ryc. 1. Przykład lokalizacji miejsc poboru prób w wodach trudnodostępnych – średniej wielkości rzeka
bagienna, głęboka z dopływem substancji humusowych i niewidocznym dnem (Bis, 2006; projekt STAR)

Ocena heterogeniczności substratu dennego – rozumiana jako oszacowanie procentowego
udziału substratu mineralnego i organicznego w pokryciu dna koryta rzecznego – oraz
wybór lokalizacji prób cząstkowych i późniejszy ich pobór prób powinien – ze względów
bezpieczeństwa - być ograniczony wyłącznie do odcinków pozwalających na pobranie prób
cząstkowych ze strefy brzegowej z zachowaną możliwością przejścia lub/i wejścia do
wody (Ryc 1, 2).

W trudnostępnych wodach płynących, w których można pobrać próby dodatkowo poza
odcinkiem brzegowym - zaleca się – ze względu bezpieczeństwa pobór ograniczonej liczby
prób cząstkowych z głównego koryta.

W związku z założeniami wystandaryzowanej metodyki poboru prób AQEM/STAR tj.
poborem 20 reprezentatywnych prób cząstkowych i warunkami dotyczącymi poboru 5
prób w głównym nurcie - w przypadku wód trudnodostępnych może dochodzić do
rozbieżności w standardowym szacowaniu substratów, przykładowo - wstępnie oszacowane
podłoże mineralne w bystrzu częściowo dostępnego odcinka wody wynosi:
- 50 % mesolitalu

(duże kamienie z domieszką mniejszych frakcji substratu mineralnego) w

głównym nurcie;
- 50 % akalu (drobno-średnioziarnisty żwir) w strefie przybrzeżnej.

Jednak, ze względu na rekomendowane ograniczenie poboru prób w głównym nurcie,
porównywalność wyników i bezpieczeństwo badaczy - pobieramy próby zachowując w tym
przypadku procedurę:

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

3

- 5 prób cząstkowych w mesalitalu w głównym nurcie;
- 15 prób cząstkowych w akalu strefy przybrzeżnej.
Jest to jedyny przypadek odejścia od procentowego rozmieszczenia prób częściowych w
zależności od mapowania/typologii substratów.

W konsekwencji, w wodach tego typu pobiera się maksymalnie 5 prób cząstkowych z
głównego nurtu oraz odpowiednio 15 prób z odcinka przybrzeżnego. Mapowanie dotyczy
wytypowanych do badań odcinków rzeki.

Ryc. 2. Przykład lokalizacji
miejsc poboru prób w
wodach trudnodostępnych:
średniej wielkości, głęboka
rzeka nizinna z dobrze
widocznym dnem i zespołami
makrofitów w strefie
brzegowej (LAWA-Projekt,
2006)

Przy braku takiej możliwości – przy dużych głębokich rzekach – pobór bezkręgowców
dennych powinien być zawsze wykonywany z łodzi przez specjalistyczne służby wodne
przeszkolone do tego typu monitoringu tj. przy zachowaniu szczególnego
bezpieczeństwa.


2. Pobór prób w trudnodostępnych wodach płynących

Przy poborze prób w wodach trudnodostępnych i
dużych rzekach - z powodu występujących ograniczeń
we właściwym oszacowaniu procentowego udziału
różnych typów podłoża w strefie przybrzeżnej –
stosujemy 3 różne warianty metodyczne.

Nadrzędnym celem rekomendowanej metodyki jest uzyskanie porównywalnej objętości
próby przy użyciu zmodyfikowanej metodyki AQEM/STAR dla wód trudnodostępnych,
oraz pobór prób możliwie reprezentatywnych dla badanego odcinka rzeki.

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

4

Główne wytyczne poboru prób:

1) przy poborze prób powinno się pobierać z powierzchni odpowiednio 20 prób

cząstkowych (łącznie 1, 25 m

2

) zmodyfikowaną metodą AQEM/STAR. Powierzchnia

poboru prób cząstkowych powinna być równomiernie zlokalizowana w badanym
odcinku rzeki, aby zachować reprezentatywność substratu mineralnego i
organicznego.

