Vantaan Krapuojan ja Kormuniitynojan ekologinen tila pohjaeläimistön kuvastamana. sekä sedimentin tutkimus. Mari-Anna Närhi

Transkriptio

1 Vantaan Krapuojan ja Kormuniitynojan ekologinen tila pohjaeläimistön kuvastamana sekä sedimentin tutkimus Mari-Anna Närhi

2 Pro gradu -tutkielma Helsingin yliopisto Ympäristötieteiden laitos Akvaattiset tieteet / limnologia Kesäkuu 2011 Julkaisija Vantaan kaupunki, Maankäyttö ja ympäristö, Ympäristökeskus Pakkalankuja 5, Vantaa Lisätietoja: Sinikka Rantalainen (09) sinikka.rantalainen@vantaa.fi Teksti Mari-Anna Närhi Kuvat Mari-Anna Närhi (jos toisin ei mainita) Kannen kuva Mari-Anna Närhi Taitto Ritva-Leena Kujala Paino Vantaan kaupungin paino, C7:2012 2

3 Sisällysluettelo 1 Johdanto Purot pohjaeläinten elinympäristöinä Kaupunkipuroille ominaisia piirteitä Purojen ekologinen tila Tutkimuksen tausta ja tutkimuskysymykset Tutkimuksen tausta Tutkimuskysymykset 12 2 Aineisto ja menetelmät Tutkimusalueet Krapuoja Kormuniitynoja Valuma-alueen rajaus Pohjaeläimet, pohjamateriaali ja pohjakasvillisuus Veden fysikaalis-kemiallinen laatu Ekologisen tilan määritys Tilastollinen testaus 22 3 Tulokset Vedenlaatu, hydrologismorfologinen tila ja valuma-alueen maankäyttö Tutkimuspurojen pohjaeläinyhteisöjen kuvaus Taksonomisten ryhmien osuudet Taksoni- ja yksilömäärät Krapuojan pohjaeläimistö Kormuniitynojan pohjaeläimistö Pohjaeläinyhteisöjen ja veden laadun tilastollinen testaus Krapuojan ja Kormuniitynojan ekologinen tila Laskennallinen ekologinen tila Arvioitu ekologinen tila 37 4 Tulosten tarkastelu Veden laatu Pohjaeläimet Krapuojalla on lajirikas pohjaeläimistö Kormuniitynoja on monimuotoinen kaupunkipuro Miten Krapuoja ja Kormuniitynoja eroavat pohjaeläinten osalta? Pohjaeläinyhteisöjen ja veden laadun tilastollinen testaus Ekologinen tila Krapuojan ekologinen tila on hyvä Kormuniitynojan ekologinen tila on tyydyttävä Ekologisen tilan vertailu Krapuojan ja Kormuniityn ekologinen tila tulevaisuudessa Tutkimukseen liittyvät epävarmuustekijät 48 5 Johtopäätökset 49 6 Kiitokset 50 7 Kirjallisuus 51 Liitteet 55 Vantaan Krapuojan ja Kormuniitynojan sedimentin tutkimus 60 3

