Perifyton/piilevät. Satu Maaria Karjalainen, SYKE/Vesikeskus/Sisävesiyksikkö KasPer-koulutus Tvärminne. Karjalainen

Transkriptio

1 Karjalainen Perifyton/piilevät Satu Maaria Karjalainen, SYKE/Vesikeskus/Sisävesiyksikkö KasPer-koulutus Tvärminne Karjalainen Niemelä Niemelä Niemelä

2 Karjalainen S.M.Karjalainen Sisältö Nimistö Miksi piilevät seurannassa? Näytteenotto ympäristöhallinnossa ja velvoitetarkkailussa Näytepreparaatin teko - menetelmät, vinkit Näytteiden määrittäminen Tulosten laskeminen ja tulkinta 2

3 Fytobentos Nimistö Fytobentos eli pohjalevästö eli benttiset levät eli päällyslevät Perifyton eli perifyyttiset levät kiinnittyvät pinnoille Kivillä epiliton eli epiliittiset levät Kasveilla epifyton eli epifyyttiset levät Muilla vedessä olevilla alustoilla (puut, veneen pohjat, laiturirakenteet ym.) Irrallaan alustan päällä Sedimentin päällä epipelon eli epipeeliset levät Sedimentin sisällä endopelon eli endopeeliset levät Hiekan päällä epipsammon eli epipsammiset levät Metafyyttiset levät kasvavat kasvien läheisyydessä 3

4 Fytobentos Kasvutavat 4

5 Fytobentos Elomuodot eponttiset ovat pinnoille kiinnittyneitä eivätkä liiku (esim. Cymbella-suku) benttiset ovat liikkuvia ja elävät pinnan päällä (esim. sedimentin) (esim. Nitzschia- ja Naviculasuvut) euplanktiset elomuodot elävät vesipatsaassa eivätkä liiku (esim. Cyclotella- ja Aulacoseira-suvut) Niemelä Niemelä Niemelä 5

6 Piilevät seurannassa miksi? Piileviä on vesissä runsaasti ja ne ovat hyvin säilyviä Piilevälajien ekologiset vaatimukset tunnetaan suhteellisen hyvin Piileväyhteisöt kuvastavat hyvin veden laatua ja sen muutoksia Piileviä käytetty pitkään veden laadun indikaattorina Näytteenotto helppoa Seurantatulos suhteellisen edullisesti Perifyton-keinoalustat VPD:n myötä ympäristöhallinnon seurannoissa, ensin jokivesissä, sitten järvissä Velvoitetarkkailuissa, erityisesti jätevesien seurannoissa 6

7 Karjalainen S.M.Karjalainen Piilevät seurannassa vallitseviin olosuhteisiin parhaiten sopeutuneet lajit dominoivat olosuhteiden muuttuessa levälajien määräsuhteet muuttuvat piileväyhteisö reagoi vedenlaadun muutoksiin muutamasta päivästä muutaman viikon viiveellä erilaiset habitaatit lisäävät alueen levälajiston monimuotoisuutta indeksit (mm. IPS, ACID), ekologiset jakaumat, laskennalliset ph:t Omnidia-tietokannassa yli 9000 taksonia (sis. synonyymit) 7

8 PIILEVÄYHTEISÖANALYYSI Ohjeistus Eloranta ym

9 Näytteenotto Ohjeistukset SFS-EN Veden laatu. Jokivesien piilevien näytteenotto ja esikäsittely. (päivityksessä, järvet mukaan) Ohjeistus ympäristöhallinnon seurantoihin Meissner ym Jokien ja järvien biologinen seuranta Näytteenotosta tiedon tallentamiseen Eloranta ym Piileväyhteisöt jokivesien ekologisen tilan luokittelussa ja seurannassa menetelmäohjeet. Ympäristöopas. Tulevaisuudessa (2015) ohjeistus pohjan piilevien käytöstä turvemaiden käytön tarkkailuihin (BioTar-projektin tulos) Näytteenoton maastolomake Tärkeä täyttää huolellisesti: auttaa tuloksen tulkinnassa ja paikan uudelleen paikantamisessa 9

10 Kasvualustat kasvit muuttuvat kesän aikana ja vanhetessaan vapauttavat ravinteita sedimentti vapauttaa ravinteita, kuluttaa happea kivet muuttumattomia > sopivat parhaiten vedenlaadun arviointiin Hannu Marttila Aroviita 10 Karjalainen