2) W wodach niedostępnych z dobrą widocznością dna - typologię habitatów do poboru

prób przeprowadzać należy w oparciu o wytyczne metodyki AQEM/STAR dotyczące
szacowania typów substratu i typowania miejsc poboru prób. Pomimo iż podczas
poboru prób cząstkowych powinny być uwzględnione wszystkie siedliska wodne
typowe dla badanego fragmentu rzeki – to w przypadku wód głębokich
nieprzejrzystych, bez widocznego podłoża dennego – powinno się oszacować
wyłącznie udział procentowy makrofitów (patrz sekcja 2.4).

3) Ze względu na konieczność porównania metodyki standardowej wód

trudnodostępnych z wodami do brodzenia – sugeruje się pobranie ¾ prób
cząstkowych zlokalizowanych w strefie brzegowej wód trudnodostępnych wraz ¼
prób zlokalizowanych w głównym korycie.

Ze względu na konieczność zapewnienia specjalnych warunków bezpieczeństwa podczas
poboru prób w wodach trudnodostępnych powinny pracować co najmniej 2 osoby –
natomiast pobór prób w dużych głębokich rzekach powinien być wykonywany przez
wyspecjalizowane/przeszkolone służby wodne, wyposażone w odpowiedni sprzęt
badawczy.

Standardowy przykład zaplecza badawczego monitoringu dużych rzek

http://ak.water.usgs.gov/yukon/fieldwork/

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

5

2.1. Metoda I: Pobór prób z brzegu za pomocą siatki hydrobiologicznej AQEM/STAR

Strategia poboru
Pobór prób przeprowadzamy w strefie brzegowej za pomocą siatki hydrobiologicznej
AQEM/STAR do poboru makrozoobentosu wyposażonej w teleskopowy kij o długości 3 - 4m
długości (ryc. 3).

W wybranym odcinku rzeki przeprowadzamy pobór 20 prób cząstkowych o łącznej
powierzchni 1,25m

2

.

Podczas poboru próby – przesuwamy siatką (0,25x0,25m) - po wierzchniej warstwie
sedymentu na głębokość od 5 do maksymalnie 10 cm.

Ryc. 3.

Siatka hydrobiologiczna do poboru

makrobezkręgowców wodnych metodą AQEM/STAR

(wg LAWA-Projekt, 2006)

Wskazówki techniczne:

ƒ długość krawędzi ramy 25 cm,
ƒ wielkość oczek siatki plastykowej 500 µm,
ƒ długość worka 70 cm,
ƒ wyposażenie w kij teleskopowy (3-4 m).

Na 20 prób cząstkowych – zgodnie z założeniami - pobieramy 4-6 próby bezpośrednio w
okolicy brzegu, około 10 prób w pobliżu brzegu i odpowiednio 4-6 prób w miejscach
możliwie oddalonych od brzegu.

Zawartość próby zbiera się do jednego lub kilku pojemników/wiader. Jeśli w badanej sekcji
znajdują się makrofity, to należy ’wygrabić’ je siatką i jako próbę cząstkową - dołączyć do
całej próby (patrz sekcja 2.4).

Następnie, całość próby powinna być poddana standardowym procedurom laboratoryjnym.

Przedstawionym wariantem metodycznym można także pobierać próby z łodzi.

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

6

2.2. Metoda 2: Pobór prób z brzegu za pomocą dragi

Strategia poboru
W wybranym odcinku rzeki przeprowadza się pobór prób cząstkowych za pomocą czerpacza
typu draga wg Steinmanna (Ryc.4) lub czerpacza o podobnym typie działania - w liczbie
odpowiadającej 20 próbom standardowym (łącznie 1,25 m

2

) opisanym w zmodyfikowanej

metodyce AQEM/STAR dla wód trudnodostępnych (sekcja 2; 2.1).

