PrzeglÄ…d Przyrodniczy
XXII, 3 (2011): 111-123
Piotr Panek
WSKAy
NIKI BIOTYCZNE STOSOWANE
W MONITORINGU WÓD OD CZASU IMPLEMENTACJI
W POLSCE RAMOWEJ DYREKTYWY WODNEJ
Biotic indices used in Poland since the implementation
of Water Framework Directive
ABSTRAKT: Praca przedstawia przeglÄ…d stosowanych w Polsce wskaz
ników oceny jakości wód ze
szczególnym uwzględnieniem wskaz
ników biotycznych. W czasie przed implementacją Ramowej Dy-
rektywy Wodnej kryterium biologiczne sprowadzało się do czystości sanitarnej. RDW przewiduje, że
do oceny jakości wód stosowane są wskaz
niki elementów biologicznych: fitoplanktonu, fitobentosu
i makrofitów, zoobentosu i ichtiofauny. Dwa ostatnie elementy w obecnie obowiązującym rozporzą-
dzeniu ministra środowiska nie są jeszcze uwzględniane i trwają prace nad ich opracowaniem. Stan
fitoplanktonu oceniany jest przez ilość chlorofilu a, stan fitobentosu przez wskaz
niki okrzemkowe, a
stan makrofitów przez indeksy MIR i ESMI.
SA
OWA KLUCZOWE: jakość wód, wskaz
niki biotyczne, MIR, ESMI, wskaz
niki okrzemkowe, CPTE,
BMWP-PL, Ramowa Dyrektywa Wodna
ABSTRACT: The paper presents a brief review of water quality assessment in Poland with the focus
on biotic indices. Before the implementation of Water Framework Directive biological criteria referred
just to sanitary purity. According to WFD, water quality assessment should involve indices of biological
elements: phytoplankton, phytobenthos and macrophytes, zoobenthos and ichtyofauna. The latter two
elements have not been specified in the current ordinance of ministry of environment yet and are still
being prepared. Phytoplankton state is indicated by chlorophyll a level, phytobenthos by diatom indi-
ces, and macrophytes by MIR and ESMI indices.
KEYWORDS: water quality, biotic indices, MIR, ESMI, diatom indices, CPTE, BMWP-PL, Water Fra-
mework Directive
Wstęp mal od razu po odzyskaniu niepodległości.
Przez większość czasu dostrzegano przede
Jakość wody była przedmiotem regulacji wszystkim użytkowe funkcje wody, a jej ja-
od zarania cywilizacji, nabierając nierzad- kość z takiej perspektywy sprowadzano do
ko wymiaru religijnego, we współczesnym czystości. Czysta woda nadaje się do picia,
natomiast prawodawstwie kwestie jakości mycia, produkcji i rekreacji, jak również w
wody też zajmują ważne miejsce. W polskim wielu kulturach do zabiegów rytualnych.
prawie pojawiły się w roku 1922, a więc nie- Inne jej parametry są poboczne. Przyjęcie
111
PrzeglÄ…d Przyrodniczy XXII, 3 (2011)
takiego podejścia oznacza zatem, że prze- ich liczbę, stan ogólny danego odcinka cieku
filtrowana i zdezynfekowana woda płynąca lub zbiornika bardzo często wypadał poza
rurociągiem jest lepsza od wody płynącej w klasy (Podgajniak 1998).
naturalnym cieku, niosÄ…cej w sobie rozmaite Analiza chemiczna, fizyczna lub mikro-
obiekty chemiczne, fizyczne i biologiczne. biologiczna pozwala na ocenÄ™ stosunkowo
Wyrazem takiej utylitarnej, antropocen- prostych czynników, jak stężenie danej sub-
trycznej perspektywy obowiązującej w pol- stancji, temperatura, barwa, przezroczystość
skim (i nie tylko) porządku prawnym przez czy zagęszczenie mikroorganizmów. Tym-
cały XX w. był system trzech klas czystości czasem w ekologicznej ocenie jakości wód
wód (z nieformalną dodatkową kategorią naturalnych od dawna za dwie podstawowe
wód pozaklasowych), podczas gdy inne sys- cechy uważane są trofia i saprobia. Pierw-
temy klasyfikacji wód, związane z ich biolo- sza określa żyzność i produktywność wody,
gią, miały zastosowanie w nauce, ale słabo a druga stopień zanieczyszczenia materią
wiązały się z praktyką (Kolada 2006, Szosz- organiczną. Samą żyzność można oszaco-
kiewicz et al. 2010, Panek 2011). Przełomem wać na podstawie stężenia rozpuszczonych
stało się przyjęcie Ramowej Dyrektywy biogenów (azotu, fosforu, potasu itp.), ale
Wodnej (O.J. EU L 327), która stwierdza, szacunki te będą zawsze obarczone błędem,
że woda jest nie tylko zasobem, ale jest też gdyż nie każda postać występowania danego
elementem ekosystemów i jej jakość należy pierwiastka jest równie przyswajalna, a więc
oceniać również ze względu na jej rolę eko- równie przekładająca się na produktywność.
