Seismoacoustic surveying of Lake Ostrowite
Transkrypt
Seismoacoustic surveying of Lake Ostrowite
Kazimierz Tobolski, Mariusz Lamentowicz, Grzegorz Kowalewski Uniwersytet im. A. Mickiewicza Poznań A. Mickiewicz University Poznań Szlak torfowisk kotłowych Kettle-hole trail Wstęp Introduction W centralnej części Parku Narodowego „Bory Tucholskie”, na południe od równoleżnikowo biegnącej Strugi Siedmiu Jezior znajduje się kilka wodno-torfowiskowych zbiorników kotłowych. Są one fragmentem większego ciągu (ryc. 1), który przecina Strugę między Jeziorem Zielonym a Jeziorem Ostrowite i wiedzie dalej na wschód, przecinając Brdę poniżej Męcikału. Do wschodniej granicy Parku Narodowego przylega jezioro Sosnówek, kolejne zaś – położone tuż przy torze kolejowym – jezioro Moczadło reprezentuje dobrze zachowany przykład jeziora lobeliowego (Milecka 2005). Również w przeciwnym kierunku (po zachodniej stronie Jeziora Charzykowskiego) równoleżnikowo Several lake-peatland basins are located in the central part of “Bory Tucholskie” National Park, southward from Seven Lakes Stream. They are the element of larger series of such basins (Fig. 1), that crosses the Stream between Lake Zielone and Lake Ostrowite and runs to the east crossing the river Brda below the village Męcikał. Lake Sosnówek is adjacent to the eastern border of the National Park, and the next one – Lake Moczadło (located close to rail) represents well preserved example of lobelia lake (Milecka 2005). On the east from Lake Charzykowskie there are located Lake Głuche and Lake Głuche Małe lake as well as Lake Małe Łowne (nature reserve) and Lake Duże Łowne. Kociołek Lake is the first lake from Ryc. 1. Szlak torfowisk kotłowych na tle równoleżnikowego ciągu małych zagłębień. Objaśnienia: 1 – szlak torfowisk kotłowych, 2 – granica PNBT, 3 – miejscowości, 4 – wody powierzchniowe, 5 – drogi główne, 6 – drogi inne Fig. 1. Kettle-hole trail on the background of latitudinal series of small kettle-holes. Explanations: 1 – kettle-hole trail, 2 – border of BTNP 3 – villages, 4 – surface water, 5 – main roads, 6 – other roads 161 biegnące rynny znajdują swe przedłużenie zaznaczone biegiem cieków (w tym Brdy) i zespołów jezior, np. Głuche i Głuche Małe oraz Małe Łowne (rezerwat) i Duże Łowne. W Parku Narodowym pierwszym od wschodu zbiornikiem kotłowym jest jezioro Kociołek posiadające zatorfione brzegi, a dalej – w kierunku zachodnim – występuje rozleglejszy i głębszy zbiornik o nazwie jezioro Kocioł. Od strony zachodniej, tuż przy nim, w szeregu uformowały się trzy niewielkie, całkowicie wypełnione zbiorniki a nieco dalej, przy południowo-wschodniej części jeziora Płęsno, mieszczą się kolejne dwa podłużne wodno-torfowiskowe zbiorniki: Rybie Oko i bardziej na zachód leżące Kacze Oko. Intrygująca problematyka małych zbiorników jeziorno-torfowiskowych została już przedstawiona na kartach tej książki (por. s. 32-34). Tutaj proponujemy przejście krótką trasą w obrębie Parku Narodowego – Szlakiem Torfowisk Kotłowych. Szlak ten grupuje obiekty reprezentatywne dla tego typu zbiorników wodno-torfowiskowych i, co istotne, coraz lepiej poznane. Jego trasa wiedzie poza ogólnie dostępnymi szlakami turystycznymi, dlatego jej przejście wymaga osobnego zezwolenia dyrekcji PNBT. Jest to zatem propozycja przeznaczona do zwiedzania raczej grupowego niż indywidualnego, dla osób pragnących bliżej zapoznać się z tą problematyką. Prezentowane ilustracje umożliwią jednakże „wirtualne” zwiedzanie wszystkim czytelnikom. Proponujemy obejrzenie dwóch obiektów położonych między jeziorami: Bełczak i Zielone (część A) oraz jednego zbiornika wodno-torfowiskowego – Rybie Oko – usytuowanego niedaleko południowowschodniego brzegu jeziora Płęsno (część B). Wszystkie wymienione obiekty charakteryzują