Седемте Рилски езера: Климатичните промени ги правят уязвими

Планинските райони и техните екосистеми са силно засегнати от промените в климата заради специфичните условия, които създават за растителните и животински организми. Седемте рилски езера са едни от най-изследваните екосистеми в Рила планина, но недостатъчният регулярен мониторинг чрез теренни проучвания оказва влияние върху проследяването на дългосрочните промени. Метеорологичните данни от станцията на връх Мусала показват драстично увеличение на температурите на въздуха и спад на валежите през последните десетилетия. Редица научни изследвания алармират за настъпващи негативни промени в екологичното състояние на езерата, но въпреки това до момента не се предприемат действия за смекчаване и адаптация към тези промени. Сателитните наблюдения предлагат алтернативна гледна точка, която да отговори на много въпроси за промените в състоянието на езерата, която повдига и нови въпроси свързани с тяхното опазване като нуждата за регулярен мониторинг и предвиждане на бъдещи промени.

Седемте рилски езера – Сълзата, Окото, Бъбрека, Близнака, Трилистника, Рибното и Долното – са най-известната туристическа дестинация в българските планини, и имат висока екологична, културна и духовна стойност. Съществуват разнопосочни мнения за предизвиканите промени в тяхното състояние. Климатични промени, антропогенно натоварване или напълно естествени процеси, които водят до заблатяване на езерата, са основните посоки в търсене на правилния отговор. Научните изследвания са най-достоверният източник за разрешаване на този проблем, а тяхното заключение е еднозначно – проблемът е комплексен. Проследяването му е изключително важно за вземане на навременни и правилни решения за опазването на езерата. Планинските езера са много чувствителни към промени в околната среда, а за да разберем това е нужно да разкажем за техния генезис.

Какви са естествените процеси, които влияят на Седемте езера?

Климатът в миналото има важна роля за съвременния облик на планините Рила и Пирин. Поредица от заледявания през епохата на Плейстоцена са оформили характерните ледникови черти на релефа, представени от дълбоко всечени долини, пирамидални върхове (карлинги) и циркуси, издълбани при движението на тежките ледници. Последващото затопляне на климата е предизвикало постепенното отдръпване на ледниците към по-високите части на планините, а впоследствие и тяхното пълно изчезване, като са се оформили леглата на множеството глациални езера, разположени на различна надморска височина в дъното на циркусни тераси. Съвременният климат не позволява образуването на ледници в Рила, но условията за развитие на растителни и животински организми в езерата остават сурови. Редица фактори предопределят слабата биологична продуктивност на езерата, като ниски температури, липса на хранителни вещества, високи нива на слънчева радиация през лятото и продължително замръзване на езерните води през зимата и пролетта. Само специфични организми успяват да се адаптират към екстремните условия като много от тях днес представляват глациални реликти и ендемични видове с високо консервационно значение. В ранните етапи на развитие в езерата е липсвала водна растителност, която е характерна при напреднала фаза в еволюционното им развитие. Естествен фактор за развитието на биологичната продуктивност в езерата са органичните седименти, които се натрупват от техния водосбор. При сравнително устойчиви климатични условия този процес би отнел хиляди години, но под въздействието на съвременното изменение на климата и в резултат на интензивното човешко присъствие в района на езерата, промените настъпват с много по-бързи темпове. Най-яркият пример за този ускорен процес на еутрофикация са Седемте рилски езера. От субалпийския до алпийския пояс, езерата са разположени в сложно устроен и стъпаловиден глациален релеф, придаващ красотата на ландшафта. През последните десетилетия районът на Седемте езера се превърна в духовен, културен и рекреационен център в българските планини, което в комбинация с резките промени на климата предразполага планинските екосистеми към рязка промяна.

Какво се променя?