4 4

5 Johdanto 1.1 Purot pohjaeläinten elinympäristöinä Kormuniitynoja Puroksi määritellään vesilain (1961) 5 :n mukaan uoma, jossa on jatkuva veden virtaus tai jossa esiintyy kaloja. Puron keskivirtaaman tulee olla alle 2 m 3 s -1. Kaupunkipuroksi voidaan Ruthin (2004) mukaan kutsua puroa, joka saa merkittävän osan virtaamastaan rakennetulta taajama-alueelta ja joka virtaa ainakin osan matkaa avoimessa uomassa. Ero kaupunkipuron ja hulevesiuoman välillä voi joskus olla vaikea määrittää. Kaupunkipurot saavat merkittävän osan vesistään hulevesistä (Ruth 2004), mutta usein ainakin suurimmat kaupunkipurot saavat osan vedestään pohjavetenä (Koho 2008). Kaupunkipurojen valuma-alueet ovat yleensä myös suurempia ja niiden maankäyttö on heterogeenisempää kuin hulevesiuomien maankäyttö. Ero kaupunkipuron ja hulevesiuoman välillä voidaan Kohon (2008) mukaan nähdä myös siinä, että kaupunkipurot virtaavat yleensä ainakin osittain luonnonuomassa, kun taas hulevedet ohjataan usein viemäreihin. Purojen nimeäminen ojiksi pohjautuu vanhaan uusmaalaiseen murteeseen, jonka mukaan sana oja merkitsee pientä luonnonpuroa, eikä niinkään yleiskielessä käytettyä kaivettua uomaa (Vantaan kaupunki 2009b). Vantaan purot kuten Krapuoja ja Kormuniitynoja ovat uusmaalaisen murteen mukaisesti Herukkapuroa lukuun ottamatta nimeltään ojia (Vantaan kaupunki 2009b). Purojen ainutlaatuisuutta ei ole osattu arvostaa tarpeeksi ja monia puroja onkin muokattu, putkitettu ja kohdeltu likaviemäreinä. Uudellamaalla ei ole jäljellä yhtäkään luonnontilaista puroa ja myös luonnontilaiset purojaksot ovat harvinaisia (Uudenmaan ELY-keskus 2010). Viime vuosina purojen arvostus on kasvanut ja monissa kaupungeissa on tehty pienvesiä koskevia selvityksiä, jotka toimivat purojen tulevaisuuden kannalta tärkeänä pohjana (mm. Lintinen ym. 2007, Janatuinen 2008 a ja b, Vantaan kaupunki 2009b). 5

