Zwoliński, Zb., 1998: Geoindykatory w badaniach współczesnej dynamiki geosystemów. W: K.Pękala (red.), Główne kierunki badań geomorfologicznych w Polsce. Stan aktualny i perspektywy. I. Referaty i komunikaty. Lublin. 223-227.

Geoindykatory
w badaniach współczesnej dynamiki geosystemów

Geoindicators in studies of present-day dynamics of geosystems

Zbigniew Zwoliński
Instytut Badań Czwartorzędu
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza
Fredry 10, 61-701 Poznań

Środowisko naturalne otaczające człowieka w nim żyjącego i działającego podlega nieustannym zmianom. Zmiany te można obserwować w różnych skalach przestrzennych i czasowych. Pod względem skal przestrzennych zmiany środowiskowe obserwowane są od ujęć globalnych poprzez kontynentalne, regionalne, krajowe, okręgowe, lokalne, miejskie aż do ujęć w obrębie najmniejszej jednostki taksonomicznej jaką może być uroczysko. Natomiast pod względem czasowym zmiany te można obserwować od skali geologicznej mierzonej np. erami lub ich podziałami niższego rzędu poprzez okresy czwartorzędu, holocenu, czasy historyczne po czasy współczesne mierzone w obrębie wielolecia, jednego roku, sezonów, jednej doby czy nawet w odstępach jednosekundowych. Tak wielki zakres zmian środowiskowych odnotowywany jest w licznych raportach o stanie środowiska. W raportach tych używa się zazwyczaj wielu wskaźników w celu precyzyjnego określenia lub oszacowania wielkości zmian w środowisku. Zarówno duże rozproszenie przestrzenne jak i czasowe zmian środowiskowych przedstawianych w tych raportach spowodowało lawinę tworzonych wskaźników na potrzeby tychże raportów.

Początek lat 90-tych zmusił twórców raportów o stanie środowiska do usystematyzowania, zhierarchizowania, ujednolicenia, przynajmniej częściowego, obszernego zestawu wskaźników stosowanych w raportach. Proces takich uzgodnień stał się koniecznością aby możliwe było porównywanie tych raportów i opisywanych w nich zmian środowiskowych w celu korzystniejszego rozwoju obszarów gdzie obserwuje się niewłaściwe tendencje w ewolucji i eksploatacji środowiska. Jedną z inicjatyw w tym zakresie jest koncepcja geoindykatorów (geowskaźników) zaproponowana przez Międzynarodową Unię Nauk Geologicznych (IUGS) w 1992 roku. Zadaniem grupy roboczej IUGS było opracowanie inwentarza wskaźników geologicznych, które winny być mierzone i szacowane w dowolnym programie monitoringu środowiska abiotycznego (Berger 1996). Lista tych wskaźników nie miałaby raczej stanowić uniwersalnego standardu, ale raczej sugerować takie wskaźniki, które mogłyby być wykorzystane przez zespoły monitorujące środowisko poprzez odpowiednią ich selekcję w odniesieniu do badanego obszaru i czasokresu.

Z punktu widzenia geomorfologii, a szczególnie geomorfologii dynamicznej, koncepcja geoindykatorów wydaje się być niezwykle trafna w celu jednoznacznego określania zmian w środowiskach morfogenetycznych, sedymentacyjnych czy też szerzej ujmując w geosystemach. Choć geomorfologia stanowi wyodrębnioną dziedzinę wiedzy, to jednak wiele koncepcji, które wyrosły na jej gruncie zostało adaptowanych z innych nauk, jak np. teoria systemów czy analiza allometryczna. Podobnie jest w przypadku geoindykatorów. Słowo to zostało zapożyczone z nauk biologicznych, w których od prawie stu lat (Fałtynowicz 1995) stosuje się już bioindykatory. Według grupy roboczej IUGS geoindykatorami są miary powierzchniowych i przypowierzchniowych procesów i zjawisk geologicznych, które zmieniają się w sposób znaczący w przeciągu okresu mniejszego niż 100 lat i które dostarczają istotnej informacji dla oszacowania stanu środowiska (Berger 1996, 1997 a). Definicja ta precyzuje przedział czasowy do 100 lat, co oznacza, że geoindykatory obejmują tą grupę procesów i zjawisk, która jest niezwykle zmienna w krótkiej skali czasowej. Zatem geoindykacją nie będą objęte procesy wolnozmienne takie jak np. metamorfizm czy sedymentacja wielkoskalowa. Geoindykatory winny wobec powyższego odpowiadać na takie pytania jak np.:

  • w jakim tempie transportowane jest rumowisko?
  • na ile stabilna jest pojedyncza forma?
  • jak często występuje dany proces?
  • czy dana forma jest wciąż aktywna czy też jest pozostałością po poprzednim jej stadium rozwojowym? itp.
Formułowane w ten sposób pytania narzucają specyfikę geoindykatorów, która może być wyrażana poprzez wielkość, częstotliwość, tempo i/lub trend zachowań danego zdarzenia, procesu czy zjawiska. Z tego wynika, że geoindykatory mogą znaleźć szerokie zastosowanie w aktualistycznych badaniach geomorfologicznych, a wsparte badaniami paleośrodowiskowymi mogą stanowić doskonałą podstawę do studiów prognostycznych. Stwierdzenie to jest szczególnie istotne gdy weźmie się pod uwagę ostatnie kilkadziesiąt lat wraz z ich zmianami klimatycznymi i wynikającymi z tych zmian konsekwencjami dla funkcjonowania większości geosystemów na całej kuli ziemskiej. Jeśli do tej charakterystyki geoindykatorów dołożyć jeszcze interakcje między środowiskiem abiotycznym a biotycznym oraz możliwość stosowania geoindykatorów dla obszarów zróżnicowanych wielkościowo, do pomiaru zdarzeń ekstremalnych, sekularnych i przeważających, do obserwacji procesów naturalnych i antropogenicznych, to okaże się, że w warsztacie badawczym geomorfologów uzyskano narzędzie, które winno dokonać nowych przemian metodologicznych i metodycznych w geomorfologii. W tym kontekście geoindykatory mogą odegrać znaczącą rolę w rozwoju koncepcji georóżnorodności lansowanej przez Kostrzewskiego (1997, 1998 w tym tomie) i Kozłowskiego (1997).

Grupa robocza IUGS zaproponowała listę 27 geoindykatorów, która może być stosowana w badaniach monitoringowych na całym świecie. Lista ta obejmuje tak egzotyczne wskaźniki jak np. chemizm raf koralowych, które nie znajdują zastosowania w warunkach naszego kraju. Na potrzeby monitoringu w Polsce oraz z punktu widzenia geomorfologii dynamicznej można sugerować użyteczność następujących geoindykatorów (oryginalna lista za Bergerem 1997 b, ITC 1995):

Geoindykator Niektóre parametry środowiskowe odzwierciedlane przez geoindykator N*) H*)
Formowanie i uaktywnianie wydm Prędkość i kierunek wiatru, wilgotność, brak wody, dostępność osadów ¨ ©
Wielkość, czas trwania i częstotliwość burz piaskowych Transport pyłów, pustynnienie, użytkowanie terenu ¨ ©
Jakość wód gruntowych Zanieczyszczenia przemysłowe, rolnicze i komunalne, wietrzenie skał i gleb, użytkowanie terenu, radioaktywność, kwaśne deszcze © ¨
Chemizm wód gruntowych w strefie nienasyconej Wietrzenie, klimat, użytkowanie terenu ¨ ¨
Stany wód gruntowych Klimat, wyczerpywanie i odnawianie © ¨
Działalność krasowa Chemizm i przepływ wód gruntowych, klimat, pokrywa roślinna, procesy rzeczne ¨ ©
Stany i zasolenie jezior Klimat, użytkowanie terenu, przepływ wody w ciekach, przepływ wód gruntowych ¨ ¨
Względny poziom morza Podnoszenie i zapadanie wybrzeży, klimat, sedymentacja i kompakcja ¨ ©
Sekwencje i skład osadów Klimat, użytkowanie terenu, erozja i depozycja ¨ ¨
Sejsmiczność Naturalne i antropogeniczne uwalnianie naprężeń ziemi ¨ ©
Pozycja linii brzegowej Erozja brzegowa, transport i depozycja osadów, użytkowanie terenu, poziomy morza, klimat ¨ ¨
Zmiany na stokach (osuwiska) Stabilność stoków, powolne i gwałtowne ruchy masowe, użytkowanie terenu ¨ ¨
Erozja gleb i osadów Klimat, spływ powierzchniowy, wiatr, użytkowanie terenu ¨ ¨
Jakość gleb Glebowe procesy chemiczne, biologiczne i fizyczne, użytkowanie terenu © ¨
Przepływ wody w ciekach Klimat, opady atmosferyczne, przepływ wody w zlewni, użytkowanie terenu ¨ ¨
Morfologia koryt rzecznych Ładunek osadów, tempo przepływu wody, klimat, użytkowanie terenu, przemieszczenia powierzchniowe ¨ ¨
Ładunek i gromadzenie osadów rzecznych Transport osadów, tempo przepływu wody, przepływ wody w zlewni, użytkowanie terenu ¨ ¨
Reżim termiczny podłoża Klimat, przepływ ciepła, użytkowanie terenu, pokrywa roślinna ¨ ©
Przemieszczenia powierzchniowe Podnoszenie i zapadanie lądu, zuskokowanie, wyczerpywanie wody ¨ ©
Jakość wód powierzchniowych Klimat, użytkowanie terenu, interakcje woda-gleba-skała, tempo przepływu wody ¨ ¨
Zasięg, struktura i hydrologia obszarów podmokłych Użytkowanie terenu, klimat, produktywność biologiczna, przepływ wody w ciekach ¨ ¨
Erozja wietrzna Klimat, użytkowanie terenu, pokrywa roślinna ¨ ©
*) N - oddziaływanie naturalne, H - oddziaływanie antropogeniczne
¨ - silne oddziaływanie, © - możliwe oddziaływanie