11 Kasvualustat kasvit muuttuvat kesän aikana ja vanhetessaan vapauttavat ravinteita sedimentti vapauttaa ravinteita, kuluttaa happea kivet muuttumattomia > sopivat parhaiten vedenlaadun arviointiin SYKE Hannu Marttila Aroviita 11 Karjalainen

12 Vesisammalkivikori noussut kesätulvan vaikutuksesta ja jäänyt rannalle veden laskettua SYKE 12

13 Kivikorin kivet peittyivät vaahtoon ja hienoon hiekkaan majavan padon alapuolella SYKE 13

14 Kivet peittyivät tippuneiden lehtien alle elokuussa SYKE 14

15 15 Antti Haapala

16 Piilevänäytteet: havaintoalue ja näytteenottopaikat Kivinäyte, näytteenottopaikka kivikkopohjaa, mieluiten halkaisijaltaan cm:n kiviä, kohtalainen/vuolas virtaus, pysyvästi veden alla oleva kivikko Havaintoalue (viitteellisesti m:n koski-/virtajakso) kuvataan maastolomakkeeseen VIRTAUSSUUNTA Näytteenotto etenee alavirrasta ylävirtaan (1., 2., 3. jne.) 16

17 Näytteenotto järvilitoraalista Näytteenottopaikka (avoin kivikkoranta), josta otetaan 17 satunnaisesti 5-10 nyrkinkokoisia kiveä

18 Karjalainen 18

19 Näytteenotossa muistettava Virtapaikka joessa: ei liian nopea eikä liian hidas virtaus Järvissä avoin ranta, jossa aallot huuhtelee kiviä Kivien pinnoilla ei sedimentoitunutta ainesta Kivien huljuttelu veden alla Vältettävä kiviä, joissa vesisammalia tai rihmaleviä Kivien on pitänyt olla vähintään 4-6 viikkoa veden alla (ei näytteenottoa rannasta, vaan keskemmältä uomaa) Maastolomakkeen täyttö (joet, järvet) Koordinaatit Vedenpinnan korkeuteen vaikuttaneet tekijät Peittävyydet näytteenottokivien pinnoilla Toivottu vesimuodostumatunnuksen merkintää 19

20 SYKE 20

21 Säilöntä Kestopreparaatti Etanoli, pakastus, lugol Elävä näyte Määritettävä mahdollisimman pian Kenttämikroskooppi Suositeltavaa ottaa, jos epäillään myrkkyvaikutusta Esim. sulfaatti heikentää levien kasvua Pienikin määrä riittää (esim. 20 ml) 21

22 Näytepreparaatin teko Näytteiden oltava peitettyjä keitettäessä > kontaminaatiovaara! Humusvedet yleensä ongelmalliset Väkevä typpihappo-rikkihappoliuos Runsaasti epäorgaanista ainesta sisältävät näytteet Hiekan laskeuttaminen Hienot partikkelit, katinkulta ongelmallisia Harvat näytteet, useampi näytepreparaatti laskemista varten > hidastavat näytteen laskemista Epätasaisesti jakautuva näyte Liikaa vettä suhteessa alkoholiin > antaa veden haihtua Peitelasin pintajännitteen vähentäminen syljellä (toimii oikeasti!) 22

23 Karjalainen S.M.Karjalainen Näytteiden määrittäminen Niemelä Striat Raafe Kuvan piirtänyt Helena Heikkinen Niemelä Niemelä 23

24 Näytteiden laskeminen, määrittäminen ja tulkinta Ohjeistukset SFS-EN Water quality. Guidance standard for the identification, enumeration and interpretation of benthic diatom samples from running waters. Suomen standardisoimisliitto SFS ry, Helsinki. 12 s. Eloranta ym Piileväyhteisöt jokivesien ekologisen tilan luokittelussa ja seurannassa menetelmäohjeet. Ympäristöopas. Kahlert, M., Albert, R-L., Anttila, E-L., Bengtsson, R., Bigler, C., Eskola, T., Gälman, V., Gottschalk, S., Herlitz, E., Jarlman, A., Kasperoviciene, J., Kokociński, M., Luup, H., Miettinen, J., Paunksnyte, I., Piirsoo, K., Quintana, I., Raunio, J., Sandell, B., Simola, H., Sundberg, I., Vilbaste, S., Weckström, J. 2007: First Nordic-Baltic Diatom Intercalibration excercise 2007 (Stream monitoring). Results of workshop at the Erken Laboratory, Uppsala University, Sweden s. 24