logicznÄ…. Z tej perspektywy oceniana jest Nawet rozdzielenie postaci (np. azot azo-
nie tyle sama woda, ile właśnie ekosystemy tanowy, azotynowy, amonowy, organiczny,
wodne  cieki i zbiorniki wody powierzch- Kjeldahla) nie jest satysfakcjonujÄ…cym roz-
niowej i podziemnej. Oczywiście, na potrze- wiązaniem, gdyż na produktywność mają
by użytkowe wciąż obowiązują odpowiednie wpływ również inne czynniki, jak dostęp-
normy czystości chemicznej lub sanitarnej, ność innych biogenów czy światła (które w
ale podstawowa klasyfikacja wód dzieli je na wodzie, w odróżnieniu od środowisk lądo-
pięć klas jakości, które odpowiadają już nie wych, jest zasobem wyczerpywalnym), tem-
czystości, lecz stanowi ekologicznemu. peratura, interakcje z innymi organizma-
mi itp. (Lampert i Sommer 2001). Dlatego
oprócz czynników fizyczno-chemicznych,
Klasyfikacja jakości wód w Polsce do oceny trofii stosuje się również parametr
przed implementacją RDW uwzględniający ilość fitoplanktonu  ilość
chlorofilu a. Ta forma chlorofilu występuje
W latach 1970-2004 w Polsce obowią- u wszystkich organizmów fotosyntetyzują-
zywał system trzech klas czystości wód cych (od bakterii, w tym sinic, przez protisty,
powierzchniowych. Od lat 90. XX wieku po rośliny) i daje się wyznaczyć metodami
wprowadzono ponadto klasy czystości wód laboratoryjnymi. Kolejnym, związanym z
podziemnych. Zgodnie z nazwą, systemy te tym parametrem jest przejrzystość wody
określały czystość wody rozumianej jako za- zależna od ilości żyjących w niej drobnych
sób dla ludzi i ich gospodarki. Normy, jakie organizmów, ich szczątków i wydzielin, mie-
musiały spełniać wody poszczególnych klas rzona np. widzialnością krążka Secchiego.
były definiowane przy użyciu kilkudziesięciu Powszechnie przyjętym wskaz
nikiem Å‚Ä…-
kryteriów, z których wszystkie dają się zmie- czącym kilka parametrów jest indeks stanu
rzyć laboratoryjnie  bądz
w laboratorium troficznego TSI Carlsona (Carlson 1977), na
chemicznym, bÄ…dz
w mikrobiologicznym. który składają się trzy wzory (ryc. 1). Tak
Najgorzej oceniony parametr przesądzał o więc nawet ten parametr został sprowadzo-
ocenie ogólnej, a więc ze względu na dużą ny do czystości  ilość biogenów w końcu
112
Panek P.  Wskaz
niki biotyczne stosowane w monitoringu wód od czasu implementacji w Polsce...
ma pewne przełożenie na jakość zdrowotną zanieczyszczona, lecz jest to stan naturalny.
wody pitnej (niektóre postacie azotu są tok- Dlatego też laboratoryjne metody badania
syczne), a ilość zawiesiny (żywej lub nie) i saprobii najczęściej sprowadzają się do ba-
zapach będące pochodną żyzności na jej dania zużycia tlenu (chemiczne zapotrzebo-
wartość estetyczną. wanie na tlen, biologiczne zapotrzebowanie
Inżynieria laboratoryjna zna przykłady na tlen), ale większość badań utlenialności
metod, które po przyjęciu pewnych założeń może być zafałszowana występowaniem
mają umożliwić określenie stanu troficzne- innych, nieorganicznych lub humusowych,
go wyłącznie metodami chemicznymi. Taką związków zredukowanych. Dlatego badania
metodą jest np. wyznaczenie integralnego saprobii dużo bardziej uwzględniają ekolo-
wskaz
nika stanu troficznego wód ITS (Ne- giczną rolę wody jako siedliska dla organi-
verova-Dziopak 2006) (ryc. 2). zmów o różnej wrażliwości na zanieczysz-
Również saprobia (saprobowość) jest w czenia organiczne, używane do wyznaczenia
tym ujęciu rozpatrywana przede wszystkim indeksu saprobów.
jako parametr jakości wody pitnej, przemy- Te dwa wskaz
niki stanu ekologicznego
słowej i rekreacyjnej, a nie stanu ekosystemu. jezior jednak są o wiele bardziej złożone,
Zanieczyszczenie materią organiczną jednak niż da się to określić w laboratoriach. Stan
nie zawsze daje się łatwo ująć w parametry ten o wiele lepiej odzwierciedlają biocenozy
fizyczno-chemiczne. Mała przejrzystość jest zasiedlające wody, co znalazło swój wyraz w
często jej wynikiem, ale może być też skut- opracowaniu rozmaitych metod bioindyka-
kiem dużej produktywności lub występo- cyjnych. U podstaw tych metod jest wiedza o
wania zawiesiny mineralnej lub humusowej. tolerancji ekologicznej organizmów (metoda
Duża ilość węgla organicznego może wystą- autekologiczna), czy jeszcze lepiej  zespołów
pić w zbiorniku polisaprobowym albo po- organizmów (metoda synekologiczna), które
lihumusowym. Ten drugi też zawiera wodę są w stanie rozwijać się pomyślnie tylko w
mało przydatną człowiekowi, ale nie jest ona określonych warunkach (Kłosowski 2006).
TSI(SD) = 60  14,41 ln(SD)
TSI(CHL) = 9,81 ln(CHL) + 30,6
TSI(TP) = 14,42 ln(TP) + 4,15
Ryc. 1. Wskaz
niki stanu troficznego TSI Carlsona, SD  widzialność krążka Secchiego, CHL  ilość
chlorofilu a, TP  ilość fosforu całkowitego.
Fig. 1. Carlson s trophic state indices (TSI), SD  Secchi disk transparency, CHL  chlorophyll a level,
TP  total phosphorus level.
ITS = "pHi / n + a (100  "[O2%] / n)
Ryc. 2. Integralny wskaz
nik stanu troficznego ITS, pHi  pH w czasie t, O2%  ilość rozpuszczonego
tlenu w czasie t, a  współczynnik empiryczny, n  liczba pomiarów w czasie t.
Fig. 2. Integral trophic state index (ITS), pHi  pH at time t, O2%  dissolved oxygen at time t, a  em-
pirical coefficient, n  number of measurements at time t.
