Kasviplanktoninkevätmaksiminkehitys VesijärvenEnonselällä

Transkriptio

1 Kasviplanktoninkevätmaksiminkehitys VesijärvenEnonselällä Pauliina Salmi Lammin biologinen asema, Helsingin yliopisto Kalevi Salonen Bio- ja ympäristötieteiden laitos, Jyväskylän yliopisto

2 Vesijärvi keväällä Vesijärvi on jääpeitteinen noin 5 kuukautta vuodessa Keväällä auringon säteily lämmittää jäänalaista pintavettä, jolloin se tulee raskaammaksi ja alkaa vajota. Vajoavien vesisäikeiden lomassa on myös nousevia virtauksia. Tätä kutsutaan konvektiosekoittumiseksi, joka voi alkaa jo viikkoja ennen jäiden lähtöä. Konvektiokerros syvenee jään sulaessa Konvektiosekoittumisen aikaan jää on tyypillisesti heikkoa ja siten kasviplanktonin kehitys tältä kaudelta tunnetaan erittäin huonosti Tutkimme kasviplanktonin kehitystä Enonselällä keväisin 7-1. Näytteenotossa käytimme apuna hydrokopteria (kuvassa) Talvesta 9/1 lähtien Enonselällä on ollut käynnissä sekoitushapetus, jonka tavoitteena on pitää syvänteet hapellisina. Hapettimet sammutetaan keväisin täyskierron ajaksi

3 Vesijärven Enonselkä Lankiluoto (1 m) Pinta-ala: km Suurinsyvyys: m Keskisyvyys:. m

4 Enonselän sekoitushapetus Sekoitusasema Sekoitusasema (ei käynnissä talvella 1/11) Lankiluoto (1 m) Enonselällä on 197-luvulta lähtien tehty kunnostustöitä, joiden ansiosta veden laatu on parantunut merkittävästi. Syvänteiden hapettomuutta ja sinileviä esiintyy kuitenkin edelleen >> Sekoitushapetus talvesta 9/1 lähtien O C Winter Talvi Summ O C Happipitoista ylempien vesikerrosten vettä pumpataan syvänteitä kohti 1 m s -1

5 Tutkimushypoteesit Oletimme, että Jään alla olevaan ravinteikkaaseen veteen kehittyy suuri kasviplanktonbiomassa kevään konvektiosekoittumisen yhteydessä Sekoitushapetus vie valosta riippuvaista kasviplanktonia syvempiin ja pimeämpiin vesikerroksiin, ja siten vähentää sen jäänalaista biomassaa verrattuna vuosiin ilman sekoitushapetusta TAI VAIHTOEHTOISESTI Sekoitushapetus nostaa ravinteita ylemmäksi vesipatsaassa, paremmin kasviplanktonin ulottuville, ja siten lisää sen biomassaa

6 Konvektion kehitys - Ilman sekoitushapetusta syvän veden suurempi suolapitoisuus esti konvektiosekoittumisen etenemisen-5 m syvyydessä - Ilman sekoitushapetusta syvät vesikerrokset menivät hapettomiksi - Sekoitushapetus piti syvänteen hapellisena ja lämpötilanalhaisena, mutta pian sekoittimien sammuttamisenjälkeen, happipitoisuus syvällä alkoi laskea Syvyys Depth (m) Syvyys Depth (m) Syvyys Depth (m) Ei sekoitushapetusta Syvyys Depth (m) Syvyys Depth (m) (m) Syvyys Depth (m) Sekoitushapetus käynnissä Aika suhteessa jäiden lähtöön (viikkoa) 1 Värialueet - Lämpötila ( o C) Mustat käyrät - Happikyllästeisyys (%) Konvektion alkaminen Jäiden lähtö Sekoittimet sammutettu Syvyys Depth (m) Aika suhteessa jäiden lähtöön (viikkoa) 1 1

7 Jääpeite ja näkösyvyys - Näkösyvyys pieneni lumen ja jään sulaessa - Saapuva valo mahdollisti kasviplanktonin kasvun Lumen syvyys ja jään paksuus (m) Ei sekoitushapetusta Aika suhteessa jäiden lähtöön (viikkoa) Näkösyvyys (m) Näkösyvyys (m) Lumen syvyys ja Jään paksuus (m) Lumen syvyys ja jään paksuus (m).... Sekoitushapetus käynnissä Lumi Kohvajää Teräsjää Näkösyvyys (m) Näkösyvyys (m) - Suurimmat näkysyvyydet saavutettiinvuosina, jolloin jää oli paksuinta - Näkösyvyyksissä ei ollut eroja sekoittamattomien ja sekoitushapetusvuosien välillä Näkösyvyys (m) 9 Näkösyvyys R = Aika pintaveden lämpenemisen alkamisesta (päiviä) Lumen syvyys ja jään paksuus (m) Lumen syvyys ja jään paksuus (m) Aika suhteessa jäiden lähtöön (viikkoa) Näkösyvyys (m) Näkösyvyys (m)