6 Purot lisäävät ympäristön monimuotoisuutta ja toimivat monien eläinten elin- ja ruokailuympäristöinä. Purot ovat monien kalalajien, kuten uusimman uhanalaisuusluokituksen mukaan silmälläpidettävän nahkiaisen (Lampetra fluviatilis) ja äärimmäisen uhanalaisen meritaimenen (Salmo trutta) (Rassi ym. 2010) tärkeitä kutualueita. Puronvarsien kasvillisuus on usein rikasta ja rehevää, puronvarret ovat usein linnustollisesti rikkaita alueita ja toimivat tärkeinä ekologisina käytävinä monille nisäkkäille, kuten saukoille. Purot ovat myös tärkeitä alueita monille muille eläimille, kuten sammakoille (Saarikivi 2007) ja lepakoille (Siivonen 2002). Purot ja puronvarret tarjoavat ihmisille monenlaisia ekosysteemipalveluja, kuten virkistystä, kalastusta ja maisemallisia arvoja (Bolund ja Hunhammar 1999) ja ovat myös ympäristökasvatuksellisesti oivallisia kohteita niiden usein helpon saavutettavuuden vuoksi. Purojen pohjilla esiintyy usein monimuotoinen selkärangattomien eläinten eli pohjaeläinten joukko, jonka rooli purojen ekosysteemissä on huomattava, sillä ne toimivat tärkeänä ravintokohteena muille eläimille kuten kaloille ja linnuille sekä kuolleen orgaanisen aineksen eli detrituksen hajottajina (Giller ja Malmqvist 1998). Pohjaeläimet ovat Rosenbergin ja Reshin (1993) mukaan selkärangattomia eläimiä, jotka viettävät ainakin osan elinkierrostaan läheisessä yhteydessä vedenalaiseen alustaan, joka voi olla esim. kasvillisuutta, sedimenttiä, kariketta tai levää. Pohjaeläintutkimus kohdistuu yleisesti makrobenthokseen, johon lasketaan Hauerin ja Reshin (1996) mukaan kuuluvaksi yli 0,5 mm kokoiset eliöt. Yleisiä puroilla tavattuja ryhmiä ovat mm. harvasukasmadot (Oligochaeta), juotikkaat (Hirudinea), simpukat (Bivalvia), kotilot (Gastropoda), äyriäiset (Crustacea) ja monenlaiset hyönteiset (Insecta). Merkittäviä puroissa esiintyviä hyönteisryhmiä ovat ns. EPT-heimot eli päivänkorennot (Ephemeroptera), koskikorennot (Plecoptera) ja vesiperhoset (Tricoptera), joita pidetään hyvinä veden laadun indikaattoreina ja käytetään yleisesti vesien ekologisen tilan luokittelussa (Vuori ym. 2009, Rosenberg & Resh 1993). Muita puroissa usein esiintyviä hyönteisryhmiä ovat kaislakorennot (Megaloptera), kaksisiipiset (Diptera) ja kovakuoriaiset (Coleoptera). Pohjaeläimiin kuuluvat myös ravut, joista Suomessa tavataan kolme lajia: kotimaista jokirapua (Astacus astacus), siirrettyä täplärapua (Pacifastacus leniusculus) ja harvinaista kapeasaksirapua (Astacus leptodactylus). Ravut reagoivat herkästi ympäristön muutoksiin ja erityisen herkkiä ne ovat happamoitumiselle, happipitoisuuden alenemiselle, veden samentumiselle sekä liuenneen raudan ja kiintoainepitoisuuden lisääntymiselle (Tulonen ym. 1999). Perinteisellä potkuhaavilla tehty pohjaeläinten näytteenotto ei anna luotettavaa kuvaa rapukannasta, sillä näytteisiin päätyy yleensä vain ravun poikasia. Rapukantaa tutkitaankin yleisesti koemerroilla (Tulonen ym.1999) ja tulokset esitetään yleensä kalaston yhteydessä. Helsingin puroissa rapuja ei pienvesiselvityksen mukaan esiinny lainkaan (Lintinen ym. 2007) ja Vantaan puroista täplärapua on tavattu vain Kormuniitynojalla (Vantaan kaupunki 2009b). Espoossa alkuperäistä jokirapua esiintyy paikallisesti täpläravun vallatessa yhä useampia alueita (Janatuinen 2008 b). Raputiedot ovat usein salaisia (mm. Janatuinen 2008 b), sillä pelätään salaravustuksen aiheuttamia vahinkoja. Pohjaeläimistöä voidaan luokitella mm. taksonomian, eläimen koon, ravinnon tai ravinnonhankintatavan mukaan. Cummins & Klug (1979) ovat jaotelleet pohjaeläimet ravinnonhankintatapojen perusteella ns. funktionaalisiin ryhmiin, joita ovat pilkkojat, suodattajat, kaapijat, kerääjät ja pedot. Pilkkojien ravinto koostuu karkeasta detrituksesta, kuten lehdistä ja karikkeesta. Pilkkojia ovat monet vesiperhos- ja vaaksiaislajit (Tipulidae). Suodattajat ja keräilijät käyttävät puolestaan ravinnoksi hienoa detritusta. Kerääjiä löytyy muun muassa useista päivänkorento-, surviaissääski- (Chironomidae) ja harvasukasmatolajeista. Suodattajat puolestaan hankkivat ravintonsa suodattamalla partikkelit virtaavasta vedestä esimerkiksi verkon tai erilaistuneiden suuosien avulla. Suodattajia ovat monet vesiperhos- ja surviaissääskilajit sekä simpukat. Kaapijoiden ravinto muodostuu puolestaan perifytonista eli pinnoilla elävästä päällyskasvustosta. Kaapijoiden suuosat ovat usein erikoistuneet ja niillä voi olla myös rakenteellisia ja käyttäytymiseen liittyviä sopeutumia, joiden avulla ne kiinnittyvät alustaan kovassakin virtauksessa. Kaapijoita ovat mm. monet päivänkorentolajit sekä kotilot. Pedot saalistavat toisia eliöitä joko käyttäen erilaisia pyyntimekanismeja tai sitten vapaasti liikkuen. Petoja löytyy mm. koskikorento- ja vesiperhoslajeista, juotikkaista ja sudenkorennoista (Odonata). Pohjaeläimiä käytetään yleisesti vesistöjen tilan arvioinnissa ja ne ovatkin pääasiallisena indikaattorina Suomen jokien ekologisen tilan arvioinnissa (Vuori ym. 2009). Rosenbergin & Reshin (1993) 6

