Vesirutto Littoistenjärvessä kolmen vuosikymmenen opetuksia Jouko Sarvala Turun yliopiston biologian laitos

Transkriptio

1 Vesirutto Littoistenjärvessä kolmen vuosikymmenen opetuksia Jouko Sarvala Turun yliopiston biologian laitos Vesistökunnostusverkoston seminaari Teemaryhmä 1: Järvien uposkasviongelmat ratkaistavissa vai ei?

2 Uposkasveista on viime vuosina tullut ongelma monissa vesistöissä Kanadanvesirutto (Elodea canadensis) on yksi pahamaineisimpia tulokkaita Tuotiin Helsingin yliopiston kasvitieteelliseen puutarhaan vuonna 1884, levisi ja vakiintui nopeasti eteläiseen osaan maata Viime vuosina alue taas laajentunut - uusin aluevaltaus Koillismaan järvet vuodesta 1999 alkaen

3 Tuulen rantaan ajamaa vesiruttoa Kuusamon Pikku Porontimajärvessä Kuva: Jouko Sarvala

4

5 Vesiruton ominaispiirteitä Rentovartinen uposkasvi Heikot juuret, voi kasvaa myös vapaasti kelluvana Meillä vain emikasveja, lisääntyy versonpaloista Talvehtii vihreänä ja yhteyttämisvalmiina Voi kasvaa ainakin parimetriseksi Kukkaversot nousevat veden pinnalle Viihtyy pehmeillä pohjilla järvissä tai hitaasti virtaavissa vesissä 1-4 m:n syvyydellä Suosii neutraaleja tai emäksisiä olosuhteita Tiheät kasvustot haittaavat muita kasveja ja vesien kaikkea käyttöä ja muuttavat koko ekosysteemiä

6 Kaarinan ja Liedon rajalla sijaitseva Littoistenjärvi tarjoaa kiinnostavaa tietoa vesiruton esiintymisestä järven uposkasvillisuutta on seurattu lähes 30 vuoden ajan, ja järven ekosysteemistä on monipuoliset tiedot vielä pitemmältä ajalta Kuva: Jouko Sarvala

7 Littoistenjärven uposkasvien biomassaa on tutkittu vuosittain kymmeneltä rantalinjalta ja kymmenestä ulappapisteestä sukeltamalla Lisäksi vesikemia, kasvi- ja eläinplankton 1-2 viikon välein; koekalastus vuosittain, pohjaeläimet muutaman vuoden välein Rantalinjat (I-X), ulappapisteet (1-10) ja harauslinjat (A-E) Littoistenjärvessä.

8 Littoistenjärven yleispiirteet 1 pinta-ala 150 ha valuma-alue 3 km 2 suurin syvyys 3 m keskisyvyys 2,2 m rantaviivaa 6 km veden viipymä 1,8 v vedenottovesistö paljon tutkimustietoa: Wahlberg 1913 Rautanen ym Sarvala & Perttula 1994 Sarvala ym. 1996, 1997, 1998, 2000, 2002, 2009 Sarvala 2005, 2013

9 Littoistenjärven yleispiirteet 2 vedenlaatumuuttujien kesäkeskiarvot ( ) kertovat vähintään mesotrofisesta järvestä: kokonaisfosfori mg m -3 kokonaistyppi mg m -3 klorofylli 4-70 mg m -3 kasviplanktonbiomassa 0,6-10,8 g m -3 äyriäisplanktonin biomassa mgc m -3 kalabiomassa kg ha -1 Vedenlaadun vaihteluväli on huikea Kuvat: Kristiina Vuorio ja Jouko Sarvala

10 Littoistenjärven vesikasvillisuus pysyi jokseenkin samanlaisena 1900-luvun alusta 1980-luvulle saakka Kuva: Jouko Sarvala

11 Vesirutto ilmaantui järveen 1960-luvulla mutta runsastui vasta 1980-luvulla: se valtasi koko järven ensi kertaa 1986 Kuva: Jouko Sarvala

12 Vesiruton määrä vaihteli voimakkaasti 5-7 vuoden jaksoissa, ja kannan romahtaessa versoja ajautui tonneittain rannoille Massaesiintymiä on ollut tähän mennessä , ja ) Kuva: Jouko Sarvala

13 Välivuosina vesi oli kirkasta ja ravinteita vedessä vähän. Tiheät kasvustot haittasivat virkistyskäyttöä, ja lisäksi uposkasvien kannanromahdusten yhteydessä fosforitaso nousi ja kasviplanktonin massaesiintymiä kehittyi. Vesiruton massaesiintymät aiheuttivat myös happivajetta jään alla talvella. Happikato vältettiin ilmastuksella, mutta tämä myös helpotti vesiruton talvehtimista ja kärjisti uposkasviongelmaa.