25 Määrittäminen Käytettävä kirjallisuus ja taksonikoodit tulisivat olla yhtenäiset Vanhassa kirjallisuudessa taksonit monesti laajemmassa mielessä > uudessa kirjallisuudessa suppeammassa mielessä tai uudella nimellä Esim. humusjoissa yleinen Eunotia meisteri > Eunotia meisterioides, mutta olemassa myös E. meisteri Achnanthidium minitissimum lajikompleksi jakautunut eri lajeiksi Entistä tärkeämpää uusien yhteisöanalyysiin perustuvien luokittelumuuttujien myötä Vertailuyhteisöjen tyyppitaksonit Määrittäjien lajimäärityksen interkalibrointi vähentää määrittäjästä aiheutuvaa eroa tuloksessa Vastuu myös työntilaajalla 25

26 Piileväanalyysin tilaus Tietojen toimittaminen näytteistä Maastolomakkeet, koordinaatit Piileväluokittelussa käytettävä tyyppi > konsultti voi laskea luokittelumuuttujat Ei aina sama kuin vesimuodostumatyyppi: Jokiluokittelussa näytepisteen yläpuolisen valuma-alueen koko ratkaiseva: jos näytepiste jokivesimuodostuman yläosassa, voi se olla tyypiltään eri alempaan näytepisteeseen verrattuna, koska vertailuyhteisöt erilaiset Järviluokittelussa järvillä ryhmitellyt tyypit järven pinta-alan ja luontaisen humuspitoisuuden perusteella 26

27 Piileväanalyysin tilaus Toimittajalta pyydetään kestopreparaattien (vähintään 3 hyvänlaatuista kpl) valmistamista noudattaen Elorannan ym. (2007) menetelmäohjeita (maastolomake!) lajitason määritystä noudattaen 1) Elorannan ym. (2007) menetelmäohjeita 2) NorBAF-interkalibroinnin lajimäärityssuosituksia (Kahlert ym. 2007) 3) Piilevien määrityskirjallisuus -listausta 4) Piilevien taksonilistaa tietojen tallentamista OMNIDIA-tietokantaan Piileväpreparaattien toimittamista tilaajalle tai SYKEn arkistoon Jatkuu 27

28 Piileväanalyysin tilaus Toimittajalta pyydetään (jatkuu) raportointia käytetty määrityskirjallisuus menetelmät mukaan lukien OMNIDIA-tietokannan versio ja mahdolliset muutokset indikaattoriarvoissa tulosten tulkinta ml. luokitteluindeksit, muut mahdolliset indeksit, ekologiset jakaumatarkastelut, laskennalliset ph-arvot Näistä kannattaa pyytää myös itselleen tulosteet tai tiedostot Tulokset voisi myös pyytää excelissä, jossa näkyy piilevätaksonin vieressä OMNIDIA-taksonikoodi > helpottaa tarvittaessa laskentapohjan käyttöä OMNIDIAsta saatavan prn-siirtotiedoston toimittaminen vähintään sähköisenä ja mielellään myös paperisena, jolloin siinä tulee näkyä lajiluettelo ja indeksiarvot sekä ekologiset jakaumat ja laskennalliset ph-arvot 28

29 Piileväanalyysin tilaus Toimittajalta pyydetään (jatkuu) raportointia käytetty määrityskirjallisuus menetelmät mukaan lukien OMNIDIA-tietokannan versio ja mahdolliset muutokset indikaattoriarvoissa tulosten tulkinta ml. luokitteluindeksit, muut mahdolliset indeksit, ekologiset jakaumatarkastelut, laskennalliset ph-arvot Näistä kannattaa pyytää myös itselleen tulosteet tai tiedostot Tulokset voisi myös pyytää excelissä, jossa näkyy piilevätaksonin vieressä OMNIDIA-taksonikoodi > helpottaa tarvittaessa laskentapohjan käyttöä OMNIDIAsta saatavan prn-siirtotiedoston toimittaminen vähintään sähköisenä ja mielellään myös paperisena, jolloin siinä tulee näkyä lajiluettelo ja indeksiarvot sekä ekologiset jakaumat ja laskennalliset ph-arvot 29

