Keskeisiä käsitteitä: Järvet Suomessa. Seisovan (makean)veden ekosysteemit: Järvi vai lampi? Lammet ja järvet pohjaeläimet ja eläinplankton

Transkriptio

1 Lammet ja järvet pohjaeläimet ja eläinplankton Kaisa Huttunen Vesieläimistön tuntemus ja ekologia Materiaalit: Kaisa Huttunen, Pauliina Louhi, Heli Suurkuukka Seisovan (makean)veden ekosysteemit: Järvi vai lampi? Järven ja lammen välillä ei selvää rajaa nimistö vaihtelee suuresti Koon (pinta-alan) perusteella: < 1 hehtaari lampi > 1 hehtaari järvi mutta muitakin raja-arvoja käytetään Vesimassan sekoittumisen perusteella: - tuuli järvi - konvektiovirtaukset lampi Keskeisiä käsitteitä: VEDENJAKAJA = ympäristöään korkeammalla oleva alue, joka jakaa vedet kulkemaan eri suuntiin VESISTÖ = jokien ja järvien yhdessä muodostama alue, jolla on yhteinen laskujoki VALUMA-ALUE = alue, jolta vedet kerääntyy määrättyyn vesistöön Hierarkkisuus: suurempi kokonaisuus muodostuu pienemmistä paloista ylemmät paikat vaikuttavat alempiin Järvet Suomessa Paljon järviä kostea ja viileä ilmasto maaston painanteet ja murroslaaksot vettä heikosti läpäisevä maa- ja kallioperä ~ kpl (kooltaan > 5 a) ~ kpl (kooltaan > 10 ha) Suurimmat Saimaa, Inari ja Päijänne Tyypillisesti: matalia keskisyvyys ~ 6,9 m vähävetisiä helposti rehevöityviä Yleisin nimi on Saarijärvi (250)

2 Järvien alkuperä Glasiaaliset = jääkauden synnyttämät -suppajärvet, mannerjään painaumat & salpausaltaat -suurin osa Suomen järvistä Tektoniset = kallioperän siirrosten synnyttämät Fluviaaliset = joenuoman muutosten synnyttämät makkarajärvet eli juoluat Vulkaaniset = tuliperäisen toiminnan synnyttämät Meteoriitti- eli kraaterijärvet Rannikkoalueen fladat & kluuvit Antropogeeniset = ihmisen rakentamat tekoaltaat Järvet elinympäristönä tärkeimpiä fysikaalisia ominaisuuksia: Veden tiheys (< eliöiden tiheys) Veden turbulenttiset virtaukset (tuuli & konvektio) Lämpötila Valo Veden väri ph Ravinteet Happi Habitaatin pysyvyys Huom! Luonnolliset ominaisuudet vs. ihmistoiminnan aikaansaamat muutokset Dimiktisten järvien vuodenajat Kevät Syksy holomiktinen = koko vesimassa sekoittuu Kesä Talvi vs. monomiktinen, polymiktinen, meromiktinen epilimnion metalimnion hypolimnion termokliini = lämpötilan harppauskerros Source: Bick 1999 Oligotrofiset järvet Yleensä syviä ja kirkasvetisiä Matala perustuotanto Matala biomassa johtuen matalista typpi- ja fosforipitoisuuksista - kokonaisfosfori < 15 g/l Yleensä happisaturoituneita ei happikatoa talven aikana > 60 % Suomen järvistä Iso-Tiilijärvi: oligotrofinen järvi (Hollola)

3 Eutrofiset järvet Korkea perustuotanto ja biomassa, pieni näkösyvyys Korkea ravinnepitoisuus - kokonaisfosfori > 25 g/l - Alusveden happipitoisuus voi laskea hyvin pieneksi kesällä ja talvella Luontaisesti rehevät vs. ihmistoiminnan rehevöittämät noin kymmenesosassa Suomen järvistä selviä rehevöitymisen merkkejä leväkukinnat vedenlaadun huononeminen Luolalanjärvi: eutrofinen järvi (Naantali) Suomen järvien tyypittely ympäristöhallinnon mukaan Mesotrofiset järvet Muuttumassa oligotrofisesta eutrofiseksi - kokonaisfosfori g/l Alusveden happipitoisuudessa pientä laskua kerrostuneiden kausien aikana 1/10 Suomen järvistä Lämsänjärvi: mesotrofinen järvi (Oulu) Vyöhykkeet: Muut järvityypit: Ruskeavetiset (dystrofiset) järvet paljon valuma-alueelta huuhtoutuvia orgaanisia yhdisteitä (humushappoja) Pohjavesilammet Kluuvijärvet maankohoaminen, suolainen vesi 1. Pienet ja keskikokoiset vähähumuksiset järvet 2. Pienet humusjärvet 3. Keskikokoiset humusjärvet 4. Suuret vähähumuksiset järvet 5. Suuret humusjärvet 6. Runsashumuksiset järvet 7. Matalat vähähumuksiset järvet 8. Matalat humusjärvet 9. Matalat runsashumuksiset järvet 10.Hyvin lyhytviipymäiset järvet 11.Pohjois-Lapin järvet 12.Runsasravinteiset järvet 13.Runsaskalkkiset järvet Source: Bick 1999