Podczas poboru prób dragą należy zwrócić szczególną uwagę na fakt aby:
a) próba odnosiła się do substratu dennego pobranego na głębokość od 5 do 10 cm
(czerpacz z uwagi na masę własną może odcinać znacznie głębsze warstwy podłoża);
b) pobrana wielkość całej próby powinna być porównywalna z wielkością standardowej
próby AQEM/STAR (LAWA-Projekt, 2006), czyli pobierane próby cząstkowe tj.
pojedyncze pobory dragi powinny dotyczyć powierzchni poboru 0,625m

2

, a w rezultacie

wszystkie pociągnięcia dragi powiny dotyczyć łącznej powierzchni 1,25 m

2

.

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

7

Ryc. 4. Draga do poboru makrobentosu metodą
AQEM/STAR

(wg LAWA-Projekt, 2006).

Wskazówki techniczne dla dragi wg Steinmanna:
ƒ

długość krawędzi ramy 50 cm,

ƒ

wielkość oczek siatki plastykowej 500 µm

Podczas poboru prób cząstkowych należy zwrócić uwagę na dostateczną dla pobieranej
próby pojemność worka dragi. Draga o krawędzi 50 cm ma pojemność worka co najmniej
12 litrów (Ryc.4).

Należy przestrzegać standardowej zasady, że

w tych

5 próbach powinny znaleźć się:

- od 1 do 2 prób/pociągnięć zlokalizowanych bezpośrednio przy linii brzegowej,
- od 1 do 2 pociągnięć w pobliżu brzegu i
- jedna próba w miejscu oddalonym od brzegu (przy użyciu łodzi wszystkie wymienione
powyżej próby mogą być pobrana jednym pociągnięciem). Zawartość próby należy
wypróżnić do 1 lub kilku pojemników/wiader.

Jeśli na wybranym do badań odcinku rzeki występują makrofity - to należy pobrać próby
proporcjonalnie do ich udziału w pokryciu koryta rzecznego za pomocą siatki
hydrobiologicznej (dokładny opis patrz sekcja 2.4). Następnie, całość próby powinna być
poddana standardowym procedurom laboratoryjnym.

Przedstawionym wariantem metodycznym można także pobierać próby z łodzi.

2.3. Metoda 3: pobór prób z łódki za pomocą chwytacza dna

Strategia poboru
W wybranym odcinku rzeki wykonujemy pobór 20 prób cząstkowych chwytaczem dna - o
określonej w metodyce AQEM/STAR łącznej powierzchni 1,25 m

2

.

W konsekwencji, jednorazowo za pomocą szczęk chwytacza dna typu Ekman/Birge (Ryc.
5) o długości boku 25 cm pobiera się próbę z powierzchni 625 cm

2

(25cmx25cm), zatem

należy łącznie pobrać 20 prób cząstkowych (12 500cm

2

).

Jednakże, przed przystąpieniem do poboru prób należy dokładnie określić jaką
powierzchnię substratu musimy pobrać za pomocą dopasowanego do specyficznego
rodzaju wód narzędzia i ustalić liczbę koniecznych prób cząstkowych.

Ryc. 5. Chwytacz dna typu Ekman/Birge do poboru makrobentosu metodą
AQEM/STAR

(wg LAWA-Projekt, 2006).

Po poborze próby, cała zawartość pojemnika chwytacza dna zostaje przeniesiona do siatki
hydrobiologicznej lub na sito o wielkości oczek 500 µm, po przepłukaniu drobnej frakcji
należy resztę próby przenieść do jednego lub więcej pojemników/wiader.

Podobnie jak w wyżej opisanych wariantach metodycznych - połowa pobranych prób
cząstkowych powinna być pobrana pobliżu brzegu, jedna czwarta bezpośrednio przy
brzegu i tylko jedna czwarta z dala od brzegu.