113
PrzeglÄ…d Przyrodniczy XXII, 3 (2011)
Wskaz
niki stanu wód według
zmiana rewolucyjna, gdyż odwraca perspek-
Ramowej Dyrektywy Wodnej
tywę, z której woda była widziana jako za-
stosowane w Polsce
sób, w którym przy okazji mogą występować
organizmy, zwykle traktowane jako nieistot-
Próby opierania się podczas oceny stanu
ne, groz
ne (np. chorobotwórcze) lub uży-
wód wyłącznie na metodach laboratoryj- teczne gospodarczo (wody pierwszoklasowe
nych nadal znajdują swoich zwolenników,
były definiowane jako nadające się m.in. do
a metody biologiczne są przez nich uwa- hodowli ryb łososiowatych), na taką, z któ-
żane za pomocnicze (Kowalewski 2009),
rej woda jawi siÄ™ biotopem dla biocenoz, z
ale Ramowa Dyrektywa Wodna (RDW)
którego zasobów przy okazji może korzystać
przedstawia sprawę odwrotnie. Stan wód
człowiek, pod pewnymi warunkami. Sche-
jest również określany przez liczny zestaw
mat parametrów branych pod uwagę przy
parametrów, wśród których wysoki poziom
ocenie stanu wód według RDW przedstawia
pewnych substancji chemicznych może za- rycina 3.
decydować o niskiej ocenie. Jednak stan
Stan biologiczny według RDW wyzna-
chemiczny jest równoważnym poziomem
czany jest przez stan (ilościowy i jakościo-
oceny, co stan ekologiczny, podczas którego
wy) następujących grup organizmów: fito-
wyznaczania czynniki fizyczno-chemiczne i
planktonu (drobnych glonów unoszonych w
morfologiczne mają jedynie rolę uzupełnia- toni wodnej), fitobentosu (niewielkich glo-
jącą wobec czynników biologicznych. Jest to
nów związanych z elementami stałymi eko-
w stosunku do dotychczasowego podejścia
systemu), makrofitów (roślin tkankowych i
STAN WÓD POWIERZCHNIOWYCH
STAN EKOLOGICZNY STAN CHEMICZNY
ELEMENTY ELEMENTY
ELEMENTY
HYDRO FIZYCZNO
BIOLOGICZNE
-MORFOLOGICZNE -CHEMICZNE
(podstawowe)
(wspierajÄ…ce) (wspierajÄ…ce)
ÅšRODOWISKOWE
NORMY JAKOÅšCI
(załącznik IX)
- reżym hydrologiczny - stan fizyczny
- fitoplankton
- tlen
- fitobentos i makrofity - morfologia
- materia organiczna
- makrobez-kręgowce
- biogeny
bentoniczne
- zasolenie
- ichtiofauna
- substancje priory-
tetowe
Ryc. 3. Schemat elementów branych pod uwagę przy ocenie stanu wód powierzchniowych wg RDW.
Fig. 3. Scheme of elements involved in the assessment of ecological status for surface water according
to Water Framework Directive.
114
Panek P.  Wskaz
niki biotyczne stosowane w monitoringu wód od czasu implementacji w Polsce...
dużych glonów), zoobentosu (niewielkich Pewnym wyjściem pośrednim może być za-
zwierząt związanych z elementami stałymi) i stosowanie wskaz
ników opartych zarówno
ryb. Wszystkie te grupy są również uwzględ- na ilości chlorofilu, jak i na uproszczonych
niane w polskim prawie (Dz.U. 2008 nr 162 wskaz
nikach planktonowych uwzględniają-
poz. 1008), choć nie wszystkie wskaz
niki są cych udział biomasy sinic w ogólnej bioma-
już opracowane. Oczywiście, nie sposób jest sie fitoplanktonu, jak wskaz
nik PMPL (Hu-
ocenić stan całej biocenozy danego typu w torowicz et al. 2011).
badanym jeziorze czy cieku, dlatego stan Podobnie jak fitoplankton, fitobentos
ww. grup organizmów jest określany przy tworzony jest przez wiele grup organizmów
użyciu reprezentatywnych wskaz
ników. o różnej pozycji systematycznej. W odróż-
Stan fitoplanktonu jako wyraz stanu eko- nieniu jednak od poprzedniego zespołu, stan
logicznego był badany przez cały XX wiek, fitobentosu powszechnie określa się jedynie
co zaskutkowało opracowaniem szeregu na podstawie wycinka tej grup, mianowicie
współczynników planktonowych, dzięki któ- okrzemek. Grupa ta ma szereg zalet jako or-
rym można określić różne parametry wód, ganizmy wskaz
nikowe, wśród których jedną
od odczynu i zasolenia poczynając, na stanie z ważniejszych jest obecność krzemionkowej
troficznym kończąc. Niektóre współczynni- skorupki, która nie ulega łatwemu zniszcze-
ki sÄ… mocno uproszczone, inne zaÅ› bardziej niu przy przenoszeniu z natury do laborato-
złożone. Jednym z nich jest współczynnik rium, a jej ornamentacja pozwala na stosun-
złożony Nygaarda, który uwzględnia liczbę kowo łatwą (przy odpowiednim sprzęcie)
stwierdzonych gatunków typowych dla wód identyfikację gatunków. Jakiś czas temu w
eutroficznych (sinice, zielenice z dawniej wy- Niemczech i Austrii opracowano wskaz
niki
różnianego rzędu chlorokokowców, okrzem- okrzemkowe pozwalające określić stan tro-
ki z wyróżnianego dawniej rzędu Centrales, ficzny i saprobię wód, jak również wskaz
nik
eugleniny) w stosunku do typowych dla wód obfitości gatunków referencyjnych. Kom-
oligotroficznych (desmidie). Różne wartości binacja tych trzech wskaz
ników daje jeden
tego wskaz
nika wskazujÄ… stan od dystrofii multimetryczny wskaz
nik stanu ekologicz-
po polisaprobowość (Półtoracka 1969). Na nego (Picińska-Fałtynowicz et al. 2006). U