4 Vyöhykkeet Seisovan veden eliöyhteisöt LITORAALI PELAGIAALI PROFUNDAALI -lähellä rantaa - valo ulottuu pohjaan - makrofyytit (putkilokasvit, vesisammalet) - perustuotanto -tärkeä elinympäristö selkärangattomille ja kaloille - avoin vesi - valaistu kerros ei ulotu pohjaan - ei makrofyyttien perustuotantoa (vs. kasviplankton) -tärkeä elinympäristö eläinplanktonille ja kaloille - pimeä pohjakerros pelagiaalin alla - +/- pysyvät olot - ei makrofyyttejä tai kasviplanktonia ei perustuotantoa - selkärangattomia pohjan sedimentin sisällä/päällä Source: Brönmark & Hansson 1998 Pohjan selkärangattomat eli pohjaeläimet (=benthos) Sedimentin pinnalla tai sen sisällä elävät selkärangattomat litoraalipohjaeläimet enemmän lajeja, pieni kokonaisabundanssi/-biomassa profundaalipohjaeläimet vähemmän lajeja, korkea kokonaisabundanssi/-biomassa Lajikoostumus vaihtelee suuresti vesistöjen välillä riippuu mm. ravinne- ja happipitoisuudesta rehevöitynyt vähän lajeja, korkea kokonaisbiomassa karu enemmän lajeja, pieni kokonaisbiomassa Litoraalipohjaeläimet +/- samat pääryhmät kuin profundaali-, joki- ja puronäytteissä, mutta eri lajeja Enemmän lajeja kuin profundaalissa, mutta yleensä pienemmät yksilömäärät Elävät pääosin kivikkopohjilla, vesikasvien lehdillä ja juurakoissa tai kaivautuneena sedimenttiin Syövät pääosin levää (kaapijat) ja kuollutta kasviainesta eli detritusta (pilkkojat), myös petoja Tyypilliset pääryhmät: Sudenkorennot (Odonata) Päivänkorennot (Ephemeroptera) Vesiperhoset (Trichoptera) Kaksisiipiset (Diptera) Nilviäiset (Mollusca) Kovakuoriaiset (Coleoptera) Juotikkaat (Hirundinae)

5 Profundaalipohjaeläimet Elävät pohjan sedimentin päällä/sisällä Vähän lajeja, mutta korkeat yksilömäärät (kokonaisabundanssi) Ravintona pohjalle laskeutuva eloperäinen aines Tyypillisiä ryhmiä: Surviaissääsket (Chironomidae) Harvasukamadot (Oligochaeta) Sulkahyttyset (Chaoboridae), lähinnä vapaassa vedessä PLANKTON: käsitteitä PLANKTON = keijuva eliöstö, keijusto kasviplankton (phytoplankton) eläinplankton (zooplankton) TRIPTON = kuollut hiukkasmateriaali SESTON = elävä plankton + tripton HOLOPLANKTON = koko elinaika planktisena MEROPLANKTON = jossain elämänvaiheessa planktisena (esim. simpukoiden toukat) PSEUDOPLANKTON = satunnaisesti planktonissa tavattavat eliöt (esim. surviaissääsken toukat, vesipunkit) Miksi pohjaeläimiä tutkitaan? Elävät kaikissa vesistöissä, helppo kerätä ja tunnistaa Isot erot lajien ekologiassa herkkiä monille ympäristömuutoksille hyviä indikaattorilajeja kertovat vesistön pidemmän aikavälin tilasta kuin hetkellinen vesinäyte Lyhyehkö elinkerto mahd. tarkastella monta sukupolvea muutosten havaitseminen Matalaan happipitoisuuteen sopeutunut surviaissääskilaji ph-muutoksille herkkiä päivänkorentoja ELÄINPLANKTON Ekologiaa 1/3 pieniä - koko usein < 5 mm keijunta = passiivista ajelehtimista vesimassassa keijuntaa edistäviä ominaisuuksia esim. tiheys, öljypisarat, hyytelövaipat, muoto, sukaset, liikehdintä, siimat, kaasurakkulat veden virtaukset turbulenttiset virtaukset konvektiovirtaukset esiintyvät kaikenlaisissa vesissä eläinplanktonin määrään ja lajistoon vaikuttavia tekijöitä: fysikaaliset tekijät lämpötila, valo, veden väri kemialliset tekijät happi, ph, ravinteet, raskasmetallit ravinnon määrä ja laatu predaatio