7 mukaan pohjaeläinten käyttöä indikaattoreina puoltavat niiden lajistollinen monimuotoisuus, paikallisuus ja suhteellisen pitkät elinkierrot. Myös monet tekniset tekijät tukevat pohjaeläinten käyttämistä: näytteenotto on melko helppoa ja edullista ja pohjaeläinten taksonomia sekä ympäristövasteet ovat suhteellisen hyvin tunnettuja. Pohjaeläinten käyttöön liittyy myös haasteita, jotka tulee ottaa huomioon tutkimuksen aikana. Pohjaeläinten laikuttainen esiintyminen vaikeuttaa kattavan näytteen saamista ja myös vuodenaikaiset vaihtelut hyönteisten toukkavaiheiden esiintymisessä tuovat omat haasteensa. Useille pohjaeläinryhmille on myös tyypillistä ajelehtiminen virran mukana (drifting), mikä voi tuoda näytteisiin lajeja, jotka eivät elä tutkittavalla alueella pysyvästi. Pohjaeläinlajisto vaihtelee kunkin puron tarjoamien elinolosuhteiden mukaan, jotka määräytyvät monien tekijöiden summana. Suuri vaikutus on puron valuma-alueella, jonka maaperä, geomorfologia, hydrologia ja maankäyttö säätelevät veden laatua, uoman muotoa ja virtausta. Pohjaeläimistön monimuotoisuuden on havaittu olevan selvästi riippuvaista valuma-alueen maankäytöstä (Moore & Palmer 2005). Pohjaeläimistön monimuotoisuuteen negatiivisesti vaikuttava tekijä on valuma-alueen päällystetyn pinnan määrä, kun taas positiivisesti monimuotoisuuteen vaikuttaa puroa ympäröivän metsän määrä (Roy ym. 2003, Moore & Palmer 2005). Uoman ominaisuuksilla, leveydellä, syvyydellä, virtaamalla, vesi- ja rantakasvillisuudella ja pohjamateriaalilla on myös tärkeä rooli eliöstön säätelijänä. Pohjaeläinten monimuotoisuuden on havaittu olevan runsainta alueilla, joilla pohjamateriaalin stabiliteetti ja karkean detrituksen määrä on korkea, alati liikkuvia hiekkapohjia pidetäänkin yleisesti köyhimpinä elinalueina (Giller & Malmqvist 1998). Pohjamateriaali on monin tavoin tärkeä tekijä puron pohjaeläinlajiston ja -runsauden muodostumisessa pohjaeläinten ravinnonhankintatapa, suojautuminen ja mm. vesiperhosten rakentamien toukkasuojusten materiaali ovat siitä riippuvaisia. Virtavesien hydrologian ja morfologian sekä lajiston muuttumista joen latvoilta alaspäin kuljettaessa ovat tutkineet Vannote ym. (1980). Latva-alueiden pienissä uomissa, joissa detrituksen määrä on suuri, esiintyy Vannoten ym. (1980) mukaan yleensä runsaasti pilkkojia, kun taas alajuoksulla kerääjien määrä on suuri, sillä siellä on tarjolla runsaasti hienoa detritusta. Petoja esiintyy tasaisesti kaikenlaisissa uomissa, sillä ne eivät ole riippuvaisia orgaanisen aineksen kulkeutumisesta (Vannote 1980). Veden laadulla on suuri merkitys pohjaeläinyhteisön muokkaajana. Purojen veden laatuun vaikuttavat monet eri tekijät, kuten valuma-alueen ominaispiirteet, valuma-alueen maankäyttötavat, hydrometeorologiset olosuhteet, luonnollinen ja ihmisperäinen laskeuma ja likaantuminen (Lahermo 1996). Veden laatua heikentää hajakuormitus, johon kuuluvat hulevedet, maatalouden aiheuttama kuormitus ja viemäriverkostoon kuulumattomien alueiden aiheuttama kuormitus sekä pistekuormitus, johon voidaan laskea asumajätevesipumppaamojen ja asumajätevesipuhdistamoiden ylivuodot. Ihmistoiminnan aiheuttaman pintavesien happamoitumisen on monissa tutkimuksissa havaittu vaikuttavan negatiivisesti pohjaeläinten monimuotoisuuteen (Otto & Svensson 1983, Guerold ym. 2000, Braukmann 2001), mutta luonnollisen happamuuden vaikutuksia on tutkittu vähän (Petrin ym. 2007). Pohjaeläimiä voidaan käyttää bioindikaattoreina happamuuden sietokyvyn perusteella: pohjaeläimiä on luokiteltu esimerkiksi happamuusluokittain (Braukmann 2001) ja listaamalla sietorajoja (Hämäläinen & Huttunen 1996). Happamuuden aiheuttamien fysiologisten vaikutusten lisäksi pohjaeläimiin vaikuttavat välilliset tekijät, kuten myrkyllisten metallien, esimerkiksi alumiinin, liukenevuuden lisääntyminen, pohjaeläinten ravinnon muuttuminen sekä pohjaeläinten välisen kilpailun ja saalistuksen muuttuminen (Giller & Malmqvist 1998). Humusyhdisteiden on kuitenkin havaittu vähentävän myrkyllisen alumiinin vaikutusta, sillä myrkyllinen alumiini sitoutuu humukseen. Happamuudelle herkkiä ovat nilviäiset ja osa päivänkorennoista, kun taas koskikorentojen ja mäkärien katsotaan sietävän hyvin happamia olosuhteita (Giller & Malmqvist 1998). 7