Każdy z wymienionych powyżej geoindykatorów jest opisany według następującego klucza:
  • Nazwa geoindykatora
  • Krotki opis - w jaki sposób geoindykator odpowiada procesom i zjawiskom geologicznym?
  • Znaczenie - dlaczego geoindykator winien być monitorowany?
  • Przyczyna naturalna lub antropogeniczna - jeżeli to możliwe, to w jaki sposób przyczyny antropogeniczne mogą być odróżnione od naturalnych?
  • Środowisko, w którym może być zastosowany - określenie uwarunkowań środowiskowych
  • Typ stanowiska monitoringowego - gdzie szczególnie geoindykator może być zastosowany
  • Skala przestrzenna - dla jak dużego obszaru geoindykator może być stosowany?
  • Metoda pomiaru - W jaki sposób wykonuje się pomiar w terenie i laboratorium?
  • Częstotliwość pomiaru - jak często geoindykator winien być mierzony aby uzyskać trend zmian we właściwej skali czasu?
  • Ograniczenia danych i monitoringu - Jakie trudności można napotkać przy zastosowaniu geoindykatora w badaniach terenowych i laboratoryjnych?
  • Zastosowania dla przeszłości i przyszłości - jakie geoindykator posiada możliwości w badaniach paleośrodowiskowych i prognostycznych?
  • Możliwe progi - jakie progi, granice może geoindykator wskazywać w zmianach środowiskowych?
  • Odniesienia kluczowe - lista podręczników i publikacji
  • Inne źródła informacji - lista organizacji, służb i programów naukowych
  • Kwestie pokrewne - kwestie i sytuacje środowiskowe i geologiczne, odpowiadające geoindykatorowi
  • Ogólna ocena - znaczenie geoindykatora dla monitoringu środowiskowego i zrównoważonego rozwoju
Koncepcja geoindykatorów jest w pewnym sensie komplementarna do wrażliwości krajobrazu, możliwej wielkości zmian w obrębie geosystemów i szerokiej zmienności krajobrazowej obszaru. Współczesna dynamika geosystemów, podlegająca zachodzącym wpływom globalnych zmian klimatycznych, jak również wielu uwarunkowaniom regionalnym czy lokalnym winna być określana takim zestawem geoindykatorów, które w najlepszy sposób będą mogły oddać charakter zmian środowiskowych na danym obszarze. Wynika z tego zatem, że choć lista geoindykatorów nie jest otwarta, to jednak umożliwia taki dobór miar zmian geosystemów, aby zapewnić ich najkorzystniejszy rozwój przynajmniej w najbliższej przyszłości. Przy wyborze listy geoindykatorów do monitorowania dynamiki geosystemów należy się kierować, oprócz względów formalno-organizacyjnych, przede wszystkim możliwościami danego geosystemu, który jest jednostką przestrzenną o nieokreślonej randze taksonomicznej.

Literatura

Berger, A.R., 1996. The geoindicator concept and its application: An introduction. W: Geoindicators. Assessing rapid environmental changes in earth sciences. A.R. Berger, W.J. Iams, (Eds.). A.A. Balkema. Rotterdam. s. 1-14.
Berger, A.R., 1997 a. Natural environmental change: A challenge to the DSR approach. W: Sustainability Indicators: A Report on the Project on Indicators of Sustainable development. B. Moldan, S. Billharz, R. Matravers, (Eds.). John Wiley & Sons. Chichester. s. 191-197.
Berger, A.R., 1997 b. Assessing rapid environmental change using geoindicators. Environmental Geology, 32(1): 36-44.
Fałtynowicz, W., 1995. Wykorzystanie porostów do oceny zanieczyszczenia powietrza. Centrum Edukacji Ekologicznej Wsi. Krosno, ss. 141.
ITC, 1995. Tools for assessing rapid environmental changes. The 1995 geoindicator checklist. International Institute for Aerospace Survey and Earth Sciences. Enschede. Publication Number 46, ss. 101.
Kostrzewski, A., 1997. Opracowanie koncepcji i zasad georóżnorodności: definicja, zadania i cele georóżnorodności. W: Opracowanie systemu ochrony georóżnorodności w Polsce. Archiwum Państwowego Instytutu Geologicznego. Warszawa. MS.
Kostrzewski, A., 1998 w tym tomie. Georóżnorodność rzeźby jako przedmiot badań geomorfologii. W: IV Zjazd Geomorfologów Polskich. Lublin, 3-6 czerwca 1998.
Kozłowski, S., 1997. Program ochrony georóżnorodności w Polsce. Przegląd Geologiczny, 45 (5): 489-496.
Powyższy referat przedstawiłem w czasie IV Zjazdu Geomorfologów Polskich w Lublinie (3-6 czerwca 1998 r.) jako propozycję podjęcia programu badawczego nt. geoindykatorów w geomorfologii w ramach Stowarzyszenia Geomorfologów Polskich. Osoby zainteresowane uczestnictwem w takim programie proszę o kontakt.


The Association of Polish Geomorphologists