30 Piileväanalyysin tilaus Toimittajalta pyydetään (jatkuu) Osoitus määrittäjän pätevyydestä ja kokemuksesta osoituksena riittää määrittäjän todistus hyväksytysti suoritetusta (esim. viimeisen 5 vuoden sisällä tai viimeisimmästä) kohdelajiston määrityksen vertailukokeesta (esim. NorBAF). Lisäksi voi pyytää arviota siitä, montako näytettä henkilö on määrittänyt viimeisen kolmen vuoden aikana vuosittain, jotta voi tarkistaa, että määrittäjä ylläpitää kokemustaan piilevien määrittämisestä. Alihankkijalta edellytetään vastaavasti määrittäjän pätevyys ja kokemus Kaikki vaiheet näytteenotosta, preparaatin valmistukseen ja määrittämiseen tärkeitä tulosten luotettavuuden varmistamiseksi! 30

31 Tietoa verkosta Biologinen seuranta, menetelmät > Tutkimus > Ympäristön seuranta > Vesien tilan seuranta > Biologinen seuranta, menetelmät Sivulta löytyvät Menetelmäohjeet Luokittelumuuttujien laskentapohjat Tarjouspyyntömalli Uusi ymparisto.fi-sivusto käyttöön elo-syyskuun vaihteessa (linkki vanhoilta sivuilta) 31

32 32

33 33

34 34

35 Tulosten laskeminen ja tulkinta OMNIDIA-tietokanta on henkilökohtainen Näytepaikan tiedot helposti siirrettävissä toisen OMNIDIA-tietokantaan prn-siirtotiedostolla Käytetään toistaiseksi, rahoitusta haettu piilevärekisterin kehittämiseen Indeksit, ekologiset jakaumat ja laskennalliset ph:t OMNIDIA-tietokannassa Luokitteluindeksit (TT, PMA) lasketaan excellaskentapohjilla 35

36 Omnidia-tietokanta lajitieto 36

37 Omnidia paikkatieto ja indeksit 37

38 Piilevien indikaattoriarvo ID n j 1 n j 1 AjIjVj AjVj Aj = lajin j runsaus Ij = lajin j likaantumisen herkkyysluokka (IPS S) Vj = lajin j indikaattoriarvo (IPS V) (Zelinkan ja Marvan 1961) 38

39 Omnidia ekologiset jakaumat 39

40 Karjalainen S.M.Karjalainen Ekologiset jakaumat 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% M1 M4 M5 M7 M8 P2 P3 H1 H2 M1 M4 M5 M7 M8 P2 P3 H1 H2 indifferentti alkalibiontti alkalifiilinen neutraali asidofiiline n asidobiontti polysaprobi nen alfameso/polys aprobinen alfamesosapro binen betamesosapro binen oligosaprob inen 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% M1 M4 M5 M7 M8 P2 P3 H1 H2 M1 M4 M5 M7 M8 P2 P3 H1 H2 oligo to eutraphentic hypereutrap hentic eutraphentic mesotraphen tic mesoeutraphentic oligomesotraphen tic oligotraphent ic N- heterotrofinen, välttämätön N- heterotrofinen, valinnainen N-autotrofinen, tolerantti 40

41 Luokittelumuuttujat 1/2 IPS (Indice de Polluo-Sensibilité Spécifique) (Coste: Cemagref 1982) IPS-indeksiä käytetty jokivesien 1. luokittelukierroksella Suomessa Perustuu ravinnepitoisuuksille ja orgaaniselle aineelle herkkien/epäherkkien taksonien pisteytykseen ja suhteelliseen runsauteen piilevänäytteessä Herkät, rehevöitymisestä kärsivät taksonit saavat korkeita pistearvoja Kehitetty Länsi-Euroopassa, jossa karu vesistöt luontaisesti happamia > Suomessa happamat vesistöt saavat aina korkeat arvot riippumatta ravinnepitoisuuksista 41

42 Luokittelumuuttujat 2/2 Toisella luokittelukierroksella jokivesissä ja järvissä Tyyppiominaiset Taksonit (TT 40 ) Taksonit, jotka esiintyvät 40%:lla tyypin vertailuyhteisöjen paikoista Suhteellinen mallinkaltaisuus (PMA) Verrataan paikan piileväyhteisöä ko. joki- tai järvityypin vertailuyhteisöihin 1=täysin samanlaiset yhteisöt, <1 yhteisöissä eroja 42

