Vesijärven koneellisen sekoittamisen vaikutus jäänalaiseen yhteyttävään pikoplanktoniin

Transkriptio

1 Vesijärven koneellisen sekoittamisen vaikutus jäänalaiseen yhteyttävään pikoplanktoniin Pauliina Salmi & Kalevi Salonen 31st Congress of SIL, Kapkaupunki, Etelä-Afrikka, Mukailtu suomeksi

2 Tavoitteet Päähanke Tutkitaan voidaanko talven aikaisella veden keinotekoisella sekoitushapetuksella vähentää Vesijärven tuotantoa Tämä osatutkimus Tutkitaan sekoitushapetuksen vaikutuksia 1) yhteyttävän pikoplanktonin tiheyteen, 2) yhteisön rakenteeseen, 3) biomassaan ja 4) pystyjakaumaan

3 Vesijärvi LAHTI Keskisyvyys 6 m Pituus km Pinta-ala 18 km 2 Valuma-alue km 2 -Jääpeite 4-6 kk Näytteet otettiin Enonselän (26 km 2 ) syvimmältä kohdalta ( 31 m) - Lahden jätevesien purkualueena vuoteen 197

4 Enonselän koneellinen sekoitus talvella 21 7 sekoitinta, á 2. kw Näytteenottokohta Sekoituksen periaate: Pumppu Putki

5 Koneellisen sekoituksen vaikutus Enonselän lämpötilaan Lämpötila ( o C) Lämpötila ( o C) Joulu Joulu Tammi Tammi Helmi Helmi Maalis Maalis Huhti Huhti jäidenlähtö jäidenlähtö 29 ei sekoitusta - Pinnan ja pohjan välinen lämpötilaero suuri - Syvällä hapen loppuminen johti kemialliseen kerrostuneisuuteen, mikä esti jään alaisen konvektiosekoittumisen 2 m syvemmälle ennen jäiden lähtöä 21 sekoitus käynnissä - Pinnan ja pohjan välinen lämpötilaero huomattavasti pienempi - Kemiallista kerrostuneisuutta ei kehittynyt ->Konvektiosekoittumisen etenemiselle otolliset olosuhteet Lämpötilat rekisteröity Starmon Mini mittareilla

6 Lankiluodon syvänteen happipitoisuuden kehitys kevättalvella 29 ja Happipitoisuus (g m -3 ) Happipitoisuus (g m -3 ) Syvyys (m) Syvyys (m) Happi loppui syvältä - Happipitoisuuden muutokset heijastelivat konvektiosekoittumisen etenemistä ja kasvavaa perustuotantoa - Koko vesipatsas pysyi hapellisena pohjaan saakka

7 Happipitoisuuden kehitys Tiirismaan ja Kilpiäistenpohjan välisellä alueella Sekoituksen vaikutus näkyi varsin tasaisesti koko Enonselän alueella Syvyys Depth (m) Syvyys Depth (m) Oxygen Happipitoisuus concentration(g (mg mm -3 ) -3 )

8 Lankiluodon kokonaisravinteet ja happi Kokonaistyppi (mg m -3 ) Happipitoisuus (g m -3 ) 3 m N P 1 m 29-3 m Tammi Helmi Maalis Huhti jäidenlähtö Kokonaisfosfori (mg m -3 ) 29 - Hapen loputtua syvän veden kokonaisravinnepitoisuudet kohosivat voimakkaasti - Ylempien vesikerrosten pitoisuudet pysyivät alhaisina Kokonaistyppi (mg m -3 ) Happipitoisuus (g m -3 ) 3 m Tammi Helmi Maalis Huhti jäidenlähtö Kokonaisfosfori (mg m -3 ) 21 - Happipitoisuus pysyi korkeana jäiden sulamiseen saakka - Syvän veden kokonaistyppi ja kokonaisfosfori olivat vain and 1 % vuoden 29 arvoista - Ravinnepitoisuudet samanlaisia läpi koko vesipatsaan - Pitoisuudet samalla tasolla kuin 29 ennen hapettomuutta Ravinnetiedot SYKEn tietokannasta

9 Lankiluodon epäorgaaniset ravinteet ja happi Happipitoisuus (g m -3 ) 3 m NH 4+ N 3- P 4+ 1m 29-3 m Tammi Helmi Maalis Huhti Jäidenlähtö Ammonium- ja nitraattityppi sekä fosfaattifosforipitoisuudet (mg m -3 ) 29 Hapettomissa oloissa ammonium- ja fosfaattipitoisuudet moninkertaistuivat Vesipatsaan pintaosissakin ravinteita oli levien saatavilla (ammoniumtyppi ja fosfaattifosfori 12 mg m -3 ) Happipitoisuus (g m -3 ) 3 m Tammi Helmi Maalis Huhti Ravinnetiedot SYKEn tietokannasta Jäidenlähtö Ammonium- ja nitraattityppi sekä fosfaattifosforipitoisuudet (mg m -3 ) 21 Sekoituksen aikana ammoniumtyppi hapettui nitraatiksi Sekoituksesta huolimatta levätuotanto jään alla ei ollut ravinnerajoitettua (ammoniumtyppi ja fosfaattifosfori samaa tasoa kuin edellisenä vuonna)

