بحيرة أبوبكا

تاريخياً، كان أكثر من 85% من الفوسفور المتدفق إلى بحيرة أبوبكا يأتي من المزارع الواقعة على الشاطئ الشمالي للبحيرة. ولمعالجة هذه المشكلة، قامت مقاطعة كولومبيا ووزارة الزراعة الأمريكية بشراء جميع المزارع تقريباً لإعادة تأهيلها بين عامي 1988 و2001. وقد ساهم ذلك في الحد من تصريف المغذيات الزائدة من المزارع إلى البحيرة.

أجاز قانون تحسين وإدارة بحيرة أبوبكا لعام 1996 للمنطقة تحديد هدف لتركيز الفوسفور. وبناءً على ذلك، حددت المنطقة هدفًا لإعادة تأهيل بحيرة أبوبكا يبلغ 15.9 طنًا متريًا من الفوسفور سنويًا. ويمثل هذا انخفاضًا بنسبة 75% عن تصريفات المخلفات الزراعية بين عامي 1989 و1994. وقد اعتُمد هذا الهدف لاحقًا كحد أقصى يومي إجمالي للحمل (TMDL) للبحيرة، بهدف الوصول إلى تركيز إجمالي للفوسفور فيها يبلغ 55 جزءًا في المليار (ppb).

يمكن أن يساهم ترميم الأراضي الرطبة في منطقة NSEA في الحد من تصريف مياه الأمطار إلى بحيرة أبوبكا وما يرتبط بها من زيادة في المغذيات، مما يُسرّع من تحسين حالة البحيرة. وتركز خطة الترميم والمعالجة المبتكرة لمنطقة NSEA على متطلبات البنية التحتية، وقلب التربة، وتحسينها، وهي أعمال ضرورية لتجهيز النظام لترميم الأراضي الرطبة. وقد طُوّرت عملية قلب التربة كطريقة لمعالجة المستويات العالية من مبيدات الآفات العضوية الكلورية الموجودة في التربة السطحية العضوية (أعلى 30 سنتيمترًا من التربة). وتبقى هذه المبيدات في التربة العضوية نتيجة سنوات من استخدامها في المزارع. وتستخدم عملية القلب معدات زراعية مُعدّلة لحرث التربة حتى عمق متر واحد، وقلبها رأسًا على عقب، مما يؤدي إلى إخراج التربة غير الملوثة إلى السطح وتغطية الطبقة السطحية الملوثة. وقد أُنجز العمل في مايو 2009، وساهم في ضمان عدم دخول مبيدات الآفات العضوية الكلورية إلى السلسلة الغذائية. أدت عملية الانقلاب إلى خفض الملوثات في طبقة التربة النشطة بيولوجيًا إلى مستويات آمنة على مساحة حوالي 1600 هكتار (4000 فدان) في منطقة NSEA.

احتوت تربة منطقة شمال شرق آسيا على كميات زائدة من العناصر الغذائية، مثل الفوسفور، نتيجة سنوات طويلة من الإنتاج الزراعي. ويساعد استخدام مُحسِّن التربة، وهو عبارة عن مُخلَّفات مُعالجة مياه الشرب، على احتجاز الفوسفور الزائد في التربة. وهذا بدوره يُقلِّل من إطلاق الفوسفور من التربة إلى المياه السطحية عند إعادة غمر المنطقة بالمياه. وقد طُبِّق مُحسِّن التربة على حوالي 2800 هكتار (7000 فدان) في منطقة شمال شرق آسيا، واكتملت العملية في معظمها عام 2009.

مع اكتمال إنشاء البنية التحتية لكل مرحلة، يتم إعداد تقييم بيولوجي للمراجعة وتقديمه إلى هيئة الأسماك والحياة البرية الأمريكية . وبموافقة الهيئة، تبدأ عمليات التشبع والترميم بالغمر. صُممت البنية التحتية للمساعدة في إنشاء بيئة رطبة متكاملة مع نطاق واسع من مستويات المياه. كما تسمح هذه البنية بنقل المياه بين مختلف المناطق داخل منطقة NSEA لتقليل الحاجة إلى تصريف المياه إلى البحيرة.