14 Vesiruton kannanvaihtelun tahdissa Littoistenjärvi oli vuoroin kirkas ja hyväkuntoinen... Kuva: Jouko Sarvala

15 ...vuoroin samea ja rehevä, joskus jopa todellista leväpuuroa! Kuva: Jouko Sarvala

16 Muutokset olivat nopeita: vesiruton toisen kannanromahduksen jälkeen kesällä 1992 järvi oli hyvin samea Kuva Littoistenjärven säännöstely-yhtiö 16

17 Mutta jo seuraavan talven jälkeen vesi oli kirkasta, näkösyvyys pohjaan asti melkein koko järvessä Kuva: Ilmo Sivuranta 17

18 Uposkasvien biomassa (kuivamassa-g m -2 ) Elokuun ph Seurannan aikana on koettu kolme uposkasvien biomassahuippua (1986, 1991 ja 1998). Huippuvuosia on seurannut vähintään kolmen vuoden pituinen jakso, jolloin vesiruttoa on ollut vähän Elodea Ceratophyllum Muut uposkasvit Elokuun ph Vuosi

19 Elodea hallitsee järven fosforitasetta (kg P) Ulkoinen kuormitus maalta ja ilmasta (a -1 ) 118 Fosforivarasto vedessä talvella kesällä Fosforivarasto kaloissa 115 Fosforivarasto Elodeassa (100-) Sedimentin ylin 5 cm, helppoliukoinen P 3225 Lähde: Sarvala 2005, 2013

20 Littoistenjärvessä vesiruttoon oli huippubiomassan aikaan sitoutuneena kertainen määrä fosforia veden varastoon tai vuotuiseen ulkoiseen kuormitukseen verrattuna Kannan romahdusvaiheessa veteen vapautui suuria määriä fosforia, joka oli alkuaan peräisin pohjaliejusta

21 Elokuun ph Vesiruton biomassahuiput oli tunnistettavissa veden ph:n luonteenomaisesta kehityksestä Uposkasvien biomassa (kuivamassa-g m -2 ) Elodea Ceratophyllum Muut uposkasvit Elokuun ph Vuosi

22 ph Kun uposkasveja oli vähän, Littoistenjärven ph pysyi alhaisena. Uposkasvien lisääntyessä ph nousi vähitellen hyvin korkeaksi (jopa >10). 10 Elodean kannanromahdus Elodea-romahdus Year

23 Korkea ph vaikuttaa moneen asiaan hyvin tiheän kasvillisuuden joukossa on päivisin korkea ph ja happea ylikyllästeisyyteen saakka, mutta yöllä ph laskee ja happi saattaa kulua pohjan pinnasta loppuun, jolloin fosforia pääsee veteen kun ph ylittää noin 9, fosforia alkaa liueta pohjaliejusta myös hapekkaissa oloissa, ja seurauksena voi olla syanobakteerikukintoja voimakkaasti heilahtelevat ympäristöolot haittaavat monia eläimiä, etenkin äyriäisiä ja kaloja.

24 Total phosphorus (mg m -3 ) Fosforitaso nousi sekä vesiruton romahdusten yhteydessä että myös huippubiomassan aikaan Littoistenjärvi Elodea ottaa fosforia myös vedestä kilpaillen siten suoraan kasviplanktonin kanssa Kirkkaan veden kausina epifyytit voimistavat ravinnekilpailua entisestään Year 24

25 Total nitrogen (mg m -3 ) Kokonaistypen pitoisuudet seurasivat typpeä sitovien syanobakteerien määrää Littoistenjärvi Year 25