8 Kasviplanktonin pystyjakaumat ennen kevätkonvektion alkamista Ei sekoitushapetusta Sekoitushapetus käynnissä Syvyys Depth (m) 11. maaliskuuta 9 5. tammikuuta 11. helmikuuta 1 11 March 9 5 January 11 February 1 Wet mass (g m - ) Biomassa Wet g (g m - - ) Wet mass (g m - ) Temperature ( o C) Depth (m) 1 Depth (m) 1 Temperature ( o C) Lämpötila o C Temperature ( o C) -Sydäntalvella kasviplantonin biomassat olivat alhaisia ja pystyjakaumat tasaisia -Kasviplanktonyhteisöt koostuivat liikkumiskykyisistä levistä erityisesti vesipatsaan yläosassa, mutta myös esim. sinileviä ja piileviä esiintyi Tunnistamattomat Silmälevät Yhtymälevät Viherlevät Piilevät Kultalevät Tarttumalevät Panssarisiimalevät Nielulevät Sinilevät Lämpötila Virhepalkit esittävät 95% luotettavuusväliä kokonaisbiomassalle (sisältävät näytteestä lasketun hajonnan)

9 Syvyys Depth (m m) Kasviplanktonin pystyjakaumat kevätkonvektion aikana ilman sekoitushapetusta Jäiden lähtö Päivä 7 9 Päivä - Päivä Päivä Wet mass (g m - ) 1 1 Stephanod discus sp. Biomassa Wet (g g m - ) 1 Asterionella formosa Wet mass (g m - ) 1 Aulacoseir ra spp. Stephanod discus sp. Piilevät Muu kasviplankton Tunnistamattomat.1... Temperature ( o C) Lämpötila Temperature C( o C) Temperature ( o C) Konvektiokerros - Konvektiokerroksen syvyyttä rajoitti syvän veden suurempi suolapitoisuus - Kasviplanktonin jakauma konvektiokerroksessa oli tasainen - Erityisesti piilevät reagoivat nopeasti lisääntyneeseen auringonvaloon - Vallitseva piilevälaji vaihteli vuodesta toiseen

10 Syvy Dept yys th (m) Kasviplanktonin pystyjakaumat kevätkonvektion aikana sekoitushapetusvuosina Päivä Päivä -5 Päivä -1 Wet mass (g m - ) 1 1 Stephanodiscu us sp.. Aika sekoittimien pysäytyksestä jäiden lähtöön (päiviä).5. Temperature ( o C) Biomassa g m Lämpötila Temperature o C( o C) 1 Stepha anodiscus sp. 1 Temperature ( o C) 1 Piilevät Muu kasviplankton Tunnistamattomat - Vuosina, jolloin sekoitushapetus oli lopetettu ennen jäiden lähtöä, sedimentistä liukenevien yhdisteiden aikaansaama suolapitoisuusero rajasi konvektiokerroksen ja siten myös kasviplanktonin esiintymistä vesipatsaan yläosaan

11 Kasviplanktonin kevätmaksimin viivästyminen vuonna 1 1 Päivä - Päivä +5 Biomassa g m - 1 Wet mass (g m - ) 1 Syvy Dep pth yys (m) 1 Stephan nodiscus sp. Piilevät Muu kasviplankton Tunnistamattomat Aika sekoittimien pysäytyksestä jäiden lähtöön (päiviä) Temperature Lämpötila o C( o C) 15 1 Sekoitushapetus lopetettiin 15 päivää ennen jäiden lähtöä - Syvä lumikerros ja paksu jääpeite viivästyttivät kasviplanktonin jäänalaista kehitystä - Pian jäidenlähdön jälkeen kasviplanktonin biomassa vastasi muiden vuosien biomassoja

12 Päällysveden kasviplankton avovesikaudella Biomassa (g m - ) 1 7 Ei sekoitushapetusta Havaittu jäänalainen maksimi Biomassa (g m - ) 1 Sekoitushapetus käynnissä 1 - Lukuunottamattavuotta1, jäänalaiset biomassat olivat avovesikautisia suurempia - -9 alkukesän valtalajit olivat samoja kuin jään alla. Biom massa (g m - ) 1 touko kesä heinä elo syys loka marras Biom massa (g m - ) 1 touko kesä heinä elo syys loka marras nielulevät ja panssarisiimalevät vallitsivat jäiden lähdön jälkeen - Loppukesän kasviplankton koostui suurelta osin sinilevistä, mutta sekoitushapetusvuosina myös piileviä esiintyi Biomassa (g m - ) 1 touko kesä heinä elo syys loka marras 9 touko kesä heinä elo syys loka marras touko kesä heinä elo syys loka marras Sinilevät Piilevät Muu kasviplankton Aineisto Suomen ympäristökeskuksen tietokannasta

13 Yhteenveto ja johtopäätökset Suurimmat vuosittaiset kasviplanktonin biomassat havaittiin jään alla >> Kasviplanktonin kevätmaksimin voimakkuus ja ajoittuminen ovat tärkeitä tekijöitä alkukesän sedimentaatio-olosuhteiden ja hapenkulutuksen säätelyssä >> Jäänalainen esiintyminen on oleellinen osa kasviplanktonin vuodenaikaiskehitystä Sekoitushapetuksella ei havaittu olevan merkittäviä vaikutuksia kasviplanktonin biomassaan tai koostumukseen Enonselän kasviplanktontutkimuksessa tarvitaan tarkempaa ajallista ja alueellista kattavuutta, jotta kevätmaksimin voimakkuutta ja sen vaikutuksia kesän kasviplanktoniin voitaisiin paremmin selvittää >> Klorofylli a:n ja happipitoisuuden ympärivuotiset automaattiset mittaukset tulevaisuuden työkaluina