مع غمر كل مرحلة جديدة بالمياه وتكاثر الحياة البرية فيها بشكل طبيعي، تُجمع عينات من الأسماك وتُحلل بشكل دوري للتأكد من أن مستويات المبيدات في أنسجتها أقل من المستويات الآمنة المعتمدة للطيور التي تتغذى على الأسماك. وتُراقَب المراحل التي غُمرت حديثًا بالمياه بعناية لمدة عام على الأقل لضمان عدم تسبب أي تراكم للمبيدات عبر السلسلة الغذائية المائية في أي خطر على الطيور المائية. إضافةً إلى ذلك، تُجرى مسوحات أسبوعية للطيور لرصد استخدامها والتأكد من اكتشاف أي مشاكل بسرعة. اعتبارًا من يناير 2011، كانت مساحة تقارب 4000 هكتار (9870 فدانًا) في مراحل مختلفة من إعادة الغمر بالمياه.

في 20 فبراير 2014، تم افتتاح مسار بحيرة أبوبكا الدائري ، الذي يمر عبر منطقة NSEA، للجمهور. ^{[ 4 ]}

يقع ممر مارش فلو-واي، وهو عبارة عن أرض رطبة اصطناعية، على طول الشاطئ الشمالي الغربي لبحيرة أبوبكا وغرب قناة أبوبكا-بوكلير. بدأ تشغيله في نوفمبر 2003، ويهدف المشروع إلى إزالة الفوسفور والمواد العالقة الموجودة بالفعل في مياه بحيرة أبوبكا.

يغطي النظام مساحة تقارب 760 فدانًا (310 هكتارات) ويضم أربع خلايا رطبة منفصلة، ​​بالإضافة إلى سدود وقنوات وخنادق. تعالج قناة "مارش فلو-واي" المياه التي تُضخ إليها من بحيرة أبوبكا، حيث تحتوي مياه البحيرة على كميات زائدة من الفوسفور والطحالب والمواد العالقة. يتدفق الماء من الغرب إلى الشرق، ويتم التحكم فيه بواسطة بوابات لولبية وألواح رأسية في كل خلية. تتجمع المياه المعالجة من جميع الخلايا في حوض ضخ، حيث تُضخ إلى قناة أبوبكا بوكلير. يعود معظم الماء النظيف المعالج إلى بحيرة أبوبكا، بينما يتدفق المتبقي باتجاه مجرى النهر نحو منشأة إزالة المغذيات التابعة لهيئة مياه مقاطعة ليك. 

تتكون المجتمعات النباتية السائدة في خلايا مجاري المياه من أنواع نباتات المستنقعات الضحلة ونباتات الأهوار الشجيرية. تشمل المستنقعات الضحلة أنواعًا مثل نبات البونتيديريا كورداتا (Pontederia cordata)، ونبات السهم ( Sagittaria lancifolia )، ونبات البردي (Typha sp.)، بينما تشمل الأهوار الشجيرية نبات الصفصاف الربيعي (Ludwigia peruviana)، وبعض أنواع الصفصاف (Salix spp.). وتنتشر المساحات المائية المفتوحة في خلايا الأراضي الرطبة.

مع مرور مياه البحيرة عبر الغطاء النباتي الناشئ في قناة تصريف المستنقعات، يتباطأ معدل تدفق المياه وتترسب الجزيئات العالقة، التي تحتوي على الفوسفور ومغذيات أخرى، خارج عمود الماء. تشكل الجزيئات العضوية المتراكمة، إلى جانب النباتات المتحللة من الأراضي الرطبة، طبقات جديدة من المواد العضوية تغطي التربة الأصلية. يتراوح زمن بقاء مياه البحيرة داخل نظام قناة التصريف عادةً بين يومين وسبعة أيام في خلايا الأراضي الرطبة الفردية. ويمكن أن تتراوح أعماق المياه في النظام بين 30 و45 سنتيمترًا (12 و18 بوصة ) . 