26 Ei siis ole ihme, että vesiruton kannanvaihtelu näkyy veden ravinteisuudessa ja klorofyllissa ja koko ekosysteemissä Uposkasvien biomassa (kuivamassa-g m -2 ) Klorofylli ja fosfori (mg m -3 ) Vesirutto Karvalehti Muut uposkasvit Klorofylli Kokonaisfosfori Vuosi

27 Biomass (g m -3 fresh mass) Biomass (g m -3 fresh mass) Syanobakteerikukintoja oli vesiruton romahdusvuosina mutta myös huippuvuosina Cyanophyceae Chlorophyceae- ja Euglenophyceaelevät olivat runsaita vesiruton romahdusvuosina Year Chlorophyceae Year 27

28 Biomass (mg C m -3 ) Biomass (mg C m -3 ) Biomass (mg C m -3 ) 150 Herbivorous Calanoida Mainly Eudiaptomus graciloides Vesiruton kannanvaihtelu vaikutti myös eläinplanktoniin Keijuhankajalkaiset jokseenkin puuttuivat samean veden vuosina. Kyklooppiäyriäisiä ja pieniä vesikirppuja oli paljon vesiruton romahdusvuosina Year Predatory Cyclopoida Year Small Cladocera Mainly Mesocyclops leuckarti Mainly Bosmina longirostris, Chydorus sphaericus Year

29 Fresh biomass (g m -2 ) Pohjaeläimistö taantui vesiruttokaudella pohjan happiolojen heikennyttyä. Myöhemmin 2000-luvulla vaikutti myös pohjaeläimiä syövän kalaston (lahna, kiiski) vahvistuminen. Macrozoobenthos Year 29

30 Kaloista särki hyötyi uposkasvien runsaudesta ( ), mutta ahven taantui. Hauki pysyi runsaana. Vesilinnut runsastuivat vesiruton huippuvuosina. CPUE (g gillnet night -1 ) Roach Perch Pike Bream Others 0 Sarvala Year

31 Vesirutto-ongelmaan tartuttiin - vedenottovesistöä oli hoidettava! Uposkasvien mekaanista poistoa kokeiltiin Littoistenjärvessä 1990-luvulla useana vuonna Poistomäärät olivat huomattavia, tonnia vuodessa Tästä toiminnasta oli kuitenkin luovuttava, koska poisto kiihdytti jäljelle jäävien kasvien kasvua. 31

32 Aluksi paikalliset asukkaat keräsivät vesiruttoa kasoihin pois kuljetettavaksi. Myöhemmin käytettiin uposkasvien poistoon varta vasten suunniteltua keräävää niittokonetta (RS Harvester) Kuva Reijo Talvitie

33 RS Harvester työssä Littoistenjärvellä Valokuvat: Jouko Sarvala

34 Plant biomass (dry mass g m -2 ) Edes >50 %:n poisto ei estänyt vesiruttoa runsastumasta silloin kun populaatio oli kasvuvaiheessa kiihtynyt kasvu kompensoi poistot jo saman kesän aikana Submerged plant biomass Removed biomass Year 34

35 Kasvunopeus (vrk -1 ) Vesiruton kasvunopeus kesän aikana on kääntäen verrannollinen kasvustojen tiheyteen keväällä. Kasvu käytännössä pysähtyy, kun vesiruton kuivabiomassa ylittää g m Regressio Sarvala Alkubiomassa (kuiva-g m -2 )

36 Yllätysratkaisu ongelma ohi toistaiseksi Littoistenjärvessä uposkasviongelmasta päästiin vedenoton päätyttyä. Talven happikato romahdutti vesiruton, joka on siitä lähtien pysynyt niukkana, kun keskivedenkorkeus nousi ja vesi jäi sameaksi. Jääpeitteisenä kautena pohjan lähelle syntyy kuitenkin happivajetta, joka huonontaa sedimentin kuntoa, ja sisäinen kuormitus on voimistunut Vesirutto-ongelman tilalle onkin saatu samea vesi ja jatkuvat syanobakteerikukinnat

37 Kokonaisfosfori (mg m -3 ) Järven kehitys näkyy hyvin veden fosforitason pitkäaikaisista muutoksista Vuosi

38 Kokonaisfosfori / Klorofylli (mg m-3) Veden fosforitaso on noussut jyrkästi vesiruttokauden jälkeen ja vastaavasti veden laatu on huonontunut (klorofyllitaso noussut) Kokonaisfosfori Klorofylli Ennustettu fosforitaso Vuosi

