Kasviplankton sisävesien ekologisen tilan arvioinnissa ja seurannassa

Transkriptio

1 KasPer-koulutus Tvärminnen eläintiet. asema Marko Järvinen Luento 1 ( ) Johdanto Kasviplankton sisävesien ekologisen tilan arvioinnissa ja seurannassa kasviplankton, säätelytekijät, rooli vesiekosysteemissä käyttö indikaattorina ja ekologisen tilan arvioinnissa kasviplanktonseurannat Marko Järvinen SYKE Vesikeskus, Sisävesiyksikkö J-kylän toimipaikka Kuva: M. Niemelä/SYKE 1

2 Kasviplankton 1-soluisia, yksittäin/yhdyskuntina eläviä alkeellisia leviä; µm mm yhteistä: yhteyttämiskyky, hapen tuottaminen, klorofylli-a monet miksotrofeja; yhteyttämisen lisäksi heterotrofista ravinnonkäyttöä vesiekosysteemin tuotannon perusta; kasvua säätelevät valo ja ravinteet; sukkessio; ajallinen ja alueellinen vaihtelu; toiminnalliset ryhmät lyhyt elinkierto; aikainen vaste ympäristömuutokseen (myös ekosysteemin toipumisvaiheessa) Brönmark & Hansson 1998, The limnology of lakes and ponds

3 Kasviplankton - säätelytekijät Precipitation Air temperature Irradiance Wind Water runoff DOC runoff VPD painetekijä Water Residence time DOC Lake environment Mixing Ice F Light S Nutrient runoff N P Si Water tº ph G Viral parasites Zooplankton Nõges P., et al. Fig The. main The mechanisms impact involved of variations in mediating in the the climatic climate responses on of phytoplankton. seasonal The dynamics elimination mechanisms of phytoplankton. are indicated by In: D.G. George (ed.), block arrows: F flushing by extensive water exchange, S sedimentation in a stagnant water column, G grazing by zooplankton, P The Impact of Climate Change on European Lakes. Aquatic Ecology Series 4, DOI / _14, Springer. parasitism (P not visible!). N = nitrogen, P = phosphorus (Note P = parasitism), Si = Silicate pp

4 Kasviplanktonin vuodenaikaisuus - säätelytekijöiden merkitys vaihtelee -> huomioitava kpl-muuttujissa (ajanjakso) Brönmark & Hansson 1998, The limnology of lakes and ponds

5 Kasviplankton järvien tilan ilmentäjänä Valokuva: M. Järvinen

6 Hyvä tilaindikaattori/muuttuja - pieni mittausvirhe suhteessa rehevöitymissignaaliin - ymmärrys muuttujan vaihtelusta ja sen aiheuttajista -> mittausvirheen minimointi Kasviplankton keskeinen laatutekijä ekologisen tilan arvioinnissa; osoittaa aikaista muutosta veden laadussa: - nopea lisääntyminen (nopea vaste ympäristöpaineille) - suora herkkyys fysikaalisille ja kemiallisille ympäristötekijöille - suuri lajidiversiteetti ja toiminnalliset tyypit, joilla selvästi erilainen vaste ympäristömuutoksille - näytteenotto yksinkertaista, nopeaa ja edullista -> kasviplankton VPD seurannan kaikissa pintavesikategorioissa: muuttujat: kasviplanktonin määrä, lajikoostumus, ja kukintojen esiintymistiheys ja intensiteetti -> VPD edellyttää epävarmuuden tuntemisen tilamuuttujissa 6

7 VPD-luokkakriteerit kuvaus järvikasviplanktonille erinomainen, hyvä, tyydyttävä, välttävä ja huono tila N-GIG 2012, Milestone 6 report 7

8 R.Jokipii/Syke Euroopassa VPD-työssä käytössä monia järvien kasviplanktonmuuttujia parhaat * (vs. kok-p) * * * 8

9 kasviplanktonin biomassa Rehevyyspaine: kasviplanktonin biomassa vs. kok-p Vollenweider & Janus 1981 P pitoisuus