się znacznymi walorami przyrodniczymi i dydaktycznymi. Są doskonałą podstawą do poznawania współczesnej i przeszłej roślinności torfowisk kotłowych. Kociołki w rejonie jezior: Bełczak i 162 the east in “Borty Tucholskie” National Park. There exists a Sphagnum mire on the shore of this basin. Further westward there is located larger and deeper – Kocioł Lake. Westward from that lake three small kettle-hole mires are situated. They are completely filled in with organic sediments. Furthermore, south-west from the Lake Płęsno two lake-mire basins are located: Rybie Oko and Kacze Oko. Intriguing issue of small kettle-holes has already been mentioned in this publication (comp. pages 32-34). To present the selected kettle-hole mires in “Bory Tucholskie” National Park we recommend short trail. That shows the representative and scrutinized mires. This trail runs away from the other touristic routes in “Bory Tucholskie” National Park therefore one should have a permission to visit it. This proposal is rather dedicated to visiting groups that to individual persons. Although, presented pictures allow everyone to familiarize with the subject. We recommend visiting two sites located between the lakes: Bełczak and Zielone (part A) as well as one kettle-hole mire – Rybie Oko – situated next to south-eastern shore of Lake Płęsno (part B). All the presented peatlands have a high natural value. They are excellent base for learning about past and modern vegetation of kettle-hole mires. Zielone (część A) Rys morfologiczno-florystyczny kociołków Największy z nich, jezioro Kocioł o powierzchni 2,37 ha, wyróżnia się lazurową taflą wody, którą otacza przeważnie wąski pas pła z kilkoma gatunkami mchów torfowców (Sphagnum), głównie Sphagnum magellanicum a także S. cuspidatum, S. capillifolium i skąpożywnymi roślinami naczyniowymi (m.in. bagno zwyczajne Ledum palustre – ryc. 2, rosiczka okrągłolistna Drosera rotundifolia – ryc. 3, turzyca bagienna Carex limosa – ryc. 4). Trzy pozostałe kociołki są znacznie mniejsze i całkowicie wypełnione osadami. Na ich powierzchni rośnie rzadki drzewostan sosnowy oraz rośliny torfowiskowo-borowe, wykazujące małą aktywność torfotwórczą (kilka gatunków torfowców, głównie Sphagnum palustre) a także Ledum palustre, Andromeda polifolia, Molinia caerulea. Przekrój morfologiczny od Kettle-holes in the area of Zielone and Bełczak Lakes (part A) Morphology and vegetation The largest of the kettle-holes – Lake Kocioł (2,37 ha) can be distinguished by azure water colour surrounded by thin floating Sphagnum mat covered by: Sphagnum magellanicum, S. cuspidatum, S. capillifolium and the vascular plants such as dutch myrthe Ledum palustre – Fig. 2, round-leaved sundew Drosera rotundifolia – Fig. 3, mud sedge Carex limosa – Fig. 4. Three remaining kettles are considerably smaller and infilled with sediments. The surface is covered with sparse pine forest and other plant associated with forested mire with small peat-forming ability such as: some bog-mosses, mainly Sphagnum palustre, Ledum palustre, Andromeda polifolia and Molinia coerulea. Morphological section on the line from Lake Zielone to Seven Lakes Stream is presented on Fig. 5. Ryc. 2. Bagno zwyczajne Ledum palustre. Po lewej łan w borze bagiennym, po prawej kwiat Fig. 2. Dutch myrthe Ledum palustre. On the left a community, on the right a flower Ryc. 3. Rosiczka okrągłolistna Drosera rotundifolia Fig. 3. Round-leaved sundew Drosera rotundifolia Ryc. 4. Turzyca bagienna Carex limosa Fig. 4. Mud sedge Carex limosa 163 Jeziora Zielonego do Strugi Siedmiu Jezior oraz miąższości organicznych wypełnień trzech mniejszych kociołków ilustruje ryc. 5. Osady i początek akumulacji biogenicznej Sondowania i wiercenia ręcznym sprzętem wykazały niezbyt miąższe