Jeśli na wybranym do badań odcinku rzeki występują makrofity - to należy pobrać próby
proporcjonalnie do ich udziału w pokryciu koryta rzecznego za pomocą siatki
hydrobiologicznej (dokładny opis patrz sekcja 2.4). Następnie, całość próby powinna być
poddana standardowym procedurom laboratoryjnym.

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

8

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

9

2.4. Pobór uzupełniający dla rekomendowanych 3 wariantów: pobór prób z makrofitów
w trudnodostępnych wodach płynących

Jeśli nie można przeprowadzić dokładnego oszacowania wszystkich typów podłoża ze
względu na niewidoczne dno koryta rzecznego – powinien być oszacowany stopień pokrycia
dna badanej sekcji przez możliwie wszystkie typy makrofitów.

Szacowanie procentowego udziału różnych typów podłoża, w tym makrofitów wodnych jest
analogiczne do selekcji siedlisk i poboru prób w rekomendowanej metodyce dla wód do
brodzenia, tzn. pokrycie dna powinno być oceniane w 5-procentowej skali (przy niedobrej
widoczności dna – należy starać się oszacować w przybliżeniu, najdokładniej jak to jest
możliwe).

W rezultacie, przy analizie stopnia pokrycia dna koryta przez makrofity – zasada szacowania
jest następująca: 5 % pokrycia odpowiada jednej próbie cząstkowej, przy 30 % pokryciu
roślinnością wodną - pobiera się 6 prób cząstkowych, przy 90 % odpowiednio 18 prób
cząstkowych.

Wytypowane miejsca dla prób cząstkowych powinny uwzględniać reprezentatywny dla
fragmentu rzeki gradient środowiskowy czyli główne próby należy pobrać w miejscach
dostępnych przy brzegu i także z siedlisk o odmiennej charakterystyce (np. nurt).

Każdą próbę cząstkową pobiera się następująco: siatką hydrobiologiczną (Ryc.3) energicznie
grabi się i płucze unoszącą się w wodzie roślinność. Natomiast znajdujące się w siatce
hydrobiologicznej części pędów roślin przepłukuje się, odrywa od reszty pędu lub tez wyrywa
się roślinę z dna do dokładniejszego przepłukania.

Następnie, w terenie przystępuje się do redukcji pozostającego w siatce materiału roślinnego,
z której wybiera się garść materiału roślinnego (ok. 0,5 litra). Pozostały materiał roślinny po
jego dokładnym przepłukaniu zostawia się w wodzie. Próbę cząstkową składającą się z
organizmów po przepłukaniu oraz z pobranej garści materiału roślinnego dodaje się do całej
próby i pozostawia do dalszej obróbki w laboratorium.

W odróżnieniu do metodyki poboru prób fauny dennej z makrolitów w wodach do brodzenia
– w wodach trudnodostępnych nie pobiera się prób cząstkowych z powierzchni dna pod
makrofitami, ponieważ pobór ten ekwiwalentnie uwzględnia wcześniej pobrane próby
substratu denny w strefie brzegowej i przybrzeżnej.

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

10

Uwagi ogólne do strategii poboru prób w dużych rzekach i wodach trudnodostępnych:

ƒ Przy ocenie stanu ekologicznego dużych rzek należy sprecyzować przestrzenną

skalę naszej analizy (stanowisko/site; odcinek rzeki/reach; fragmenty dorzecza-
zlewnia/catchment), aby właściwie zaplanować logistykę i zakres realizowane go
zadania badawczego;.

ƒ Rekomendowanym terminem poboru prób dla dużych rzek i wód trudnodostępnych

jest okres maj-czerwiec (base-flow);

ƒ Poboru prób w dużych głębokich rzekach powinna dokonywać specjalistycznie

przeszkolona i wyposażona ekipa służb wodnych;

ƒ Odcinek badań dla dużych rzek nie powinien być mniejszy niż 100m - do 500m dla

właściwej charakterystyki fragmentu rzeki i jego doliny (reach-scale);

ƒ Każde odstępstwo od rekomendowanej wystandardyzowanej metodyki poboru

prób i procedur laboratoryjnych oraz wskazanego poziomu identyfikacji wpływa
bezpośrednio na otrzymane wyniki miar biologicznych i końcową indeksację.