Температурата на езерните води се влияе пряко от температурата на въздуха през летните месеци, а количеството валежи определя тяхното пълноводие. Данните от метеорологичната станция на връх Мусала за последните три десетилетия показват драстично увеличение на средните месечни температури спрямо климатичната норма (Фиг. 1). На база на изготвени чрез климатични модели проекции за бъдещи промени, се очаква температурите на връх Мусала към 2084 г. да се покачат с около 3,7°C спрямо средните стойности за втората половина на XX век (Ножаров, 2012). Постоянното повишаване на температурите създава предпоставки за понижаване на нивото и намаляване на площта на езерата.  

Фигура 1: Месечни аномалии на температурата на въздуха за юли, август и септември от 1991 г. до 2020 г. Спрямо базовия период 1961 – 1990 г. от станция Мусала. Източник: Проучване на Боян-Никола Зафиров, 2021 г.

Положителните температурни аномалии са ясно изразени при сравняване на месечните стойности със средните стойности на базовия период. За всички месеци през лятото се наблюдава ясно изразена тенденция на покачване на средномесечните температури на въздуха през последните десетилетия. Затоплянето е най-изразено през август, а сезонното покачване на температурата за лятото достига 1,2 °C. По-високите температури означават по-дълъг вегетационен период и по-малко дни в годината с температури под 0 °C. Променящите се температурни условия предразполагат към по-къси зими и по-дълги летни периоди, което е предпоставка за по-дълъг период между размразяване и съответно замръзване на езерата (Grunewald et al., 2016).   

Снеготопенето и валежите през летните месеци играят ключова роля за подхранването с води на Седемте езера. Езерата са най-пълноводни през късните пролетни месеци до средата на юли, а най-ниските водни нива се наблюдават през септември и октомври. През месеците август и септември валежите са единствен източник за подхранване на езерата. За разлика от температурите, тенденциите при валежите са разнопосочни и се наблюдава ясно изразена цикличност или редуване на сухи и влажни летни месеци (Фигура 2).

Фигура 2: Месечни аномалии на валежите за юли, август и септември от 1991 г. до 2020 г. спрямо средните стойности за базовия период 1931 – 1985 г. от станция Мусала. Източник: Проучване на Боян-Никола Зафиров, 2021 г.

При сравнение на валежите през последните 30 г. спрямо периода 1961 – 1990 г. е налице увеличение във валежните стойности за всички месеци, но ако данните бъдат сравнени с по-стар и продължителен период от началото на измерванията на връх Мусала през 1931 г., се отчита драстичен спад. Освен това, тенденциите показват спад на това увеличение през последните години, като се очаква то да продължи и в следващите десетилетия. Изключение правят валежите през септември, които ще се увеличат в средата на века, а след това ще намалеят заедно с останалите месеци (Ножаров, 2012). Средните месечни стойности отразяват очакваното количество валежи, но не дават информация за техния интензитет и появата на екстремни климатични явления. Климатичните промени създават предпоставки за появата на проливни дъждове и продължителни засушавания (Велев, 2010). Тези явления биха довели до продължителни периоди с ниски нива на езерните води и увеличена ерозия в района, водеща до пренасяне и натрупване на повече органични седименти, което създава предпоставки за еутрофикация на езерата. 

Промените в екологичното състояние на езерата през последните две десетилетия се дължат и на интензивния туризъм. 

Главен негативен ефект оказва допълнителната ерозия, причинена от туристическите пътеки. Интересен е фактът, че най-силно засегнатите езера не са най-силно посещавани от туристите като Бъбрека, Окото и Сълзата (Рилска Мисия, 2015). Пътеките, които водят до тези езера, попадат във водосбора на по-ниските езера като Близнака, Трилистника и Рибното. От гледна точка на площта и степента на ерозия на пътеките 

езерата Близнака и Трилистника са най-силно засегнати от интензивния туризъм

(Митова, 2020). По-ниско разположените езера са и по-уязвими към климатични промени заради по-високите температури на въздуха и водата, но и заради по-големия водосбор и по-малката дълбочина. Рибното езеро е в най-напреднала фаза на своето развитие, като е едно от най-ниските езера и е най-плитко – само 2,5 м. Значителен негативен ефект имат органичните замърсители от хижата, големият брой посетители през летните месеци и къмпингуващите през август месец. Трябва да се отбележи, че Долното езеро има малък водосбор и е слабо засегнато от човека, като в него не се наблюдават активни процеси на обрастване, въпреки малката надморска височина. Това навежда на мисълта, че 

антропогенното натоварване е главен фактор за влошеното екологично състояние 

на Рибното езеро, а климатичните промени засилват ефекта.

