Autorem artykułu jest dr Daniel Rak, oceanograf fizyczny z Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii Nauk (IO PAN) w Sopocie. Tytuł pochodzi od redakcji.
Morze Bałtyckie, jako jedno z najmłodszych mórz na świecie, stanowi unikalny ekosystem o wyjątkowej dynamice i złożoności. Jego zdrowie i równowaga są nieustannie kształtowane przez różnorodne czynniki, zarówno naturalne, jak i antropogeniczne. Jednym z kluczowych elementów wpływających na stan Bałtyku są wlewy, które odgrywają istotną rolę w kształtowaniu jego fizykochemicznych właściwości oraz wpływają na życie organizmów zamieszkujących te wody.
Mieszanie i cyrkulacja
Cyrkulacja Morza Bałtyckiego jest kształtowana przez mnogość złożonych procesów: od pływów i fal wewnętrznych po sztormy i rozległe wiry. Wpływają one na siłę mieszania wód i tym samym odświeżanie całej kolumny wody. Procesy te działają na różnych skalach czasowych, od minut do dekad, nadając morzu wysoce dynamiczny charakter. W Bałtyku zachodzą one na mniejszych obszarach w porównaniu z większymi morzami bądź oceanami. Jest to efekt współdziałania siły powstającej z obrotu Ziemi (znanej jako siła Coriolisa) i różnic ciśnienia, które razem kształtują tzw. Promień deformacji Rossby'ego. W przypadku Bałtyku ten promień jest znacząco mniejszy niż w otwartych wodach globalnego oceanu. Co więcej, ze względu na duże zmiany przestrzenne zasolenia i temperatury w Bałtyku, pionowe mieszanie wód jest silnie utrudnione zaś jedynym czynnikiem odświeżenia najgłębszych obszarów Bałtyku są wlewy wód mocno zasolonych z Morza Północnego.
- Mieszanie pionowe wód Bałtyku jest znacząco ograniczone, co sprawia, że odświeżenie wód w najgłębszych rejonach zależy głównie od wód napływających w procesie adwekcji.
Wlewy a efekt kompensacyjny
Batymetria Morza Bałtyckiego z zaznaczonymi trasami wód wlewowych, przedstawionymi za pomocą czerwonych strzałek. dr Daniel Rak
Wlewy wód słonych z Morza Północnego mają charakter cykliczny. W ostatnich latach ta cykliczność wynosiła około 10 lat. Dlatego wszyscy zakochani w morzu już teraz oczekujemy, aż te odżywcze wody przyniosą chociaż krótkotrwałą ulgę Bałtykowi.
Wlewy o których głównie mowa, związane są z różnicami ciśnienia atmosferycznego między Morzem Północnym a Morzem Bałtyckim nazywane są wlewami barotropowymi. Wlewy te wnoszą do Bałtyku olbrzymie ilości soli i tlenu. Powstają głównie zimą, kiedy występują długotrwałe zimowe sztormy.
Jednak w sytuacji kiedy wlewy barotropowe długo nie występują, jako efekt kompensacyjny narastającej różnicy gęstości pomiędzy Bałtykiem a Morzem Północnym, pojawiają się wlewy baroklinowe. Tego rodzaju wlewy są bardziej powszechne, jednak ich intensywność jest dużo mniejsza niż wlewów barotropowych. Dostarczają do Bałtyku dużo mniej soli i tlenu oraz nie docierają do najdalszych obszarów Bałtyku.
- Zależność między wlewami baroklinowymi a barotropowymi jest odwrotnie proporcjonalna. Gdy ilość wlewów barotropowych maleje, ilość wlewów baroklinowych rośnie, i odwrotnie.
Wlewowe implikacje
Jednym z najważniejszych aspektów wlewów jest wprowadzenie tlenu do najgłębszych obszarów Morza Bałtyckiego. Wiele gatunków ryb, takich jak dorsz, potrzebuje takich stref do rozrodu. Brak tlenu może prowadzić do nieudanych tarł, co z kolei wpływa na ogólną populację ryb. Ponadto Morze Bałtyckie dzięki słonawej naturze jest domem dla unikatowego zestawu gatunków zarówno słodkowodnych, jak i morskich. Przestrzenne zmiany zasolenia stworzone przez wlewy odgrywają znaczącą rolę w określaniu rozmieszczenia gatunków.
Wlewy wprowadzają również biogeny, takie jak fosfor i azot, które stymulują wzrost fitoplanktonu. Te mikroskopijne rośliny stanowią podstawę sieci pokarmowej, dostarczając pokarm dla zooplanktonu, który z kolei jest spożywany przez ryby. Jednak nadmiar biogenów może również prowadzić do zakwitów glonów, wpływając na jakość wody i zdrowie ryb.
Zmniejszenie regularności wlewów barotropowych, połączone ze wzbogacaniem obszarów wodnych w pierwiastki biofilne, prowadzi do zwiększenia żyzności wód. Proces ten nazywany jest eutrofizacją. Prowadzi on w dłuższej perspektywie do większego zapotrzebowania na tlen. W rezultacie, w warstwach przydennych Morza Bałtyckiego zaczyna gromadzić się siarkowodór, będący produktem rozkładu materii organicznej w środowisku pozbawionym tlenu. Obszary te nazywane są martwymi strefami, ze względu na brak warunków do życia dla większości organizmów morskich. Długotrwałe występowanie takich warunków może prowadzić do znaczących zmian w ekosystemie Morza Bałtyckiego, w tym do spadku bioróżnorodności i zakłóceń w sieciach pokarmowych.