osady w trzech wypełnionych zbiornikach. Najgłębszym z nich okazał się kociołek nr 3 (Zapadka – ryc. 6), gdyż wiercenie (wraz z podściełającym piaskiem) osiągnęło ponad 760 cm. Natomiast nie udało się wykonać wystarczająco głębokiego sondowania w osadach jeziora Kocioł. Poniżej siedmiometrowego słupa wody nawiercono jedynie stropową część gytii drobnodetrytusowej, przykrytej zwartym kobiercem podwodnych mchów. Osady spągowe Ryc. 6. Zapadka. Widok na zadrzewione torfowisko Fig. 6. Zapadka. A view over the swamp Ryc. 5. Profil topograficzny przez ciąg kociołków ijego lokalizacja na mapie topograficznej. Objaśnienia: 1 – rdzeń z analizą palinologiczną, 2 – pozostałe wiercenia, 3 – linia profilu Fig. 5. Topographic crosssection along kettle-hole mires in part A. Explanation: 1 - core with palynological analysis, 2 – other cores, 3 – line of profile 164 Najniżej zalegające osady w każdym z trzech suchych kociołków, niezależnie od głębokości, wykazują dużo cech wspólnych. Na drobnoziarnistych piaskach, zawierających przeważnie znaczną domieszkę substancji organicznej, zalega bądź warstwa torfu mszystego bądź też gytia drobnodetrytusowa. Przykładowy fragment rdzenia osadów spągowych przedstawia ryc. 7. Torfy mszyste, zalegające na dnie zbiorników, (najprawdopodobniej nie w postaci jednolitej warstwy, gdyż natrafiono także na miejsca bez uformowanego torfu) były związane z środowiskiem wodnym. Analizy mikroskopowe wykazały w nich obecność pozostałości roślin i zwierząt wodnych (Botryococcus, kolce pływacza Utricularia, ziarna pyłku grzybienia Nymphaea, wrotki Rotatoria, ale także zarodniki skrzypu Equisetum, paprotki Polypodiaceae i regularną obecność ziaren pyłku turzycowatych Cyperaceae). Taki skład subfosyliów wskazuje na istnienie płytkiego zbiornika wodnego z płatami mchów wodnych. Ta inicjalna faza wypełnienia osadami nie trwała długo, gdyż szybko doszło do akumulacji gytii drobnodetrytusowej, wskazującej pojawienie się zbiornika wodnego. Początek wypełnień zbiorników osadami W trzech zbiornikach akumulacja osadów biogenicznych rozpoczęła się w młodszej części borealnego okresu klimatyczno-roślinnego (por. ryc. 10, s. 38). To zdarzenie bez cienia wątpliwości dokumentują rezultaty analiz pyłkowych, wskazując jednocześnie na drobne różnice czasowe. Spośród omawianych Ryc. 7. Przykładowe rdzenie osadów spągowych z torfowisk kotłowych części A z przewarstwieniami mchów Description of sediments Soundings and coring with hand equipment revealed not very thick biogenic deposits in three kettles. The deepest layer were found in the kettle No 3 (Zapadka – Fig. 6), the coring reached over 760 cm. Unfortunately it was unable to drill deep enough in Lake Kocioł. The corer reached only top part of fine detrituous gyttia (covered with living mosses) below the depth of 7 m. Sediments from the deepest part of gyttja The sediments overlying the mineral bottom are in common in each of the kettles. There were recorded a fine detrituous gyttja and brown moss peat deposited on fine sand with significant admixture of organic matter. A part of bottom sediment is shown in Fig. 7. Brown moss peat, lying on the bottom of the studied basins (in the structure of nonuniform layer) were deposited in aquatic environment. Microscopic analyses revealed presence of remains of plants and animals living in water (e.g. Rotatoria, Botryococcus, spikes of Utricularia, pollen grains of Nymphaea, spores of Equisetum, Polypodiaceae and regulatr presence of Cyperaceae pollen). Such composition of subfossils proves the presence of shallow lake with floating brown mosses. This initial phase was short, then the gyttja indicating lake environment appeared. Biogenic sediments initiation In three basins accumulation begun in the younger part of