Ramy dla stawów

1 lipca 2022
Blog szalonych naukowców

Staw (zbiornik wodny, a nie połączenie kości) jest jak koń, bo każdy wie, czym jest. Jeśli więc ktoś się zabiera za jego definiowanie, to wychodzi coś mętnego. W jednym z podręczników, które mam na półce, stoi: „Stawy mogą być naturalne lub sztuczne. Stawy naturalne to płytkie jeziora o głębokości nie więcej niż kilka metrów, a nawet poniżej 1 m. Stawy sztuczne – to także płytkie, najczęściej ok. 1 m, zbiorniki wodne, zwykle przeznaczone do hodowli ryb, ale mogą być także do innych celów, np. do doczyszczania częściowo już oczyszczonych ścieków”.

Wcześniej jest króciutki rozdział o zbiornikach astatycznych, a w rozdziale o stawach czytamy, że „im staw większy, tym jego astatyczność mniejsza”. W jeszcze innym znajdujemy wyliczankę wód stojących: „jeziora, zalewy, limany, zbiorniki zaporowe, stawy, sadzawki, baseny, zbiorniki poeksploatacyjne, (…) zapadliska nad kopalniami, kałuże i inne drobne zbiorniki, studnie, bagna, torfowiska, młaki, wreszcie najdrobniejsze zbiorniczki w dziuplach, pochwach liści (…) itd.”.

Oczyma wyobraźni widzę już biednego studenta postawionego przed zbiornikiem wodnym i egzaminatora pytającego, czy to staw, czy nie. Czy sadzawka może być stawem, czy jest tylko zbiornikiem astatycznym. Czy staw to rodzaj zbiornika astatycznego, czy nie. Czytając podręcznik, nie da się zgadnąć, jak je egzaminator zinterpretuje.

W innym słowniku znalazłem definicję dającą się streścić tak: „śródlądowy zbiornik wody stojącej o głębokości umożliwiającej roślinom zielonym życie na całej powierzchni dna”. To już konkretniejsze kryterium. Co prawda w najczystszych jeziorach mchy (a więc bez wątpienia rośliny zielone) znajdowano na głębokości kilkudziesięciu metrów, a z reguły przy opisie stawów podkreśla się ich płytkość.

Niektóre podręczniki nie zawracają sobie głowy definiowaniem stawów, które mogą ewentualnie trafić do kategorii ogólnojeziornych (z reguły do jezior polimiktycznych, gdy woda często się miesza i rzadko, jeżeli w ogóle, ustala się stratyfikacja termiczna). Może to i słuszne, bo po co mnożyć byty, skoro trudno o dobre kryteria (w odróżnieniu od wymiernego kryterium, jakim jest czas występowania stratyfikacji i mieszania). Ja na zajęciach z hydrobiologii byłem uczony właśnie, że staw to w zasadzie synonim jeziora niestratyfikowanego.

Definiowanie stawów pozwala nie tylko gnębić studentów. W zależności od tego, jak zdefiniujemy – i czy w ogóle wyróżnimy – stawy, otrzymamy różne wyniki większych modelowań. Przykładowo: obecnie dużo uwagi poświęca się emisjom gazów cieplarnianych, zwłaszcza metanu, z różnych siedlisk. Żeby uzyskać wyniki modelowania, trzeba włożyć dane o istniejących jeziorach, bagnach, rzekach i – być może – stawach. Często wyciąga się je z baz. Jeżeli w jednym kraju, a nawet prowincji (stanie, landzie), dany zbiornik jest kategoryzowany jako płytkie jezioro, a w sąsiednim byłby stawem, może się okazać, że dwa bliźniacze zbiorniki trafią do modelu jako przedstawiciele różnych typów z odpowiednimi wartościami szacowanej emisji. Analogicznie z szuwarami ze stojącą na powierzchni wodą czy oczkami wodnymi, które w jednym kraju trafią do kolumny „mokradło”, a w innym „staw”.

Z definicją mokradła (wetland) to już w ogóle jest chaos. Wyczucie mówi, że to obszar lądowy, ale podmokły. Rzecz w tym, że granica między lądem a wodą jest wyraźna głównie na zabetonowanym brzegu, ale w naturze jest trudniej uchwytna i zmienna w czasie. Nawet po odrzuceniu obszarów zalewowych, na których woda z definicji przebywa ograniczony czas, są miejsca, gdzie jej poziom przez parę miesięcy jest powyżej gruntu, a innym razem – poniżej. W szuwarach podobnie – są miejsca, gdzie woda zawsze jest poniżej gruntu, choć jest jej tam na tyle dużo, że rosną rośliny takie jak trzcina czy tatarak, a są miejsca, gdzie woda jest zawsze powyżej i oprócz roślin wynurzonych rosną rośliny stale zanurzone. Przejście jest płynne.