Фигура 3: Ез. Рибното (дясно) и ез. Трилистника (ляво) Източник: ЦОФК, МЗХГ

Научните разбирания за екологичното състояние на езерата се базират предимно на теренни изследвания,  финансирани по проекти, определящи нужния човешки, времеви и финансов ресурс. Изследванията се фокусират върху различни биологични компоненти и се извършвани от високо квалифицирани експерти. Тези фактори предразполагат към спорадични изследвания на езерата в различен период през летния сезон. Липсата на изградена система за мониторинг, която да има възможност да проследява сезонни тенденции и междугодишни разлики от съответните институции, оказва влияние върху  разбирането, проследяването и предвиждането на промени в екологичното състояние на езера. 

През последните десетилетия дистанционните наблюдения, най-вече посредством данни от спътникови изображения, са все по-често интегрирани и използвани заедно с теренни проучвания в глобален мащаб. Развитието на космическия сектор, освен с поглед към необятното е насочен и към Земята и промените в земната покривка. Модерните технологии разкриват огромния потенциал, който имат подобен тип данни за предоставяне на надеждна информация с висока честота, каквато липсва за българските планини. Чрез използването на спътникови изображения е възможно да се проследят ефектите от климатичните промени върху площта и екологичното състояние на езерата.  Посредством над 40 изображения с висока разделителна способност от 3 кв. м. бяха картирани измененията в площта на Трилистника и състоянието и разпространението на водната растителност в Рибното езеро през летните месеци в периода между 2017 и 2020 г.

Влияние на валежите и сухите периоди върху площта на Трилистника

При картиране на сезонните изменения в площта на езеро Трилистника получената стойност от всяко изображение е сравнена с валежите в периода непосредствено преди неговото заснемане, за да се проследи тяхното влияние (Фигура 4). Лятото на 2017 г. се характеризира със сравнително сухи месеци, с изключение на влажен юни, който заедно със снеготопенето поддържа езерото пълноводно. Влиянието на валежите преди изчислените стойности на 29 юли и 11 август е видимо като площта на езерото се увеличава. През 2018 г. месец юли е влажен и езерото остава пълноводно. Валежите в края на август успяват да поддържат нивото, но продължителното засушаване от средата до края на месец септември предизвиква най-ниската измерена площ за периода. През 2019 г. се наблюдава най-високият максимум, но сухият период през август и септември води до продължителен спад в площта на езерото. 

Фигура 4: Влияние на валежите върху площта на ез. Трилистника през летните месеци в периода 2017 г. – 2020 г. Източник: Проучване на Боян-Никола Зафиров, 2021 г.

През 2020 г. измереният максимум е повлиян от липсата на спътникови изображения в началото на юли в комбинация с ниско количество валежи в началото на месеца. Август е по-влажен като по този начин нивата в езерото се запазват. През септември отново се наблюдава спад в неговата площ, поради липса на валежи до средата на месеца. Изчислените тенденции в площта на Трилистника представят разликите между годишния максимум на водите в началото на юли и техния минимум през втората половина на септември. Тенденциите за спад в площта на езерото достигат до над 2 декара, а ефектът от продължителните засушавания е видим (Фиг. 5). Трябва да се отбележи, че връзката между валежите и нивото на езерото е силно повлияна от снеготопенето, което продължава до средата на юли.

Фигура 5: Сезонни тенденции в площта на ез. Трилистника през летните месеци в периода 2017  – 2020 г. Източник: Проучване на Боян-Никола Зафиров, 2021 г.Как се развива растителността в Рибното езеро?