Zdjęcie zrobione podczas misji Copernicus Sentinel-2 nad Bałtykiem, gdzie wirują zielone zakwity glonów. Źródło: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2019/12/Baltic_blooms
Dodatkowo, wody wlewowe przepływają przez obszary, gdzie po II wojnie światowej zatopiono broń chemiczną. Miejsca te znajdują się w Basenie Bornholmskim oraz Basenie Gotlandzkim. Ciekawostką jest fakt, że broń chemiczna została również zatopiona w Basenie Gdańskim. Chociaż nie leży on w głównej osi przepływu wód wlewowych, pełni funkcję bufora. W tym regionie wody wlewowe akumulują się, a następnie część z nich przemieszcza się dalej w kierunku Głębi Gotlandzkiej. Istnieje zatem obawa o potencjalne przemieszczenie skażonych osadów, zwłaszcza że wlewy docierają do najbardziej odległych zakątków Morza Bałtyckiego.
- Wlewy mają wpływ na bioróżnorodność oraz liczebność.
- Jednakże wlewy mogą również prowadzić do zakwitów glonów w Morzu Bałtyckim.
- Chociaż wlewy dostarczają tlenu, redukując strefy beztlenowe, jednocześnie mogą nasilać eutrofizację w Morzu Bałtyckim.
- Wlewy mogą potencjalnie przyczynić się do rozprzestrzeniania skażonych substancji w całym Morzu Bałtyckim, co z kolei może doprowadzić do katastrofy ekologicznej.
Zmiana klimatu: niepewna przyszłość
Globalna zmiana klimatyczna stanowi monumentalne wyzwanie dla morskich ekosystemów, a Morze Bałtyckie również znajduje się w centrum tego zjawiska. Wzrost temperatury powierzchni morza, fluktuacje ciśnienia atmosferycznego oraz podnoszenie się poziomu wód mają potencjał do zakłócenia tradycyjnych wzorców wlewów, wpływając na ich regularność i intensywność.
Wyzwania środowiskowe: wezwanie do działania
Wlewy mają bezpośredni wpływ na zdrowie ekosystemu Bałtyku, co odzwierciedla się w wynikach Indeksu Zdrowia Bałtyku (ang. Baltic Health Index, BHI). BHI jest ważnym narzędziem dla naukowców, decydentów i społeczności lokalnych, ponieważ dostarcza holistycznego spojrzenia na zdrowie ekosystemu morskiego i wskazuje obszary wymagające natychmiastowej uwagi.
Indeks Zdrowia Bałtyku (BHI): Ocena stanu społeczno-ekologicznego Morza Bałtyckiego. Blenckner, 2021
W najnowszej ocenie społeczno-ekologicznej Morze Bałtyckie osiągnęło wynik BHI na poziomie 76 na 100. Wynik ten oznacza, że mimo pewnych pozytywnych aspektów zdrowia ekosystemu istnieją obszary wymagające poprawy i dalszej interwencji.
Warto zauważyć, że BHI dla Zatoki Gdańskiej jest najniższy wśród wszystkich rozważanych regionów, osiągając jedynie 55 punktów. Oznacza to, że Zatoka Gdańska boryka się z poważnymi problemami środowiskowymi, które wymagają pilnych działań w celu poprawy stanu jej ekosystemu. W szczególności niska zdolność do magazynowania dwutlenku węgla oraz obecność zanieczyszczeń wpłynęły na tak niską ocenę.
Podsumowanie
Morze Bałtyckie to skomplikowany ekosystem, zaś jego delikatna równowaga w dużej mierze zależy od regularnych wlewów. Wlewy, choć kluczowe dla kondycji morza, przynoszą ze sobą zarówno korzyści, jak i wyzwania. W obliczu zmiany klimatycznej i rosnących presji środowiskowych, zrozumienie wszystkich implikacji związanych z wlewami staje się kluczem dla ochrony tego akwenu.
Referencje:
Bełdowski, J., Potrykus, J., Szubska, M., Klusek, Z., Lastumaki, A., Lehtonen, K., Turja, R., Fabisiak, J., Michalak, J., Olejnik, A., Pączek, B., Lang, T., Fricke, N., Bickmeyer, U., Brenner, M., Garnaga-Budr?, G., Malejevas, V., Popiel, S., Östin, A., & Fidler, J. (2014). CHEMSEA Findings – Results from the CHEMSEA project (chemical munitions search and assessment).
Blenckner, T, Möllmann, C, Stewart Lowndes, J, et al. (2021). The Baltic Health Index (BHI): Assessing the social–ecological status of the Baltic Sea. People Nat. 3: 359–375. DOI: 10.1002/pan3.10178
Bulczak, A., Rak, D., Schmidt, B., & Bełdowski, J. (2015). Observations of the near-bottom currents in the Bornholm Basin, Slupsk Furrow and the Gdansk Deep. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 128. DOI: 10.1016/j.dsr2.2015.02.021
Rak, D. (2016). The inflow in the Baltic Proper as recorded in January–February 2015. Oceanologia 58. DOI: 10.1016/j.oceano.2016.04.001
Schmidt, B., Wodzinowski, T., & Bulczak, A. (2021). Long-term variability of near-bottom oxygen, salinity and temperature in the Southern Baltic. Journal of Marine Systems, 213.
DOI: 10.1016/j.jmarsys.2020.103462