Dla ekologów jest od dawna dość jasne, że szuwarowa strefa jezior to w gruncie rzeczy mokradło. No ale przecież też kawałek jeziora. Dla ptaków wodnych te granice też są płynne i w konwencji, która miała chronić ptaki wodno-błotne, uznano, że mokradłami są nie tylko bagna i szuwary, ale też sama toń jezior, rzek i kawałek morskich wód przybrzeżnych. Konwencja ta, zwana ramsarską, ostatecznie podniosła ambicje z ochrony ptaków mokradłowych na ochronę całych mokradeł i tę nieintuicyjną definicję utrwaliła. Ale to wciąż kwestia niszowa – kiedyś na spotkaniu ekspertów Europejskiej Agencji Środowiska dotyczącym wspólnej ochrony wód i różnorodności biologicznej okazało się, że definicję mokradła zna jakaś połowa z nas, a druga, choć też zajmuje się tymi zagadnieniami – nie.

W takiej sytuacji wszelkie szacunki, ile powierzchni zajmują mokradła, ile zamieszkuje je gatunków, ile emitują metanu, a ile węgla wiążą na tysiąclecia, są obciążone podstawowym ryzykiem, że w zależności od przyjętej definicji wyniki będą różnić się nawet kilkakrotnie.

Dlatego niedawno grupa naukowców podjęła próbę przejrzenia funkcjonujących definicji stawów i wyciągnięcia z nich jakiejś definicji najmniej kontrowersyjnej. Czy ich definicja się przyjmie? Ciężko powiedzieć, spośród analizowanych aż trzech czwartych nikt później nie cytował. Najczęściej zaś cytowaną pracą był artykuł przywołujący definicję już funkcjonującą w środowisku specjalistów: „zbiornik wodny o powierzchni od 1 m kwadratowego do 2 ha, który może być stały lub okresowy, naturalny lub sztuczny”.

Badaczom udało im się dotrzeć do 54 artykułów naukowych i administracyjnych, które zawierały odpowiednie definicje. Te z polskich książek, które podałem wyżej, nie zostały uwzględnione. Nieważne, w pionie czy poziomie, większość (32) źródeł definiuje stawy po prostu jako zbiorniki małe.

Najwięcej jednak, bo aż 49 definicji, odnosiło się do maksymalnej powierzchni (tego nie ma w przytoczonych przeze mnie wyżej). Wśród nich oprócz ogólnego określenia „niedużej powierzchni” 33 podały konkretną wartość w hektarach. Prawie wszystkie wskazywały na kilka hektarów, choć znalazła się wartość 0,1 ha i 100 ha, medianą było 2 ha. Wartości skrajne mogą zaskakiwać, bo 0,1 ha to naprawdę mała powierzchnia. Chociażby w prawie Minnesoty to wartość, poniżej której zbiorniki już nie są stawami, a mokradłami.

Z drugiej strony – na pierwszy rzut oka zbiornik o 100 ha to coś, co ciężko nazwać małym jeziorem. W Polsce jezior większych od tego mamy tylko ok. 500 (i mniej więcej podobnie jezior o powierzchni 50-100 ha). Jeżeli jednak sobie przypomnimy, że polskie definicje z reguły nie wspominają o powierzchni, to może wcale nie musi ona być nieduża. Podręczniki te, gdy wspominają o stawach, zajmują się głównie rybnymi. W Polsce mamy choćby Stawy Milickie, a niektóre z nich mają po 200-300 ha. Są więc większe niż niejedno jezioro, a jednocześnie ze względu na swoją stawowość nie są praktycznie zauważane przez instytucje zajmujące się gospodarką wodną. Jednak gdy przyjąć założenie, że staw może mieć dowolną powierzchnię, byleby miał pochodzenie rybackie, to wtedy stawianie jakiejkolwiek cezury jest bez sensu – i to 100 ha też.

Polskie definicje piszą za to o płytkości. W zebranym zestawie kryterium to przywołuje nieco mniej niż połowa, z czego kolejne nieco mniej niż pół je konkretyzuje. Większość dopuszcza głębokość do 8 m, jedna tylko do 2 m. Powiązane są z tym mniej liczne definicje odwołujące się do możliwości penetracji światła do dna, zasiedlania całego dna przez rośliny i mieszania wód. Paradoksalnie, choć wody w stawach oczywiście mieszają się częściej niż w dużych jeziorach, stawy mogą być definiowane jako mieszane rzadziej niż małe jeziora ze względu na mniejszą powierzchnię falowania.