كغيرها من الأنظمة المصممة هندسيًا بيئيًا، يتفاوت أداء قناة التدفق موسميًا. عادةً ما يكون الأداء في أفضل حالاته خلال الأشهر الباردة (من أكتوبر إلى مايو)، بينما يكون أقل كفاءة خلال الأشهر الدافئة (من يونيو إلى سبتمبر). على المدى الطويل (سبع سنوات من التشغيل)، يكون الأداء مشابهًا للتوقعات الأولية. على المدى الطويل (حتى عام ٢٠١٠)، يزيل النظام حوالي ٢٨٪ (٢٫٧ طن متري سنويًا) من إجمالي حمولة الفوسفور الواردة، وحوالي ٩٠٪ (٤٥٠٠ طن متري سنويًا) من إجمالي حمولة المواد الصلبة العالقة الواردة.

يؤدي إزالة سمك الشاد من البحيرة إلى إزالة الفوسفور الموجود في أجسامها، كما يقلل من إعادة تدوير الفوسفور داخل البحيرة. وهذا يُحسّن صفاء المياه عن طريق تقليل عدد الطحالب التي تعتمد على الفوسفور في نموها. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

أدى صيد سمك الشاد من بحيرات أخرى إلى تحسين الشبكة الغذائية، والحد من الطحالب، وزيادة صفاء المياه ، وتحسين الظروف الملائمة لأسماك الصيد. وقد تُحقق هذه العملية النتائج نفسها في بحيرة أبوبكا.

خلال خريف عام 2011، أدى صيد سمك الشاد إلى إزالة حوالي 8400 طن متري (18.5 مليون رطل) من الأسماك من البحيرة. ويعادل هذا إزالة حوالي 58 طنًا متريًا (129000 رطل) من الفوسفور و175 طنًا متريًا (387000 رطل) من النيتروجين عبر أنسجة الأسماك، مباشرةً من البحيرة. إضافةً إلى ذلك، يُتوقع أن ينخفض ​​معدل إعادة تدوير المغذيات في البحيرة نتيجةً لتغذية سمك الشاد بحوالي 146 طنًا متريًا (322000 رطل) من الفوسفور وحوالي 862 طنًا متريًا (1.9 مليون رطل) من النيتروجين.

قامت المنطقة بزراعة أنواع نباتية مستنقعية خلف حواجز واقية في بحيرة أبوبكا لتوفير موائل للأسماك والحياة البرية. وتتراجع الحاجة إلى هذه الجهود الزراعية مع تحسن جودة مياه البحيرة ونقائها، وعودة النباتات المائية المحلية إلى بيئتها الطبيعية.

يجري العمل حالياً على رسم خرائط لمواقع وامتداد أكثر من 350 حوضاً من النباتات المائية الأصلية. ويختلف هذا العدد الإجمالي من عام إلى آخر.

وقد ساهم تحسن صفاء المياه أيضاً في نمو نبات الهيدريلا الغازي غير الأصلي في البحيرة. يستطيع الهيدريلا منافسة النباتات المحلية بسرعة، لذا تُركز جهود العاملين أيضاً على تحديد مواقع هذه النباتات غير المرغوب فيها ومعالجتها بمبيدات الأعشاب.

واجهت عملية استعادة بحيرة أبوبكا، أكبر بحيرات فلوريدا وأكثرها تلوثًا، مشاكل غير متوقعة. فقد نفق ما يُقدّر بنحو 676 طائرًا في مزارع سابقة على ضفاف البحيرة خلال أواخر عام 1998 وأوائل عام 1999. وكان معظمها من البجع الأبيض الأمريكي ، واللقلق الخشبي ، ومالك الحزين الأزرق الكبير . وكانت مخلفات مبيدات الآفات العضوية الكلورية (OCPs) الناتجة عن الممارسات الزراعية السبب الرئيسي لنفوق الطيور. وتراكمت هذه المبيدات في الطيور نتيجة تناولها الأسماك الملوثة. وقد أجرت المنطقة أبحاثًا لفهم تراكم مبيدات الآفات العضوية الكلورية عبر السلسلة الغذائية بشكل أفضل، بدءًا من التربة الملوثة وصولًا إلى الأسماك، ومن الأسماك إلى الطيور التي تتغذى عليها. وتُسهم هذه المعرفة في توجيه عملية استعادة الأراضي الزراعية السابقة على ضفاف بحيرة أبوبكا، كما أنها قابلة للتطبيق على مشاريع أخرى تهدف إلى استعادة النظم البيئية المتضررة من الزراعة.