Изследването на Рибното езеро сравнява пространствени изменения на водната повърхност спрямо вегетационен индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index),  който отразява процеса на фотосинтеза и гъстотата на растителността, представена от  видовете Sparganium angustifolium, Ranunculus aquatilis в езерните води (Фиг. 6). Изчислената площ не се отнася за цялото водно огледало, тъй като голяма част от него е заета от растенията. Това дава възможност за анализ на друг интересен процес, а именно сезонното разпространение и развитие на растенията и площта, която заемат в езерото. Измерените стойности в началото на всяка година отразяват цялата площ на езерото в своя максимум, имайки предвид, че в този момент водната растителност е в начална фаза на своето развитие. През 2017 г. данните отразяват човешка намеса, която се характеризира с премахване на водната растителност в близост до брега, което обяснява  спада в стойностите на индекса и слабото увеличение в стойностите на площта от 19 август.

Фигура 6: Промени в незасегнатата от растителност площ на водното огледало спрямо състоянието на Sparganium angustifolium, Ranunculus aquatilis в ез. Рибното на база на NDVI от спътникови изображения през летните месеци в периода 2017 – 2020 г. Източник: Проучване на Боян-Никола Зафиров, 2021 г.

Интересни резултати се наблюдават през август 2018 г. По време на заснемане на спътниковите изображения през този месец се провежда мащабна кампания по премахване на езерната растителност и натрупания субстрат от растенията по дъното, а резултатите от снимките потвърждават това, като площта не намалява драстично както предходната година. Прочистването на езерото е извършено от служители на Националния парк "Рила”, доброволци и последователите на учението, създадено от Петър Дънов, които традиционно провеждат своя лагер в района на Седемте езера. През следващите две години, на база на данни от спътникови изображения, не се отчитат действия по премахване на езерната растителност до края на септември. 

Тенденциите всяка година отразяват увеличение на заетата от растения площ на водното огледало,

като през 2020 г. площта на растенията в езерото е най-голяма. Чрез тези данни можем да проследим способността на растенията да се възстановят, като дори успяват да се развият повече спрямо данните преди премахването. Данните от индекса също отчитат тяхното възстановяване като оптималните стойности в сезонното развитие на растенията се наблюдават през 2019 и 2020 г.; стойностите надвишават предходните години. През септември месец всяка година се наблюдава естествен спад в активността на растенията с наближаване на есенните месеци.

Данните от изследването на езерата представят интересен и алтернативен поглед върху тяхното състояние, но и поставят някои важни въпроси. Изменящите се условия създават предпоставки за появата на нови видове и промяна на съобществата от организми, което е свързано с рискове от изчезване на характерни и консервационно значими видове и поставя популации в критичен минимум. По този начин се разрушават естествените екосистеми и биоразнообразието. Липсва яснота около степента на промените в екологично състояние на езерата през следващите десетилетия при настъпващите драстични дългосрочни промени. Неяснотата се базира на липсата от достатъчен набор количествени данни за екологичното състояние на езерните хабитати и влиянието на климата. Некоординирани и еднократни измервания не могат да бъдат надеждни за анализ на бъдещи дългосрочни промени и тенденции, на базата на които да бъдат разработени не само сценарии за тяхното бъдещо състояние, но и да бъдат взети съответните правилни мерки при тяхното управление и опазване. Чрез лесен, бърз и все по-често безплатен достъп до голям набор от данни, дистанционните наблюдения предлагат решение на този проблем в комбинация с вече установените проучвания на езерата.  

Друг основен проблем, който остава неразрешен е нерегулираният туризъм в района на езерата. Този фактор и до днес остава недостатъчно добре проучен, като липсва количествена характеристика за степента на неговото влияние върху екологичното състояние на езерата. Ефектът от туристическия поток се проявява чрез количеството на посетителите, но още по-важен аспект е и тяхното поведение в района, което води до редица нарушения на специалните режими и регулации, които имат за цел да ограничат човешкото въздействие. Комплексното влияние на хората и климата върху езерата предопределя мултидисциплинарния подход за тяхното опазване, а той неминуемо включва и ангажираност към проблемите, не само от институциите, но и от посетителите.

Изследването е част от проекта Game on на Българска Фондация Биоразнообразие