the Boreal Period (Fig. 10, p. 38). This event (with minor differences) is illustrated by the results of pollen analysis. Fig. 7. Some parts of bottom sediments from the kettle-hole mires of part A interbedded with moss layers 165 zbiorników najwcześniej akumulacja osadów biogenicznych została zapoczątkowana w kociołku najpłytszym i najmniejszym (nr 2), co pokazuje diagram palinologiczny na ryc. 8. Cechami diagnostycznymi, wskazującymi na najwcześniej rozpoczętą akumulację, są maksymalna zawartość sosny, korespondującą z niewielką zawartością leszczyny i wiązu. The oldest deposits were formed in the smallest and the shallowest basin (No 2), what is shown in the pollen diagram on figure 8. Diagnostic features revealing the earliest accumulation is maximum pine percentage, corresponding with small content of hazel and elm pollen grain. Ryc. 8. Diagram pyłkowy z torfowiska kotłowego Kociołek 2 Fig. 8. Pollen diagram from the kettle-hole mire Kociołek 2 Torfowisko Rybie Oko (część B) Rybie Oko kettle-hole mire (part B) Jest to mały zbiornik jeziorno-torfowiskowy z oczkiem wodnym zlokalizowanym w jego centrum (ryc. 9). Porastająca go roślinność jest wykształcona podobnie, jak przy jez. Kocioł (ryc. 10). Torfowiskowa część zbiornika zdominowana jest przez mchy torfowce i wełniankę pochwowatą (ryc. 11 i 12). Osady tego obiektu deponowane były początkowo w środowisku limnicznym (ryc. 13). Proces ten, prowadzący do wypłycania jeziora, odbywa się także dziś. Zbiornik Rybie Oko powstał w późnym glacjale, jak wskazuje diagram palinologiczny (ryc. 14) wykonany ze spągowej części osadów pobranych w centralnej części Rybiego Oka. Jest ono zatem starsze niż wcześniej opisywane kociołki z części A. This is a small mire with a pool located in its central part (Fig. 9). Like in the kettle-hole Kocioł (Fig. 10) peatland part is dominated by peatmosses (Sphagnum – Fig. 11) and cotton grass Eriophorum vaginatum – Fig. 12). Initially sediments were deposited here mainly in lake environment (Fig. 13). Process leading to shallowing of the lake is still continued. The lake appeared in the Late Glacial that pollen diagram shows (Fig. 14). It is the result of analysis of bottom part of the sediment taken from the central part of the pool. Therefore, it is older than kettles mentioned in part A of this paper. 166 Ryc. 9. Jezioro pośrodku torfowiska Rybie Oko Ryc. 10. Pło nasuwające się na taflę wody Rybiego Oka Fig. 10. Floating mat covering water surface of Rybie Oko Fig. 9. Pool in the central part of the mire Rybie Oko Ryc. 11. Kępy wełnianki pochwowatej na skraju torfowiska Rybie Oko przy niskim poziomie wody Fig. 11. Tufts of cotton grass at the edge of mire Rybie Oko with the low water level Ryc. 12. Sphagnum magellanicum w obrębie pła na Rybim Roku Fig. 12. Sphagnum magellanicum within the floatong mat at Rybie Oko 167 Ryc. 13. Zdjęcie lotniczne kociołka Rybie Oko (A) i jego przekrój geologiczny (B): 1 – torf zielny średnio i mocno rozłożony, 2 – torf w przewadze torfowcowy, 3 – gytia drobnodetrytusowa, 4 – gytia grubodetrytusowa z udziałem mszaków, 5 – mocno uwodniona gytia detrytusowa, 6 – woda, 7 – warstwa organiczna, 8 – utwory mineralne podłoża Fig. 13. An air-photo of the kettle-hole Rybie Oko (A) and its geological cross-section (B): 1 – medium and highly decomposed herbal peat, 2 – peat, mainly bog moss peat, 3 – fine detritous gyttja, 4 – thick detritous gyttja with mosses, 5 – highly watered detritous gyttja, 6 – water, 7 – organic layer, 8 – mineral bed Wkraczanie mchów torfowców na lustro wody, w postaci płatów zbiorowisk emersyjnych, rozpoczęło proces prowadzący do zarastania i lądowacenia jeziora. Takie płaty roślinności zdominowane przez pływający mszar torfowcowy noszą nazwę „pła” lub „spleji” (ryc. 