potrzeby monitoringu wód dla wyznaczania podstaw wyznaczania tych indeksów jest
klas jakości na zlecenie Głównego Inspek- wyróżnienie typów cieków i zbiorników tak,
toratu Ochrony Środowiska przygotowano aby charakteryzowały się one swoistą florą
dwa opracowania (Hutorowicz 2004, Hu- okrzemkową, a następnie określenie, które
torowicz 2005). Dzięki nim można określić gatunki dla danego typu są referencyjne, a
biomasę fitoplanktonu przy użyciu metod które degradacyjne. Referencyjne taksony to
mikroskopowych. Metoda ta stosowana takie, które występują w danym typie cieku
jest w fykologii od wielu lat (Kadłubowska lub zbiornika w stanie naturalnym, niezabu-
1975), a opracowania Hutorowicza miały rzonym i są w nim pożądane, podczas gdy
ją przenieść z zastosowań naukowych do degradacyjne to takie, które w danym typie
zastosowań praktycznych. Jest ona dość występują w razie zaburzenia jego natural-
wymagająca, a w obowiązującym obecnie ności i są w nim niepożądane. W odróżnie-
rozporządzeniu ministra środowiska jednak niu od klasycznego indeksu saprobów, gdzie
nie zdecydowano siÄ™ na niÄ…, lecz za miarÄ™ dany takson po umieszczeniu na skali tole-
stanu fitoplanktonu przyjęto ilość chlorofi- rancji wobec saprobii był zgodnie ze swoim
lu a. W tym ujęciu zatracono informacje o miejscem w większym lub mniejszym stop-
zróżnicowaniu ekologicznym tego zespołu niu pożądany lub niepożądany, w tym sys-
organizmów i wszystkie glony planktonowe temie taksony nie mają uniwersalnej oceny,
traktuje się jako świadczące o dużej trofii. ale niektóre mogą być referencyjne dla jed-
115
PrzeglÄ…d Przyrodniczy XXII, 3 (2011)
nego typu wód, a degradacyjne dla innego. licza się według wzoru przedstawionego na
Przykładowo, pewne gatunki są pożądane w rycinie 4 (Picińska-Fałtynowicz et al. 2006).
jeziorach niestratyfikowanych, a niepożąda- Są one tak skonstruowane, by dla stanu naj-
ne w jeziorach stratyfikowanych, pewne ga- bardziej zdegradowanego przyjmowały war-
tunki są rodzime w Sudetach, a obce w Kar- tość 0, a dla stanu najbardziej naturalnego
patach lub odwrotnie itd. Adaptacja systemu  wartość 1. Aby tak się działo, składające się
ustalonego w krajach niemieckojęzycznych na niego wskaz
niki należy zestandaryzować
dla warunków polskich była ułatwiona dzię- zgodnie z wzorami na rycinie 5. Same wskaz
-
ki temu, że zachodnia część Polski leży w niki szczegółowe (trofii, saprobii i obfitości
tym samym ekoregionie, co Niemcy. gatunków referencyjnych) przedstawiono na
Multimetryczny wskaz
nik stanu ekolo- rycinach 6, 7 i 8. Warto zauważyć, że w przy-
gicznego dla rzek (IO) lub jezior (IOJ) ob- padku jezior nie wyznacza siÄ™ saprobii.
ZTI + ZSI + GR ZTJ + Z
pGR
IO = IOJ =
3 2
Ryc. 4. Multimetryczny wskaz
nik stanu ekologicznego dla potoków i rzek (IO) oraz multimetryczny
wskaz
nik stanu ekologicznego dla jezior (IOJ).
Fig. 4. Multimetric diatom index for assessment of ecological status of rivers and streams (IO) and
lakes (IOJ).
ZTI = 1  (0,25TI) ZTJ = 1  (0,25(TJ  1))
ZSI = 1  (0,33(SI  1) Z = 0,5(pGR + 1)
pGR
Ryc. 5. Sposób standaryzacji wskaz
ników trofii, saprobii i obfitości gatunków referencyjnych.
Fig. 5. Standardisation of trophic, saprobic and relative abundance of representative species indices.
n n
" Ti · wTi · Li " TJi · wTi · Li
i=1 i=1
TI = TJ =
n n
" wTi · Li " wTJi · Li
i=1 i=1
Ryc. 6. Wskaz
nik okrzemkowy trofii potoków i rzek TI (Rott et al.) oraz jezior TJ (Hofman), n  licz-
ba gatunków branych pod uwagę w badaniu, Ti, TJi  wartość wrażliwości na stan troficzny
taksonu i (odpowiadający jego optimum ekologicznemu), wTi, wTJi  współczynnik wagowy
taksonu i (zależny od jego tolerancji ekologicznej), Li  względna obfitość taksonu i (liczba
osobników taksonu i podzielona przez liczbę wszystkich zidentyfikowanych osobników).
Fig. 6. Diatom index of trophic state for streams and rivers TI (Rott et al.) and lakes TJ (Hofman),
n  number of involved species, Ti, TJi  value of sensitivity (optimum) of i-tax, wTi, wTJi
 value of weight (tolerance) of i-taxon;, Li  relative abundance of i-taxon (number of i-taxon
individuals divided by the number of all identified individuals).
116
Panek P.  Wskaz
niki biotyczne stosowane w monitoringu wód od czasu implementacji w Polsce...
n
" Si · wSi · Li
i=1
SI =
n
" wSi · Li
i=1
Ryc. 7. Wskaz
nik okrzemkowy saprobii potoków i rzek SI (Rott et al.) , n  liczba gatunków branych
pod uwagę w badaniu, Si  wartość wrażliwości na zanieczyszczenia organiczne taksonu i, wSi
 współczynnik wagowy taksonu i (zależny od jego tolerancji ekologicznej), Li  względna
obfitość taksonu i (liczba osobników taksonu i podzielona przez liczbę wszystkich zidentyfiko-
wanych osobników).