10 Lumi- ja jääpeitteen sekä pikolevien kehitys 29, ei koneellista sekoitusta.8 6 Lumen ja jään paksuus (m) lumi teräsjää kohvajää 4 3 Pikolevien tiheys (kpl cm -3 ) Maaliskuu Huhtikuu Lumi- ja jääpeitteen sulaessa veteen pääsevän valon määrä kasvoi ja yhteyttävä pikoplankton lisääntyi

11 Lumi- ja jääpeitteen sekä pikolevien kehitys 21, koneellinen sekoitus käynnissä.8 6 Lumen jään paksuus (m) lumi kohvajää vesi kohvajää teräsjää 4 3 Pikolevien tiheys (kpl cm -3 ) Päivittäinen keskivalaistus (LuX) Maaliskuu Huhtikuu Paksumpi lumi- ja kohvajääkerros (ja vähemmän valoa) kuin 29 Pikolevät lisääntyivät valon määrän lisääntyessä

12 Vesipatsaan pikolevien biomassan kehitys vuosina 29 ja 21 Jäidenlähtö Huhtikuu Yhteyttävän pikoplanktonin biomassa vesipatsaan keskiarvona (mg m -3 ) Pikolevien keskibiomassa vesipatsaassa (mg m -3 ) Heikommasta valaistuksesta ja syvemmästä sekoittumisesta huolimatta pikolevien biomassa oli 21 noin kaksinkertainen vuoteen 29 verrattuna

13 Lopputalven pikolevien koostumus vuosina Esitumallisten ja aitotumallisten pikolevien biomassasuhde Huhtikuu 29 ja 21 Jäidenlähtö Jäänalaisen veden koneellinen sekoittaminen näytti suosivan aitotumallisia pikoleviä Konvektiosekoittumisen tunkeutuessa syvemmälle vuonna 29, esitumallisten pikolevien biomassa väheni suhteessa aitotumallisiin Koneellisen sekoituksen aikana vuonna 21 vastaava väheneminen tapahtui aikaisemmin ja voimakkaampana

14 Pikolevien pystyjakauman kehitys luonnollinen konvektiosekoittuminen 29 Syvyys (m) 1 1. huhtikuuta 16. huhtikuuta 22. huhtikuuta 28. huhtikuuta. toukokuuta Biomassa (mg m -3 ) Fykosyaniinia sis. Fykoerytriiniä sisältävät pikolevät aitotumalliset Lämpötila ( o C) Yhteyttävien pikolevien pystyjakauma heijasteli konvektiosekoittumisen etenemistä Syvimmässä hapettomassa vedessä yhteyttäviä pikoleviä oli yllättävästi runsaammin kuin vähän ylempänä

15 Pikolevien pystyjakauman kehitys koneellinen sekoitus koko talven 21. maaliskuuta 12. huhtikuuta 22. huhtikuuta 27. huhtikuuta 7. toukokuuta Biomassa (mg m -3 ) Syvyys (m) 1 Fykosyaniinia sis. Fykoerytriiniä sis. Aitotumalliset Lämpötila ( o C) Koneellinen sekoitus piti pikolevät pystysuunnassa suhteellisen tasaisesti jakautuneena (poikkeuksina jäänläheinen vesikerros ja jäiden lähtiessä pohjanläheinen vesikerros)

16 Johtopäätökset Koneellinen sekoitus kykeni pitämään Enonselän altaan happipitoisuuden hyvänä koko talven ja pienensi ravinteiden purkautumista sedimentistä Koneellinen sekoitus lisäsi jäänalaisten pikolevien biomassaa. Tämä johtui ennen muuta aitotumallisista pikolevistä, jotka pärjäävät esitumallisia paremmin sekoittumisesta johtuvissa vaihtelevissa valoolosuhteissa (esim. Callieri 27, Freshwater reviews 1, pp. 1-28) Koneellisen sekoituksen vaikutuksia talven ja kesän kasviplanktoniin voidaan kuitenkin ymmärtää perusteellisemmin vasta kun tuloksia on käytettävissä useammilta vuosilta ja kun käytettävissä ovat myös tiedot isommasta kasviplanktonista Työ jatkuu