Badacze nie tylko zebrali definicje, żeby wyciągnąć wypadkową, ale uznali, że powinna jakoś odpowiadać temu, co da się zmierzyć w naturze. Przekopali się przez bazy danych środowiskowych, które można powiązać ze zbiornikami o znanej powierzchni, głębokości, pokryciu roślinnością i poddali je statystycznym analizom.

Rzeczywiście, po wrzuceniu na wykresy linie trendu niektórych parametrów (poziom azotu, fosforu, dobowa amplituda temperatury, odczyn itd.) załamywały się przy niektórych wartościach w miarę zbieżnych z typowymi wartościami z zebranych definicji. Zatem da się statystycznie uzasadnić wyznaczenie pewnych granic. Wiadomo, że nic nie jest idealne i np. granica między stawem a małym jeziorem pod względem zasobności w fosfor wychodzi mniej więcej w zbiornikach o głębokości 2,1 m, a dla azotu to 5,2 m. Trzeba jakoś wszystko pouśredniać.

Biorąc pod uwagę, że wiele definicji stawu zawiera zapisy „naturalne lub sztuczne” czy „stałe lub okresowe”, badacze uznali, że też je zawrą. Co prawda z punktu widzenia klasycznej logiki są bez sensu, bo nie ma zbiorników, które by się dało przy ich pomocy wykluczyć, ale widocznie uznano, że lepiej je zachować. Być może po to, by ukrócić pomysły użycia któregoś z tych kryteriów jako wykluczającego (nieliczne definicje wykluczają okresowość, co z kolei jest bez sensu w przypadku np. stawów karpiowych, z których z reguły spuszcza się wodę na zimę).

Ostatecznie ich definicja brzmi tak:

Stawy to zbiorniki wodne o maksymalnej powierzchni 5 ha, maksymalnej głębokości 5 m i pokryciu roślinnością wynurzoną poniżej 30 proc. W stawach światło może dotrzeć do osadów dennych, jeżeli pozwala na to przezroczystość wody. Mogą być stałe lub okresowe i mieć pochodzenie naturalne lub antropogeniczne.

W tym ujęciu zbiorniki o małej powierzchni, ale większej głębokości, nie są stawami, a małymi jeziorami, zbiorniki płytkie, ale o większej powierzchni, są płytkimi jeziorami, a zbiorniki o większej głębokości i powierzchni – po prostu jeziorami bez epitetu. Płytkie zbiorniki, które mogłyby być stawami lub płytkimi jeziorami, ale są zarośnięte roślinnością wynurzoną powyżej 30 proc., są w tym ujęciu mokradłami. Można tak przyjąć, ale oznacza to, że wiele zbiorników, które ktoś dotąd uznawał za stawy, wypadnie z tej kategorii.

Definicja ma uzasadnienie, jeżeli chce się stawy traktować jako byty środowiskowe o pewnych powtarzalnych cechach fizyczno-chemicznych i np. uwzględniać jako osobną kategorię w modelowaniu cykli biogeochemicznych. Ignoruje za to takie kwestie jak użytkowanie – wiele stawów rybnych nie załapie się na te kryteria. Na przykład w kompleksie Stawów Raszyńskich jedna trzecia ma za dużą powierzchnię.

Oczywiście to, że stawami nazywane są wszystkie jeziora w polskiej części Tatr, mimo że nikt nie uznałby ich za stawy w rozumieniu hydrobiologicznym, a tym bardziej rybackim, to zupełnie inna kwestia – nie przyrodnicza, a czysto językowa.

Piotr Panek

fot. Staw Hetman w powiecie parczewskim. Według przytoczonych kryteriów nie jest stawem, bo ma prawie 100 ha, a pokrycie szuwarem może (nieznacznie) przekraczać 30 proc. Piotr Panek. licencja CC BY-SA 4.0

  • David C. Richardson, Meredith A. Holgerson, Matthew J. Farragher, Kathryn K. Hoffman, Katelyn B. S. King, María B. Alfonso, Mikkel R. Andersen, Kendra Spence Cheruveil, Kristen A. Coleman, Mary Jade Farruggia, Rocio Luz Fernandez, Kelly L. Hondula, Gregorio A. López Moreira Mazacotte, Katherine Paul, Benjamin L. Peierls, Joseph S. Rabaey, Steven Sadro, María Laura Sánchez, Robyn L. Smyth, Jon N. Sweetman. 2022. A functional definition to distinguish ponds from lakes and wetlands. Scientific Reports. 12, 10472, doi:10.1038/s41598-022-14569-0