Fig. 7. Diatom index of saprobic state for streams and rivers SI (Rott et al.), n  number of involved
species, Ti, TJi  value of sensitivity (optimum) of i-tax, wTi, wTJi  value of weight (toleran-
ce) of i-taxon;, Li  relative abundance of i-taxon (number of i-taxon individuals divided by
the number of all identified individuals).
NB  (NC + ND)
pGRI =
NB + NC + ND
n
GR =
" tRi
i=1
(NB + NC)  ND
pGRII =
NB + NC + ND
Ryc. 8. Wskaz
nik okrzemkowy obfitości gatunków referencyjnych potoków i rzek GR (Schaumburg
et al.) oraz jezior stratyfikowanych pGRI i niestratyfikowanych pGRII, tRi  liczba osobników
taksonu referencyjnego i podzielona przez liczbę wszystkich zidentyfikowanych osobników
(względna obfitość), NB  liczba taksonów referencyjnych I i II grupy jezior, NC  liczba tak-
sonów referencyjnych II grupy jezior, a degradacyjnych I grupy jezior, ND  liczba taksonów
degradacyjnych dla obu grup jezior.
Fig. 8. Diatom index of relative abundance of representative species for rivers and streams GR (Schaum-
burg et al.), stratified lakes pGRI and non-stratified lakes pGRII, tRi  number of reference i-
species individuals divided by the number of all identified individuals (relative abundance),
NB  number of taxa referential for both groups of lakes, NC  number of taxa referential for
II group of lakes and degradational for I group of lakes, ND  number of taxa degradational
for both groups of lakes.
PodobnÄ… strukturÄ™ matematycznÄ… ma ry zwanej makrofitowÄ… metodÄ… oceny rzek
wskaz
nik dotyczÄ…cy kolejnego elementu (MMOR) (Szoszkiewicz et al. 2006). Nieco
biologicznego, tj. makrofitów występują- inaczej natomiast wygląda metoda oceny
cych w ciekach (ryc. 9). Podobnie jak w stanu makrofitów w jeziorach (makrofitowy
przypadku okrzemek, makrofitom przypi- indeks stanu ekologicznego, ESMI) (Ciecier-
sano w nim odpowiednie wagi w zależności ska et al. 2006). Podobnie jak w poprzednich
od ich reprezentatywności dla danego typu metodach przed wyznaczeniem wskaz
ni-
cieku, przez co niektóre ubikwistyczne ga- ka liczbowego należy przeprowadzić od-
tunki nie są w nim w ogóle uwzględniane. powiednie przygotowania metodyczne. W
Jego obliczenie jest składnikiem procedu- przypadku makrofitowej oceny jezior polega
117
PrzeglÄ…d Przyrodniczy XXII, 3 (2011)
n
" Li · Wi · Pi
i=1
· 10
MIR =
n
" Wi · Pi
i=1
Ryc. 9. Makrofitowy Indeks Rzeczny potoków i rzek MIR (Szoszkiewicz et al.), n  liczba gatunków
branych pod uwagę w badaniu, Li  wartość wskaz
nikowa taksonu i, Wi  współczynnik wago-
wy taksonu i (zależny od jego tolerancji ekologicznej), Pi  współczynnik pokrycia taksonu i.
Fig. 9. River Macrophyte Index for rivers and streams MIR (Szoszkiewicz et al.), n  number of in-
volved species, Li  value of sensitivity of i-tax, wTi, wTJi  value of weight of i-taxon;, Pi
 coverage coefficient of i-taxon.
T P  P L
min min
MLT = ( + ) x
2 P "Ä„ x P
min
Ryc. 10. Minimalna liczba transektów, Tmin  minimalna liczba transektów dla jeziora z danej klasy
wielkości, P  powierzchnia jeziora (km2), Pmin  dolna granica danej klasy wielkości jeziora
(km2), L  długość linii brzegowej (km).
Fig. 10. Minimal number of transects, Tmin  minimal number of transects for each size class, P
 surface of lake (km2), Pmin  down limit of given size class of lake (km2), L  shoreline
length (km).
H N
ESMI = 1  exp( · Z · exp ( ))
H P
max
ni ni
H = 
" ln
N N
H = 1n S
max
Z = N/ izob. 2.5
Ryc. 11. Makrofitowy Indeks Stanu Ekologicznego ESMI, H  wskaz
nik zróżnicowania fitocenotycz-
nego, Hmax  maksymalne zróżnicowanie fitocenotyczne, Z  wskaz
nik zasiedlenia, N  cał-
kowita powierzchnia fitolitoralu (100%), P  powierzchnia jeziora (km2), ni  średnie pokry-
cie i-tego zbiorowiska w fitolitoralu, S  liczba zbiorowisk fitolitoralu.
Fig 11. Ecological State Macrophyte Index, H  phytocentic diversity index, Hmax  maximum va-
lue of the phytocenotic diversity index, Z  colonisation index, N  phytolittoral area (100%),
P  lake surface (km2), ni  mean coverage of i-community in phytolittoral, S  number of
plant communities of phytolittoral.