10 Järvien kasviplanktonin biomassa ja lajisto (Suomen järvet, Lepistö 1999) happamat järvet: panssarilevät yleisiä, piilevät puuttuvat karut järvet: edustajia kaikista ryhmistä, kultalevät yleisiä rehevät järvet: sini-, silmä- ja piilevät runsaita humusjärvet: nielulevät yleisiä Kuvat: Reija Jokipii/SYKE Lepistö 1999, Monogr. Boreal Env. Res. 16 Lepistö 2000

11 Ruotsin järvet (Eva Willén 2007) Kasviplanktonmuuttujien tarkastelua vasten painetekijöitä Willén, E. 2007, Rapport 5/2007, Institutionen för Miljöanalys (SLU)

12 Rehevyyspaine: kasviplankton vs. ravinteisuus, Ruotsin järvet (ravinnepitoisuus kasvaa -->) Willén, E. 2007, Rapport 5/2007, Institutionen för Miljöanalys

13 Rebecca (EU) Järvikasviplankton (FI, SE, NO, UK, IE) Kultalevät ei Uroglena ei Synura Kirkasvetiset EUR-järvet - veden väri <30 mg Pt/l - alkaliniteetti <0.2 mekv/l - syvyys 3-15 m (2b >15m) - korkeus <200m ( m) Piilevät Pennales -lahko vaste ei ole lineaarinen; kynnysarvo Sinilevät ei Chroococcales Ptacnik ym (Aquat. Ecol 42) klorofylli-a (µg/l) / kok-fosfori

14 Happamoitumispaine Kasviplankton lajirunsaus vs. ph diversiteetti-indeksit: lajirunsaus vähenee, kun ph alenee Willén, E. 2007, Rapport 5/2007, Institutionen för Miljöanalys (SLU)

15 Kasviplankton lajisto vs. happamuus ph indikaattorit (myös kaivosvesien kuormitus) Willén, E. 2007, Rapport 5/2007, Institutionen för Miljöanalys (SLU)

16 indifferentit lajit Dino cre 13/1 Dino bor 12/2 Dino sue 9/1 Meri war 9/1 Anab lem 8/0 Keph bor 7/1 Keph ova 7/1 Peri umb 6/1 Keph sku 5/0 Quad pfi 5/0 Chry pla 5/1 Keph cup 4/0 Bicosoez 0/3 Stepdisz 0/3 Au gr;an 0/2 Clos gra 0/2 Micr plu 0/2 Nitz aci 0/2 Rhiz eri 0/2 Scen arm 0/2 Koostumus indikaattorilajit alustavaa tarkastelua 2000-luvun alussa Snow ato 15/8 Mono dyb 14/9 Rhodomoz 14/9 Uroglenz 14/8 Aste for 13/9 Cryptomz (26 µm) 13/9 Polytomz 13/9 Tabe flo 13/9 Woro nae 13/9 Apha min 13/8 Botr ter 13/5 Suuret vähähumuksiset järvet (SVh), Suomi, heinäkuu 2002 data, n=55) Lepistö ym. 2004, Limnologica 34

17 Koostumusindeksit: PTI Phytoplankton Trophic Index (Phillips et al. 2013, Hydrobiologia), perustana 1795 EU-järven kpl-data (kesä), vs. TP 17

18 Järvikasviplanktonseuranta Suositukset näytteenottoajankohdista Intensiivikohteet A) 6-9 krt/v - touko-15, kesä-20, heinä-10, heinä-31, elo-20, syys-5 (± 3-pv) B) 3-4 tkrt/v - kesä-20, heinä-31, elo-20, syys-5 (± 3 pv) Vuosittain (R1) 1x/v: elo-20 (± 3-pv) 2x/v: heinä-31, elo-20 (± 3 pv) Rotaatio (R2-R6) joka vuosi Kuvat: Reija Jokipii/SYKE 18

19 WISER ajallinen vaihtelu: merkitys näytteenotolle linear-mixed effects models, Carvalho et al (Hydrobiologia 704) 19

20 Kuvat: Reija Jokipii, Maija Niemelä/SYKE 20