15 i 16). Pomiędzy narastającym kożuchem roślinności, a warstwą osadów dennych znajduje się soczewka wodna, która zanika stopniowo, w miarę przyrostu masy osadów (ryc. 17). Encroaching of the floating Sphagnum mat triggered the process of a lake terrestrialization. Such a vegetation type has common Polish name “pło” or “spleja” (Fig. 15 & 16). There is usually water gap situated between the floating peat mat and the bottom sediments. This gap disappears gradually when deposited peat from the bottom reaches the top of the sediments (Fig. 17), i.e. meets the floating mat. 168 Ryc. 14. Diagram palinologiczny spągowej części rdzenia Rybie Oko Fig. 14. Pollen diagram of bottom part of core from Rybie Oko Ryc. 15. Pierwszy pas roślinnności pła budują rośliny zielne, tworząc swoisty ruszt, zbudowany z kłączy i korzeni, na którym zasiedlają się mchy, główne torfowce (Sphagnum) i wybrane gatunki mchów brunatnych (Bryales) Fig. 15. First inner vegetation belt of floating mat is built of herbs creating the base of roots and rhizomesand covered by mosses, mailny bog mosses (Sphagnum) and selected species of mosses (Bryales) 169 Ryc. 16. Pło widziane od strony lądu. Nieliczne już gatunki roślin zielnych widnieją wśrod kobierca mchów, głównie torfowców Fig. 16. Floating mat seen from the land. A few species of herbs are visible among the mosses, mainly bog mosses Ryc. 17. Otwarta przestrzeń wodna w obrębie pła stanowi pozostałość po większym niegdyś jego zasięgu. Widać strukturę roślin rosnących w głębi wody Fig. 17. Open water within the floating mat is a remnant after the bigger range of it in the past. The structure of underwater plants is visible Wzrost roślin budujących pło powoduje przyrost jego grubości, przy czym obumarłe szczątki spągu pła odrywają się od niego, opadając na leżące na dnie utwory limniczne. Prowadzi to do wytworzenia się niejednorodnej genetycznie struktury osadów, w którym składniki pochodzące z pła współistnieją z osadem jeziornym. Genezę osadów komplikuje dodatkowo fakt, iż także osady denne (nawet na głębokości kilkunastu metrów) są pokryte gęstym kobiercem mchów torfowców. Ich obumarłe szczątki wchodzą w skład osadów. Growth of peat-forming plants causes peat accumulation, while dead parts of peat break away from the bottom part of the floating mat and sink onto the top of gyttja. This process leads to formation of non-uniform sediments with limnic and peat constituents. Origin of these sediments is also complicated because of dense cover of mosses (Sphagnum and Warnstorfia) growing on the bottom of the pool. Their subfossil remains are components of the limnic sediments. Osady strefy kontaktowej pła i osadów limnicznych Osady formowane w strefie, gdzie pło nasuwa się na powierzchnię wody są zwykle jeszcze rozdzielone soczewką wodną, np. w rdzeniu RO6 zalega ona na głębokości 100-335 cm (ryc. 13). Powyżej soczewki osad jest bardzo mocno uwodniony. Budują go szczątki gatunków rosnących na ple, takich jak korzenie krzewinek z rodziny wrzosowatych oraz łodygi mchów torfowców, które zwisają w wodzie, Sediments of the contact zone of floating mat and limnic sediments Sediments accumulated in zone where floating mat encroach the lake are divided by water gap. In core RO6 the gap is situated on the depth of 100-335 cm (Fig. 13). Over this gap sediment is saturated with water. This gyttja/peat is built of plants growing on the peatland surface e.g. roots of dwarf shrubs of heath family, stems of bog moss that hangs in water. Down from the water gap there is 170 tworząc tzw. wiszar. Poniżej soczewki wodnej osad również jest bardzo uwodniony. Bardziej zwarta konsystencja występuje dopiero na głębokości 500-550 cm. Osad pod soczewką określono jako gytię grubodetrytusową, która zawiera zarówno