118
Panek P.  Wskaz
niki biotyczne stosowane w monitoringu wód od czasu implementacji w Polsce...
ona m.in. na wyznaczeniu reprezentatywnej ostatecznie wskaz
ników oceniających stan
liczby transektów badawczych. Teoretycznie makrofitów (makroglonów i okrytonasien-
można byłoby wykonać tzw. sigma-zdjęcie, nych) wód morskich. Rozważane są różne
czyli zbadać roślinność całego zbiornika, wskaz
niki opisujÄ…ce stan biocenoz makro-
co w przypadku większych jezior byłoby bezkręgowców bentonicznych. Wśród nich
jednak zbyt pracochłonne, więc minimalną największe prawdopodobieństwo przyjęcia
liczbę transektów wyznacza się wg wzoru mają: polski indeks biotyczny (BMWP-PL)
podanego na rycinie 10. W odróżnieniu od (Gorzel i Kornijów 2004) i ocena jezior na
innych wskaz
ników, ESMI nie uwzględnia podstawie wylinek ochotkowatych (CPET)
taksonów, lecz syntaksony, czyli zbiorowi- (Gołub 2010). Obie metody są adaptowa-
ska roślinne. W przypadku hydrobotaniki ta nymi do polskich warunków metodami
różnica jednak ma nieduże znaczenie, gdyż stosowanymi na Wyspach Brytyjskich. In-
rośliny wodne mają tendencję do tworzenia deks BMWP-PL jest oparty na wskaz
niku
niemal jednogatunkowych zbiorowisk, więc biological monitoring working party i jest
stopień pokrycia danego zbiorowiska roślin- sumą punktów, które przyporządkowano
nego jest bliski stopniowi pokrycia jego do- poszczególnym taksonom (najczęściej ro-
minującego gatunku (Tomaszewicz 1979). dzinom) bezkręgowców. Im dany takson
Wskaz
nik ten oparty jest na pochodzącym z jest bardziej wrażliwy na zaburzenia, tym
końca XX wieku wskaz
niku synantropizacji wyższą ma notę, podnosząc sumę. Tabelę
(Kolada 2008) i nie uwzględnia indykacyj- taksonów wraz z ich punktacją przedstawia
nej roli poszczególnych syntaksonów, za to rycina 12 (Kownacki i Soszka 2004). Z kolei
w jego składowych parametrach znajduje się indeks CPET obliczany jest zgodnie ze wzo-
wskaz
nik zróżnicowania fitocenotycznego rami przedstawionymi na rycinie 13. Od
oparty na wskaz
niku Shannona i wskaz
niki kilku lat opracowywane są również metody
zwiÄ…zane z relacjami fitolitoralu i morfologii indykacyjnego wykorzystania stanu ichtio-
misy jeziornej. fauny. Prawdopodobnie zgodnie z euro-
pejską tendencją będzie to przystosowana
do polskich warunków metoda EFI+ czyli
Planowane wskaz
niki jakości wód ocena na podstawie rozszerzonego euro-
pejskiego wskaz
nika ichtiologicznego (Prus
ObowiÄ…zujÄ…ce w 2011 r. rozporzÄ…dze- et al. 2009). Wskaz
nik ten, będący mody-
nie ministra środowiska dotyczące oce- fikacją wskaz
nika integralności biotycznej
ny jakości wód zaznacza, że docelowo IBI, oblicza się przy pomocy specjalistycz-
uwzględniane będą wskaz
niki wszystkich nego oprogramowania FAME, w którym
elementów biologicznych wymienionych uwzględniane są liczne kryteria: struktura
w RDW, jednak jeszcze nie wszystkie są według gildii troficznych (wszystkożerne,
zatwierdzone. Niektóre z już obowiązują- owadożerne), miejsc rozrodu (litofilne, fi-
cych wskaz
ników mają ograniczony zakres tofilne), wrażliwości, wędrowności i in., a
stosowania, np. ESMI nie może być obec- także warunki geologiczne, klimatyczne
nie używany do oceny jezior dystroficz- itp. (FAME Consortium 2004). Być może
nych (humotroficznych) czy lobeliowych te wskaz
niki zostaną przyjęte w następnym
(miękkowodnych). Nie opracowano jeszcze rozporządzeniu ministra środowiska.
119
PrzeglÄ…d Przyrodniczy XXII, 3 (2011)
Takson
Rodzina Punktacja
nadrzędny
jętki Ameletidae
chruściki Glossosomatidae, Molannidae, Beraeidae, Odontoceridae, Leptoceridae 10
muchówki Blephariceridae, Thaumaleidae
jętki Behningiidae
widelnice Taeniopterygidae
9
ważki Cordulegastridae
chruściki Goeridae, Lepidostomatidae
skorupiaki Astacidae
jętki Oligoneuriidae, Heptageniidae (rodzaje Epeorus i Rhithrogena)
widelnice Capniidae, Perlidae, Chloroperlidae 8
chruściki Philopotamidae
muchówki Athericidae
Siphlonuridae, Leptophlebiidae, Potamanthidae, Ephemerellidae, Ephemeridae,
jętki
Caenidae
widelnice Perlodidae, Leucridae
ważki Calopterygidae, Gomphidae
chruściki Rhyacophilidae, Brachycentridae, Sericostomatidae, Limnephilidae
7
chrzÄ…szcze Elmidae
pluskwiaki Aphelocheiridae
ślimaki Viviparidae
małże Unionidae, Dreissenidae
pijawki Piscicolidae
skorupiaki Gammaridae, Corophiidae
jętki Baetidae, Heptageniidae (z wyjątkiem rodzajów Epeorus i Rhitrogena)
widelnice Nemouridae
6
ważki Platycnemididae, Coenagrionidae
chruściki Hydroptilidae, Polycentropodidae
muchówki Limoniidae, Simuliidae, Empididae
ślimaki Neritidae, Bithyniidae
skorupiaki Cambaridae
chruściki Hydropsychidae, Psychomyidae
chrzÄ…szcze Dytiscidae, Gyrinidae, Haliplidae, Hydrophilidae 5
pluskwiaki Mesoveliidae, Nepidae, Naucoridae, Notonectidae, Pleidae, Corixidae, Veliidae
muchówki Tipulidae
ślimaki Hydrobiidae
muchówki Ceratopogonidae
4
ślimaki Valvatidae, Planorbidae
małże Sphaeriidae
pijawki Glossiphoniidae, Hirudinidae, Erpobdellidae
skorupiaki Asellidae
wielkoskrzydłe Sialidae 3
muchówki Chironomidae
ślimaki Ancyllidae, Lymnaeidae, Physidae
skÄ…poszczety Oligochaeta (wszystkie rodziny)
2
muchówki Culicidae
muchówki Syrphidae, Psychodidae 1
Ryc. 12. Punktacja taksonów zoobentosu w systemie BMWP-PL.
