Possible effects of climate change on ecological functioning of shallow lakes, Lake Loenderveen as a case study

Possible effects of climate change on ecological functioning of shallow lakes, Lake Loenderveen as a case study The European Water Framework Directive (WFD) requires all inland and coastal waters to reach "good ecological status" by 2015. The good ecological status of shallow lakes can be characterised by clear water dominated by submerged vegetation. The ecological response of shallow lakes on nutrients largely depends on morphological and hydrological features, such as water depth, retention time, water level fluctuations, bottom type, fetch etc. These features determine the "critical nutrient load" of a lake. When the actual nutrient load of a lake is higher than the critical nutrient load, the ecological quality of this lake will deteriorate, resulting in a turbid state dominated by algae. Climate change might lead to changes in both environmental factors and ecosystem response. This certainly will have an effect on the ecological status. As an illustration the results of a multidiscipline study of a shallow peaty lake (Loenderveen) are presented, including hydrology, geochemistry and ecology. Ground- and surface water flows, nutrient dynamics and ecosystem functioning have been studied culminating in an application of the ecological model of the lake (PCLake). Future scenarios were implemented through changing precipitation, evaporation and temperature. Climate change will lead to higher nutrient loads and lower critical nutrient loads. As a consequence lakes shift easier from clear water to a turbid state. Możliwe skutki wpływu zmian klimatycznych na ekologiczne funkcjonowanie płytkich jezior, na przykładzie jeziora Loenderveen, Holandia Ramowa Dyrektywa Wodna Unii Europejskiej wymaga, aby wszystkie wody (części wód) śródlądowe i przybrzeżne osiągnęły co najmniej dobry stan ekologiczny do roku 2015. Dobry stan ekologiczny w przypadku płytkich jezior może być scharakteryzowany poprzez wodę o dużej przezroczystości i wysokiej jakości, w której dominuje roślinność zanurzona. Charakter ekologicznej reakcji płytkich jezior na dopływ substancji biogennych w przeważającym stopniu zależy od cech morfologicznych i hydrologicznych tych jezior, takich jak: głębokość wody, czas retencji wody, zmiany stanów wody, typ dna itp. Te cechy określają wielkość krytycznego ładunku substancji biogennych, jaki może przyjąć dane jezioro bez konsekwencji związanych z obniżeniem jego stanu ekologicznego. W momencie, kiedy rzeczywisty ładunek substancji biogennych znajdujących się w wodach jeziora przekracza wartość ładunku krytycznego, jakość ekologiczna takiego jeziora maleje, prowadząc w rezultacie do zmętnienia wody oraz jej zdominowania przez glony. Zmiany klimatyczne mogą prowadzić do zmian zarówno w odniesieniu do czynników środowiskowych, jak i reakcji ekosystemów. Zaistnienie takiego typu zmian będzie miało, z pewnością, wpływ na stan ekologiczny. Do ilustracji możliwych efektów takich zmian wykorzystano i przedstawiono w niniejszym opracowaniu wyniki wielodyscyplinarnych badań, obejmujących badania hydrologiczne, geochemiczne i geologiczne, płytkiego jeziora pochodzenia torfowiskowego (Loenderveen). Przeprowadzono identyfikację oraz analizę ruchów (kierunki i przepływy) wód gruntowych oraz powierzchniowych, dynamiki zmian wielkości ładunków substancji biogennych oraz funkcjonowania ekosystemu, które zostały następnie wykorzystane i zastosowane w ekologicznym modelu jeziora (PCLake). Implementacja scenariuszy biorących pod uwagę potencjalne zmiany klimatyczne przeprowadzona została przez wprowadzenie zmian w wielkościach opadów, ewapotranspiracji oraz temperatury. Zmiany klimatyczne będą prowadzić do zwiększenia ładunków emitowanych substancji biogennych, przy jednoczesnym obniżeniu krytycznego ładunku substancji biogennych dla jezior. W konsekwencji jeziora będą łatwiej przechodziły ze stanu charakteryzującego się wodami przezroczystymi do stanów, gdzie wody będą mętne czyli łatwiej będzie następowało pogorszenie ich stanu ekologicznego.