szczątki roślin opadające z pła jak i szczątki organizmów wodnych, głównie planktonu. Poniżej gytia zmienia się w gytię glonową, niemal pozbawioną szczątków makroskopowych, co wskazuje na pelagialne środowisko akumulacyjne. Gytia spągowa wykazuje znaczną zawartość drobnych części mineralnych i podścielona jest leżącą na piasku warstwą organiczną, dokumentującą wytopiskową genezę tego zbiornika (ryc. 18). W kolejnych rdzeniach, oddalonych coraz bardziej od brzegu pła nie stwierdzono już obecności soczewki wodnej (ryc. 19). W przykładowym rdzeniu RO5 na gytii drobnodetrytusowej leży gytia grubodetrytusowa, zawierająca szczątki roślin wodnych, m.in. rdestnic. Już na głębokości 375-410 cm osad określono jako materiał z jednej strony genezy sedymentacyjnej (gytia) a drugiej pozornie genezy sedentacyjnej (por. Tobolski, 2000), ponieważ zawiera on szczątki roślin torfotwórczych, opadające z dolnej części pła. Na nim zalega już osad natury typowo sedentacyjnej, zbudowany głównie z mchów torfowców, budujących kolejne warstwy torfu narastającego na wcześniejszym ple jeziornym. Podobny układ warstw stwierdzono w osadach torfowisk zlokalizowanych we Wdeckim i Tucholskim Parku Krajobrazowym (Kowalewski & Milecka, 2003; Lamentowicz, 2005). the sediment also considerably saturated with water. More compacted structure occurs at the depth of 500-550 cm. Limnic sediment situated under the water gap was recognize as fine detrituous gyttja, consisting of remains of plants falling from the mat as well as planktonic organisms. It is underlain by homogenous gyttja without plant macrofossils indicating pelagic accumulation environment. Gyttja on the basin bottom is underlain with peat layer recording origin of this kettle that was created in the result of dead ice melting (Fig. 18). Water gap was not recorded in next cores taken 3-4 metres away from the floating mat margin. The core RO5 is a good example of situation when fine detrituous gyttja is covered by thich detritous gyttja containing plant macrofossils e.g. pondweeds. Already on the depth of 375-410 cm sediment consists of gyttja (of sedimentation orgin) as well as peat (of sedentation origin), because it contains the remains of peat-forming plants falling down from the lower part of floating mat (comp. Tobolski 2000). Sediment forming on the mat is of sedentation origin and built first of all of bog mosses. Similar sediments structure was recorded in Wda and Tuchola Landscape Parks (Kowalewski, Milecka, 2003; Lamentowicz, 2005). Ryc. 18. Rdzeń RO 04 (326-376 cm), ukazujący spąg osadów. Powyżej szarego piasku z substancją organiczą zalega warstewka mchów, dokumentująca wytopiskową genezę tego zbiornika. Ryc. 19. Spągowy odcinek rdzeń RO 06 (709-759 cm) wydobyty świdrem typu Instorf. Wycięty przez świder półwalec osadów leży na obrotowym skrzydełku puszki świdra. Fig. 18. Core RO 04 (326-376 cm) showing the bottom part of sediments. The grey sand layer with admixture of organic material is overlaid by moss layer proving of ice melting origin of this basin Fig. 19. The bottom part of core RO 06 (709-759 cm) taken with peat sampler. The half cylinder cut by the sampler lies on the mobile wing of the corer 171 Literatura/References Kowalewski G., Milecka K. 2003. Palaeoecology of basins of organic sediment accumulation in the reserve Dury. Studia Quaternaria 20: 73-82. Lamentowicz M. 2005. Geneza torfowisk naturalnych i seminaturalnych w nadleśnictwie Tuchola. Poznań, Bogucki Wydawnictwo Naukowe: 1-103. Milecka K. 2005. Historia jezior lobeliowych zachodniej części Borów Tucholskich na tle postglacjalnego rozwoju szaty roślinnej. Poznań, Wydawnictwo Naukowe UAM: 1-249. Tobolski K. 2000. Przewodnik do oznaczania torfów i osadów jeziornych. Warszawa, PWN: 1-508 172