6 ELÄINPLANKTON Ekologiaa 2/3 MIKROBISILMUKKA tärkeä väliporras vesiekosysteemien ravintoverkossa nopea lisääntymiskyky sijainti ravintoketjun alussa mikrobisilmukka ravinnonottotavat: passiiviset (suodattajat) vs. aktiiviset detrivorit, herbivorit, pedot, loiset lisääntyminen suvullista tai suvutonta TOP DOWN - säätely KOKOSELEKTIIVISYYS suuri eläinplanktoniin kohdistuva predaatiopaine = small planktivore without a piscivore large planktivore vähän eläinplanktonia (pieniä yksilöitä; kokoselektiivisyys) paljon kasviplanktonia (suuria yksilöitä; kokoselektiivisyys) vs. alhainen predaatiopaine = piscivore present

7 ELÄINPLANKTON Ekologiaa 3/3 Eläinplanktonin esiintyminen ei ole tasaista vedessä vertikaalinen ja horisontaalinen jakaantuminen VERTIKAALIVAELLUS = esiintymissyvyys vaihtelee vuorokauden ajan mukaan yövaellus päivävaellus Vertikaalivaellusta selittäviä hypoteeseja: Predaatiohypoteesi = vähentää saalistuspainetta Kilpailuhypoteesi = erilaistaa kilpailijoiden ekolokeroita Ravintoon liittyvät hypoteesit = yöllä levien laatu ravintona parhaimmillaan Fotoprotektiohypoteesi = UV-säteilyltä suojautuminen Lämpötilakerrostuneisuus -hypoteesi = edullista ruokailla lämpimässä pintavedessä Itsesäätelyhypoteesi = lisääntymisnopeuden kontrollointi ympäristön kantokyvyn mukaiseksi ELÄINPLANKTON: sukupuu PROTOZOA - alkueläimet ASCHELMINTHES lieriömadot ROTIFERA rataseläimet erittäin heterogeeninen ryhmä tunnetaan noin lajia ELÄIN- KUNTA ARTHROPODA niveljalkaiset BRANCHIOPODA kidusjalkaiset tavallisesti yksisoluisia, vain soluelimiä voivat muodostaa kolonioita ELIÖKUNTA PROTOZOA alkueläimet CRUSTACEA äyriäiset COPEPODA hankajalkaiset CALANOIDA CYCLOPOIDA CLADOCERA vesikirput kolme ryhmää: siimaeliöt (flagellates) ripsieliöt (ciliates) juurijalkaiset (rhizopoda) ravinto: bakteerit, levät, detritus, muut alkueläimet Vorticella sp. HARPACTICOIDA Lisääntyminen: suvuton / suvullinen (= konjugaatio)

8 ROTIFERA - rataseläimet noin lajia, valtaosa sisävesissä koko 40 m-3mm esiintyvät yksittäin / ryhmissä vertikaalivaellus erikoistuneita soluja ekologisesti monimuotoinen ryhmä: herbivoreja bakterivoreja petoja Asplanchna sp. ROTIFERA lisääntyminen ja elinkierto somaattinen partenogeneesi haploidit sukusolut CLADOCERA - vesikirput tunnetaan Suomessa noin lajia, useimmat sisävesissä valtaosa herbivoreja, osa petoja tärkeä ravintokohde monille kaloille ja selkärangattomille syklomorfoosi osalla lajeista vertikaalivaellus SYKLOMORFOOSI CLADOCERA lisääntyminen ja elinkierto partenogeneesi syngamy = suvullinen lisääntyminen Ei muodonvaihdosta! (exp. Leptodora kindti)