2006

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

11

Literatura
1. Bis, B. 2006. Metodyka poboru prób fauny dennej w małych i średniej wielkości rzekach

dla celów monitoringu ekologicznego zgodnego z założeniami RDW. Opracowanie na
zlecenie Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska.

2. LAWA-Projekt: O4.02. 2006. Handbuch zur Untersuchung und Bewertung von

Fließgewässern auf der Basis des Makrozoobenthos vor dem Hintergrund der EG-
Wasserrahmenrichtlinie

www.fliessgewaesserbewertung.de

, 108pp.

Specjalistyczna literatura pomocnicza
1. AQEM consortium. 2002. Manual for the application of the AQEM method. A

comprehensive method to assess European streams using benthic macroinvertebrates,
developed for the purpose of the Water Framework Directive. Version 1.0, February 2002.

www.aqem.de.

2. Flotemersch, J.E., Blocksom, K., Hutchens, J.J., Autrey, B.C. 2006. Development of a

standardized large river bioassessment protocol (LR-BP) for macroinvertebrate
assemblages. River Res. Applic. 22:775-790.

3. Furse, M., Hering, D., Moog, O., Verdonschot, P., Sandin, L., Brabec, K., Gritzalis, K.,
Buffagni, A., Pinto, P., Friberg, N., Murray-Bligh, J., Kokes, J., Alber, R., Usseglio-

Polatera, P., Haase, P., Sweeting, R., Bis, B., Szoszkiewicz, K., Soszka, H., Springe, G.,
Sporka, F. & Krno, I. 2006. The STAR project: context, objectives and approaches.
Hydrobiologia: Special Thematic Issue, 566:00-00,

www.eu-star.at

.

4. Hasse, P., Sundermann, A. 2004. Standardisierung der Erfassungs- und

uswertungsmethoden von Makrozoobenthos-untersuchungen in Flieβgewässern.
Förderkennzeichen: O 4.02

5. Tittizer, T & A. Schleuter. 1986. Eine neue Technik zur Entnahme

qualitativer Makrozoobenthosproben aus Sedimenten größerer Flüsse und

Ströme, erläutert am Beispiel einer faunistischen Bestandsaufnahme am Mein.

Deutsche Gewässerk. Mitt. 30: 147-149.

6. Schöll, F., Haybach, A. & König. 2005. Das erweitere Potamontypieverfahren

zur ökologischen Bewertung von Bundeswasserstraßen (Fließgewässertypen 10

und 20: kies- und sandgeprägte Ströme. Qualitätskomponente Makrozoobenthos)
nach Maßgaben der EG-Wasserrahmenrichtlinie. Hydrologie und

Wasserbewirtschaftung 49: 234-247.

7. Schöll, F. Haybach. 2001. Bewertung von großen Fließgewässern mittels

Potamon-Typine-Index. Verfahrensbeschreibung und Anwendungsbeispiele.

BfG-Mitteilungen 23, Koblenz.

Pomocnicze zasoby internetowe:

ƒ AQEM project products

http://www.aqem.de/mains/products.php

ƒ STAR project software products

http://www.eu-star.at/frameset.htm

ƒ Benthic Macroinvertebrate Biological Monitoring Protocols for Rivers and Streams

http://www.ecy.wa.gov/pubs/0103028.pdf

ƒ Large River Monitoring Network - A National Network to Monitor Contaminants and

their Effects in Large Rivers

http://www.best.usgs.gov/bestprojects.html

ƒ Association among invertebrates and habitat indicators for large rivers in the Midwest

- How sampling distance, point-sampling of habitat, and subsample size affect
measures of large river macroinvertebrate assemblages

http://epa.gov/nerl/research/2004/g2-10.html

ƒ Rapid Bioassessment Protocol

http://www.epa.gov/owow/monitoring/rbp/