Fig. 12. Ranking of taxa according to BMWP-PL.
120
Panek P.  Wskaz
niki biotyczne stosowane w monitoringu wód od czasu implementacji w Polsce...
2  (wartość obserwowana + 1)
WJECPET =
2  (wartość referencyjna + 1)
Wartość referencyjna indeksu CPET =  1,13  (0,357 log10 Pjez)
= (0,455 log10Głśr.) + (376 log10W) + (0,364 log10P )
zlew.
" wartość troficznych taksonów
średnia wartość indeksu CPET =
całkowita liczebność taksonów
Ryc. 13. Wskaz
nik jakości ekologicznej CPET, Pjez  powierzchnia jeziora (ha), Głśr  średnia głę-
bokość jeziora (m), W  czas wymiany wód (dzień), Pzlew  powierzchnia zlewni (bez pow.
jeziora) (ha).
Fig. 13. Chironomid Pupal Exuvial Technique index, Pjez  surface of lake (ha), Głśr  mean lake
depth (m), W  water turnover period (day), Pzlew  surface of catchment excluding lake
surface (ha).
Podsumowanie tym względem jednorodne. Fitoplankton
jest traktowany jak jednolita masa, której
Implementowanie przez Polskę regulacji stan mierzony jest jedynie ilością chlorofilu
z Ramowej Dyrektywy Wodnej zrewolucjo- a. Makrofity jeziorne również nie są szcze-
nizowało polskie prawo dotyczące jakości gółowo specyfikowane, a do oceny ich stanu
wód. Kwestie czystości wody zostały przeka- określa się zróżnicowanie ich zbiorowisk. Z
zane resortowi zdrowia, podczas gdy resort kolei do oceny stanu makrofitów rzecznych
środowiska objął nadzorem kompleksową i fitobentosu nie używa się wszystkich tak-
jakość ekologiczną wód wraz z ich zbiorni- sonów, a jedynie te, które mają specyficzne
kami i zlewniami. Najlepszym wskaz
nikiem własności indykacyjne. O ile jednak wskaz
-
tego stanu nie są więc parametry fizyczno- nikowe makrofity należą do wszystkich grup
chemiczne, lecz kondycja biocenoz. Obecnie systematycznych, o tyle do oceny fitoben-
trwa wciąż ustalanie liczbowych wskaz
ników, tosu wybrano tylko przedstawicieli jednego
które mogą służyć do oceny tejże. Wskaz
niki taksonu  okrzemek. Nie wiadomo jeszcze,
takie muszą być kompromisem między po- który z tych modeli zostanie wybrany do
dejściem naukowców, którzy skrupulatnie oceny stanu zoobentosu  może będzie to
badają ekofizjologiczne relacje organizmów wskaz
nik przekrojowy (BMWP-PL), a może
i ich środowiska a podejściem inspektorów, jako przedstawiciele wybrane będą ochotko-
którzy potrzebują parametrów łatwych do wate. Zupełnie odmienny będzie zapewne
pomiaru. Trudno wszak oczekiwać od in- wskaz
nik stanu biocenoz ryb. Całkiem moż-
spektorów środowiska perfekcyjnej umie- liwe jest również, że obecnie zatwierdzone
jętności rozpoznawania setek gatunków z wskaz
niki zostanÄ… jeszcze zmodyfikowane
odległych grup systematycznych i prowa- albo zastąpione innymi (np. w przypadku fi-
dzenia długookresowych badań. Wskaz
niki toplanktonu). Tak czy inaczej jednak wskaz
-
biotyczne przyjęte w obecnej wersji rozpo- niki biotyczne stały się kluczowym środkiem
rządzenia ministra środowiska nie są pod do oceny stanu wód.
121
PrzeglÄ…d Przyrodniczy XXII, 3 (2011)
LITERATURA
CARLSSON R. E. 1977. A trophic state index for lakes. Limnol. Oceanogr. 22(2): 361 369.
CIECIERSKA H., KOLADA A., SOSZKA H., GOA
UB M. 2006. Opracowanie metodyki badań tere-
nowych makrofitów na potrzeby rutynowego monitoringu wód oraz metoda oceny i klasyfika-
cji stanu ekologicznego wód na podstawie makrofitów. T. II  Jeziora. Ministerstwo Środowiska,
Warszawa.
FAME CONSORTIUM 2004. Manual for the application of the European Fish Index - EFI. A fish-ba-
sed method to assess the ecological status of European rivers in support of the Water Framework
Directive. Version 1.1, January 2005. Bruksela.
GOA
UB M. 2010. Ocena stanu ekologicznego jezior na podstawie makrobezkręgowców bentosowych
zgodna z wymaganiami Ramowej Dyrektywy Wodnej  przegląd rozwiązań metodycznych w Eu-
ropie. Ochr. Åšrod. i Zas. Nat. 45: 30-45.
GORZEL M., KORNIJÓW R. 2004. Biologiczne metody oceny jakości wód rzecznych. Kosmos. 53(2
(263)): 183-191.