43 Piileväindeksien arvot IPS ihmistoiminnan vaikutusasteen suhteen eriasteisissa jokivesissä NS-HQ NS-MQ HU-IM 1 HU-IM 2 POLL GDI (Eloranta & Soininen 2002) NS-HQ = luonnontila, erinomainen NS-MQ = luonnontila, kohtalainen HU-IM 1 = lieviä ihmistoiminnan vaikutuksia HU-IM 2 = voimakkaita ihmistoiminnan vaikutuksia POLL = pilaantunut NS-HQ NS-MQ HU-IM 1 HU-IM 2 POLL /20 TDI 43 NS-HQ NS-MQ HU-IM 1 HU-IM 2 POLL

44 Piileväindeksiarvot tyypeittäin (Ref, Imp, Savi) 22 IPS 22 GDI Erinomainen Tyydyttävä Hyvä Välttävä < 9 = Huono 44

45 Karjalainen S.M.Karjalainen Piilevien luokittelu Paikkanimi TOTP ph TT PMA IPS 5.3 Konnusjoki Hy Hy E Nuottipuro T T E Pajuluoma, alaosa T T E Saunajoki,Uurainen Hy Hy E Vieresjoki, Repuli T V T Kuohattijoki Hy Hy E Haapajoki, Niskakoski Hy Hy E Laihianjoki, Yrjäälä T T E Luohuanjoki, Mikkola Hy E E Luostanjoki, Särkkäläkoski Hy T E Sikkilänjoki, Vähä-Jakama luusua T Hy E 45

46 Luokittelumenetelmä jokivesissä Perustuu koskipaikan kivipintojen piileväyhteisöstä laskettuihin tyypille ominaisten taksonien esiintymiseen (TT 40 ) lajiston suhteelliseen mallinkaltaisuuteen (PMA) Paikat ryhmitelty näytteenottopaikan yläpuolisen valumaalueen pinta-alan perusteella kokotyyppeihin. Lisäksi jako Etelä-, Pohjois-Suomeen ja PoLa:an Erittäin suurille ja suurille jokivesille yhteiset vertailuolot ja luokkarajat Hyvin pienille jokivesille (luokitellaan vain, jos kyseisellä joella on erityistä merkitystä vesienhoitoalueella (esim. luonnonsuojeluperuste) 46

47 Luokkarajat jokivesissä TT Tyyppi N-REF VA E/Hy Hy/T T/V V/Hu HPk-P HPt-P Pk-P Pk-E Pt-P Pt-E Psa Kk-P Kk-E Kt-P Kt-E Ksa SEsk-P SEsk-E SEst-P SEst-E Ssa HPk-PoLa Pk-PoLa Kk-PoLa SEsk-PoLa

48 Karjalainen S.M.Karjalainen Luokittelumenetelmä järvissä Perustuu litoraalin kivikkorantojen kivipintojen piileväyhteisöstä laskettuihin tyypille ominaisten taksonien esiintymiseen (TT 40 ) lajiston suhteellinen mallinkaltaisuuteen (PMA) Järvet ryhmitelty järven pinta-alan ja veden humuksisuuden mukaan Pienet, keskikokoiset, suuret Vähähumuksiset, humusjärvet 48

49 Luokittelumenetelmien rajoitteet Refenssipaikkoja liian vähän TT:ssä (<5) tyyppilajit alustavia PMA:ta ei käytetä esim. Kk- PoLa jokiluokittelussa Järviluokittelussa suuria humusjärviä ja keskikokoisia vähähumuksisia järviä 49

50 Vesikasvit ja päällyslevät -laatutekijän yhteisarviointi VPD:n mukaan vesikasvit ja päällyslevät on yksi laatutekijä Jos seuranta-aineistoa on vain toisesta osalaatutekijästä > käytetään tätä osalaatutekijän tila-arviota Jos seurantatietoa on molemmista osalaatutekijöistä > arvioidaan vesimuodostuman tila molemmilla Tällöin vesikasvit ja päällyslevät -laatutekijän tila määräytyy huonommassa tilassa olevan osalaatutekijän perusteella Mikäli huonompaa tilaa osoittavan osalaatutekijän luokitus on aiheutunut epäluotettavasta tai suppeasta aineistosta -> muuttujia ei käytetä 50

51 Käytännön harjoitusta OMNIDIA-tulostusten läpikäynti Indeksit Ekologiset jakaumat Laskennalliset ph:t Uusien luokitteluindeksien laskentapohjat Joet Järvet Eroavaisuudet Vapaaehtoiset harjoitukset illalla 51