39 Kokonaisfosfori / Klorofylli (mg m-3) Näkösyvyys (m) Klorofyllin noustessa näkösyvyys on heikentynyt, alimmillaan jopa 25 cm:iin, kesän keskiarvonakin 40 cm:iin 120 Kokonaisfosfori Näkösyvyys Vuosi

40 Pohjan perustuotanto (% koko järven tuotannosta) Ilmiö ei ole uusi: pohjakasvien ja kasviplanktonin tuotannot ovat matalissa järvissä käänteisessä suhteessa Kansainvälinen järviaineisto Kalff 2002 (aineisto Vadeboncoeur & Vander Zanden) Kasviplanktontuotanto (g C m -2 a -1 )

41 Klorofylli (mg m -3 ) Klorofylli-fosforisuhde osoittaa miten ratkaisevasti vesiruton kannanvaihtelu Klorofylli vaikutti vs. koko fosfori ekosysteemin toimintaan Pienet vesikirput Isot vesikirput Littoistenjärvi Uposkasvien romahdusvuodet Vuodet ennen vesiruttoa ja ilmastusta 2 1 Uposkasvihuippujen välisiä vuosia Kokonaisfosfori (mg m -3 )

42 Opetus: uposkasvien esiintymistä on vaikea säädellä Uposkasvien mekaaninen poisto oli kustannuksiltaan kohtuullinen, mutta kokemukset tuloksista olivat yksiselitteisen kielteiset Vesiruton ja karvalehden tyyppisten kasvien kannanvaihteluun ei kyetä mainittavasti vaikuttamaan millään niitto- tai keräyslaitteistoilla Kasvimassan poisto vain kiihdyttää jäljelle jäävän biomassan kasvunopeutta ja edistää kasvien leviämistä vesistössä (kasvu jatkuu pienistäkin versonpätkistä) Mekaaninen poisto tulee kysymykseen vain paikallisesti esimerkiksi uimarantojen avaamiseksi

43 Uposkasvien poisto voi olla toivottavaa järven virkistyskäytön kannalta, mutta veden laadun kannalta se voi olla haitallista Kohtuullinen määrä uposkasveja kirkastaa veden, mutta liiallinen kasvillisuus heikentää vedenlaatua ja nopeuttaa vesistön umpeenkasvua Kirkas vesi puolestaan on uposkasvien menestymisen edellytys vähänkin syvemmillä alueilla Uposkasvien runsastuminen luo siten itseään vahvistavan kehän (kirkas vesi enemmän uposkasveja kirkkaampi vesi) Kirkkaan veden olosuhteissa uposkasvit lopulta täyttävät matalat alueet kokonaan Massaesiintymiä seuraa kuitenkin väistämättä kannan romahdus, ja kasvillisuuden kehitys matalissa järvissä on yleisesti jaksottaista

44 Littoistenjärven kokemukset pähkinänkuoressa Kohtuullinen uposkasvien määrä pitää veden laadun erinomaisena Liiallinen uposkasvien määrä nostaa ph:n erittäin korkeaksi, fosforia liukenee pohjaliejusta veteen, ja syanobakteerikukintojen todennäköisyys kasvaa; pohjaeläimistö, äyriäisplankton ja kalasto kärsivät Vesiruton ajoittaiset kannanromahdukset nostavat myös fosforitason korkeaksi ja johtavat kasviplanktonin massaesiintymiin - vaikutukset heijastuvat koko ekosysteemiin Toisaalta uposkasvien häviäminen johtaa sameaan, kasviplanktonvaltaiseen tilaan

45 Entä hoitomahdollisuudet? Mekaaninen poisto laajassa mitassa ei hyödytä Lyhyet jäätalvet ja mahdollinen talvinen ilmastus edistävät vesiruton massaesiintymien kehitystä Ilmastuksen rytmityksellä ehkä mahdollista ainakin lieventää tätä ongelmaa SUMMA SUMMARUM: Vesiruton kanssa on vain opittava elämään 45

46 Littoistenjärvi ongelmistaan huolimatta yhä luonnonhelmi urbaanin ympäristön laidalla Valokuva: Jouko Sarvala Kuva: Jouko Sarvala