9 COPEPODA - hankajalkaiset Suomessa 24 lajia 14 makeassa, 12 murtovedessä tärkeä ravintokohde monille kaloille ja selkärangattomille pääosin herbivoreja / petoja vertikaalivaellus kolme lahkoa: - Calanoida l. keijuhankajalkaiset - Cyclopoida l. kyklooppihankajalkaiset - Harpacticoida l. ryömijähankajalkaiset COPEPODA lisääntyminen ja elinkierto EI partenogeneettistä lisääntymistä koiraan siittiöt siirtyvät naaraan siittiösäiliöön hedelmöitys (pian parittelun jälkeen tai vasta viikkojen kuluttua) muodonvaihdos: ~11 toukkavaihetta (= 6 naupliusastetta, 5-6 kopepodiittiastetta) a) nauplius b) kopepodiitti c) Calanoida (aik.) d) Cyclopoida (aik.) e) Harpacticoida (aik.) Pohjaeläinnäytteenotto seisovissa vesissä Järvet ja lammet pohjaeläimet ja eläinplankton NÄYTTEENOTTO 1) Kvantitatiivinen ( määrällinen ) - lajimäärä + runsaudet & tiheydet suhteessa pintaalaan/tilavuuteen - esim. Ekman-Birge -noudin pehmeille pohjille 2) Semi-kvantitatiivinen - lajimäärä + arvio runsauksista & tiheyksistä - potkuhaavi (esim. 4 näytettä x 30 sekuntia/näyte) 3) Kvalitatiivinen ( laadullinen ) - lajimäärä - potkuhaavi + muut menetelmät

10 Pohjaeläinnäytteen käsittely Kestävöinti mahd. pian näytteenoton jälkeen Denaturoitu etanoli Pakastaminen Laboratoriossa Eliöiden poiminta muun materiaalin joukosta Poimitun näytteen säilöntä (etax) Mikroskopointi Tunnistaminen Yksilöiden laskeminen Käsitellyn näytteen säilöntä (etax) Eläinplanktonin näytteenotto Huomioitavaa: planktoneläinten esiintyminen vedessä voimakkaasti laikuttaista tihentymien sijainti muuttuu nopeasti vuorokaudenajan, virtausten jne. mukaan = hälyä, joka on pyrittävä poistamaan RATKAISU: paikan sisäinen replikointi useita näytepisteitä tutkimuskysymys vaikuttaa miten ja miltä syvyydeltä näytteet otetaan yleensä keskeltä vesialuetta tai ainakin riittävän kaukaa rantaalueesta näytteenottosyvyys: a) erillisnäytteet eri syvyyksiltä (esim. epi- vs. hypolimnion) b) kokoomanäyte koko vesipatsaasta Eläinplanktonin näytteenotto 1) Kvantitatiivinen ( määrällinen ) vesinäytteet halutussa syvyydessä sulkeutuvalla putkinostimella esim. Limnos, Ruttner, Sormunen lajisto, tiheys, biomassa Yleensä koko pystysuuntainen vesipatsas vs. yksi näyte halutulta syvyydeltä / erilliset päällys- ja alusveden näytteet 2) Kvalitatiivinen ( laadullinen ) näytteenotto planktonhaavilla (silmäkoko m) konsentroitu näyte pienikokoisin plankton puuttuu haavi lasketaan halutulle syvyydelle näyte otetaan ylöspäin olevasta vesikerroksesta saadaan käsitys lajistosta, mutta ei pystytä laskemaan esim. tarkkaa tiheyttä Eläinplanktonnäytteen käsittely puhtaat näytteenottovälineet ml:n pullot, ravisteluvara tarvittavat tiedot pullon etikettiin: aika, paikka, syvyys, säätila kuljetus pimeässä ja viileässä tarvittaessa näytteen kestävöinti: hapan/emäksinen Lugol, formaliini, 70 % etanoli tappavat eläimet ja lisäävät niiden painoa, mikä edistää eläinten laskeutumista näytteen pohjalle MIKROSKOPOINTI tunnistus, laskenta (ja mittaus) käänteismikroskoopin avulla jos eläimiä runsaasti tehdään ositus laskentaa varten lajit/lajimäärä suhteessa tiettyyn vesimäärään tiheys/biomassa tilavuusyksikkönä