HUTOROWICZ A. 2004. Metoda poboru prób i analiza ilościowo-jakościowa fitoplanktonu w jezio-
rach. GIOÅš, Olsztyn.
HUTOROWICZ A. 2006. Opracowanie standardowych objętości komórek do szacowania biomasy wy-
branych taksonów glonów planktonowych wraz z określeniem sposobu pomiarów i szacowania.
GIOÅš, Olsztyn.
HUTOROWICZ A., NAPIÓRKOWSKA-KRZEBIETKE A., PASZTALENIEC A., HUTOROWICZ J.,
SOLHEIM A.L., SKJELBRED B. 2011. Jeziora  fitoplankton. Materiały Konferencji  deWELop-
ment , Warszawa
KADA
UBOWSKA J. Z. 1975. Zarys algologii. PWN, Warszawa.
KA
OSOWSKI S. 2006. Metody identyfikacji zbiorowisk i analizy ich amplitudy ekologicznej. In: SZME-
JA J. Przewodnik do badań roślinności wodnej. Wyd. UG, Gdańsk.
KOLADA A. 2006. Wykorzystanie makrofitów w ocenie jakości jezior w Europie w świetle wymogów
Ramowej Dyrektywy Wodnej  przeglÄ…d zagadnienia. Ochr. Åšrod. i Zas. Nat. 37: 24-42.
KOWALEWSKI Z. 2006. Metody oceny stanu troficznego wód powierzchniowych. Materiały Krakow-
skiej Konferencji MÅ‚odych Uczonych (T. IV): 343 351
KOWNACKI A. i SOSZKA H. 2004. Wytyczne do oceny stanu rzek na podstawie makrobezkręgowców
oraz do pobierania prób makrobezkręgowców w jeziorach. Warszawa.
LAMPERT W. i SOMMER U. 2001. Ekologia wód śródlądowych. PWN, Warszawa.
NEVEROVA-DZIOPAK E. 2006. Empirical model of eutrophication on example of Nevsky Estuary.
Ecol. Chem. Eng., 13(3-4): 197-206.
PANEK P. 2011. Przyrodnicy i inżynierowie, czyli ocena jakości wody w Polsce. Przegl. Przyr. 22(1):
3 9.
PICIC
SKA-FAA
TYNOWICZ J., BA
ACHUTA J., KOTOWICZ J., MAZUREK M., RAWA W. 2006. Wy-
bór jednolitych części wód rzecznych i jeziornych do oceny stanu ekologicznego na podstawie
fitobentosu wraz z rekomendacją metodyki poboru i analizy prób. IMGW, Wrocław.
PODGAJNIAK T. (Ed.). 1998. Agenda 21 : Sprawozdanie z realizacji w Polsce w latach 1992-1998.
Narodowa Fundacja Ochrony Åšrodowiska, Warszawa.
PÓA
TORACKA J. 1969. Współczynniki fitoplanktonowe jako metoda określania stopnia troficzności
środowisk wodnych. Ekol. Pol. B, 15(4): 119-128.
PRUS P., WIÅšNIEWOLSKI W., SZLAKOWSKI J., BORZ
CKA I., BURAS P., BA
ACHUTA J., D
BOW-
SKI P., JELONEK M., KLICH M., KUKUA
A K., LIGI
ZA J., PRZYBYLSKI M., RADTKE G.,
WITKOWSKI A., ŻUREK R. 2009. Rozwój ogólnoeuropejskiej metody oceny stanu ekologicz-
nego rzek na podstawie ichtiofauny  Europejski Wskaz
nik Ichtiologiczny (EFI+). Nauka Przyr.
Technol. 3: 1 16.
122
Panek P.  Wskaz
niki biotyczne stosowane w monitoringu wód od czasu implementacji w Polsce...
SZOSZKIEWICZ K., ZBIERSKA J., JUSIK S., ZGOA
A T. 2006. Opracowanie podstaw metodycznych
dla monitoringu biologicznego wód powierzchniowych w zakresie makrofitów i pilotowe ich za-
stosowanie dla części wód reprezentujących wybrane kategorie i typy. Etap I-II (w zakresie rzek).
Ministerstwo Środowiska, Warszawa-Poznań-Olsztyn.
SZOSZKIEWICZ K., ZBIERSKA J., JUSIK S., ZGOA
A T. 2010. Makrofitowa Metoda Oceny Rzek :
Podręcznik metodyczny do oceny i klasyfikacji stanu ekologicznego wód płynących w oparciu o
rośliny wodne. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań.
TOMASZEWICZ H. 1979. Roślinność wodna i szuwarowa Polski: (klasy: Lemnetea, Charetea, Pota-
mogetonetea, Phragmitetea) wg stanu zbadania na rok 1975. Wyd. UW, Warszawa.
Summary
In 20th century water quality assessment used in Poland focused on the utility value of water and
neglectied its ecological role. Water quality was classified by purity classes and biological criteria meant
just sanitary conditions. It changed with the implementation of WFD, as water quality assessment
should now involve indices of biological elements such as phytoplankton, phytobenthos and macro-
phytes, zoobenthos and ichtyofauna. The current ordinance of ministry of environment on water qual-
ity refers to these elements. Phytoplankton state is indicated by chlorophyll a level, although some other
indices were considered. Phytobenthos is assessed with diatom indices (IO and IOJ). Macrophytes state
is evaluated with indices of MIR for rivers and ESMI for lakes. Indices for zoobenthos and ichtyofauna
are still under preparation and are not specified in the current ordinance. Fish state is going to be as-
sessed with EFI+ index, while two indices for zoobenthos are still considered  BMWP-PL or CPET.
Adres autora:
Piotr Panek
Zakład Ekologii Roślin i Ochrony Środowiska
Uniwersytet Warszawski
Al. Ujazdowskie 4
00-478 Warszawa
e-mail: [e-mail]
123