استجابت بحيرة أبوبكا لانخفاض كمية الفوسفور الخارجي المتدفق إليها من مستجمعات المياه بتحسن جودة مياهها . فقد أظهرت مستويات الفوسفور الكلي والكلوروفيل وشفافية سيكي تحسناً ملحوظاً بين عامي 1987 و2010. مع ذلك، وخلال هذه الفترة الممتدة 23 عاماً، ساهمت ثلاثة أحداث في تدهور جودة المياه في بعض السنوات. تزامن الحدث الأول مع عاصفة في مارس 1993، إلا أن تحسن جودة المياه عاد في العام التالي. أما الحدث الثاني، فقد وقع في عامي 2001 و2002 في نهاية جفاف شديد، حيث فقدت البحيرة ما يقارب 80% من حجمها وارتفعت تركيزات الفوسفور الكلي. ومع ذلك، استمر التحسن في العام التالي، حيث انخفضت تركيزات الفوسفور الكلي بين عامي 2004 و2006 إلى أقل من 100 جزء في المليار، مقتربةً من هدف الحد الأقصى المسموح به من الملوثات (TMDL) البالغ 55 جزء في المليار. استمرت هذه التحسينات طويلة الأمد رغم الأعاصير التي ضربت المنطقة عامي 2004 و2005. وكان آخر حدث هو الجفاف الشديد الذي ضرب المنطقة عامي 2007 و2008، والذي فقد خلاله البحيرة ما يصل إلى 52% من حجمها. ارتفعت تركيزات الفوسفور الكلي بشكل حاد عند انخفاض منسوب البحيرة، لكنها انخفضت مجددًا عام 2009 واستمرت في الانخفاض، واستمرت جودة المياه في التحسن عام 2010. وتشير أحدث البيانات (سبتمبر 2011) إلى أن تركيزات الفوسفور الكلي بلغت 80 جزءًا في البليون (بانخفاض قدره 62% مقارنة بالفترة المرجعية)، وبلغ تركيز الكلوروفيل أ 52 جزءًا في البليون (بانخفاض قدره 36%)، وبلغت شفافية المياه (عمق سيكي) 37  سم (بزيادة قدرها 53%).

وافق مجلس إدارة المنطقة في عام 2002 على قاعدة تحدد كمية الفوسفور المسموح بتصريفها في بحيرة أبوبكا أو روافدها نتيجةً لأعمال البناء الجديدة في مستجمع مياه البحيرة. وقد تعاونت المنطقة مع وكالات محلية وولائية وفيدرالية من أجل:

• شراء أكثر من 7700 هكتار (19000 فدان) من الأراضي الزراعية على طول الشاطئ الشمالي للبحيرة، مما يقلل من تصريف الفوسفور من المزارع ويوفر فرصة لإعادة تأهيل المستنقعات السابقة وتحويلها إلى أراضٍ رطبة. وقد تم بالفعل إعادة تأهيل حوالي 4000 هكتار لتصبح أراضٍ رطبة.
• تشغيل قناة تصريف مياه المستنقعات. حتى عام 2010، أزالت قناة تصريف مياه المستنقعات حوالي 19 طنًا متريًا من إجمالي الفوسفور وحوالي 32000 طن متري من إجمالي المواد الصلبة العالقة من مياه بحيرة أبوبكا.
• تم حصاد سمك الشاد ذي القانصة. ومن عام 1993 وحتى ديسمبر 2010، تم إزالة أكثر من 58 طنًا متريًا من الفوسفور و175 طنًا متريًا من النيتروجين من أنسجة الأسماك في البحيرة.
• إعادة زراعة ستة أنواع من النباتات المحلية للأراضي الرطبة في المياه على طول شاطئ البحيرة، مما يساعد على استعادة موائل الأسماك والحياة البرية.
• العمل مع أصدقاء بحيرة أبوبكا ومجلس التخطيط الإقليمي لشرق وسط فلوريدا لوضع خطة تضمن عدم تأثير التنمية المستقبلية سلبًا على البحيرة