8 1.2 Kaupunkipuroille ominaisia piirteitä Kaupungistuminen on jatkuvasti kasvava ilmiö ja YK:n mukaan 70 % maailman väestöstä asuu kaupunkialueilla vuoteen 2050 mennessä (UN Population Division 2007), mikä tarkoittaa yhä useampien purojen muuttumista kaupunkipuroiksi. Myös Suomessa kaupungit kasvavat: 84 % väestöstä asuu kaupungeissa tai taajamissa (Tilastokeskus 2008). Suomessa varsinaisia kaupunkipuroja esiintyy lähinnä pääkaupunkiseudulla ja niiden pohjaeläimiä on tutkittu varsin vähän. Espoon Monikonpuroa ovat tutkineet viiden vuoden ajan Saura ja Könönen (2006), muutamia Helsingin kaupunkipurojen pohjaeläinyhteisöjä Helle (2005) ja Vantaan Kylmäojan ekologista tilaa on pohjaeläimistön perusteella arvioinut Tiensuu (2008). Kylmäojaa on tutkittu myös Vantaanjoen velvoitetarkkailun yhteydessä (Haikonen ym. 2007). Osittain luonnontilaisen Nuuksion Myllypuron pohjaeläimiä on tutkinut Könönen (1999). Pääkaupunkiseudun purojen veden laatua on kuitenkin tutkittu runsaasti, viime vuosina esimerkiksi Vantaalla Paavilainen (2005) ja Helsingissä Tarvainen ym. (2005). Kaupunkipuroja on tutkittu myös muista näkökulmista Helsingin purojen hydrogeografiaa ovat tutkineet Ruth (2004) ja Koho (2004), purojen ekologista ja sosiaalista merkitystä kaupunkisuunnittelussa Pispa (2004) ja purovesistöjen merkitystä kaupunkiluonnon monimuotoisuudelle Niemelä ym. (2004). Maalaismaisemaa Vantaalla. 8

9 Mediassa näkyvänä puroja koskevana ilmiönä on Suomessa ollut vapaaehtoisten ja ympäristökeskusten tekemä kaupunkipurojen kunnostus, joka on parantanut purojen ekologista tilaa mm. lisäämällä uhanalaisen meritaimenen kutualueita hyvällä menestyksellä (Jormola & Laitinen 2008, Rautio 2008). Myös puroihin tulevat jätevesipäästöt ovat olleet usein mediassa, esimerkkinä viemärin hajoamisesta johtunut jätevesivuoto, joka uhkasi Mätäpuron taimenkantaa (Palttala 2010). Puhdistamatonta jätevettä voi puroihin joutua jätevesipumppaamojen ylivuotoputkien kautta esim. tulvien ja laitevikojen yhteydessä tai putkien rikkoutuessa. Huomattavia vuotoja kaupunkipuroissa viime vuosina ovat olleet mm. Vaaralan jätevesipumppaamon ylivuoto v (8000 m3) (Haikonen 2008) ja Mellunkylänpuroon virrannut vuoto v (500 m 3 ) (Ruth 2004). Jäteveden vaikutuksesta biologinen hapenkulutus kasvaa ja hapen puute voi uhata puron vesieliöstöä (Ruth 2004). Jätevesipäästöt vaikuttavat negatiivisesti myös puron virkistyskäyttöön ja veden hygieeniseen laatuun (Ruth 2004). Walsh ym. (2005) ovat nimenneet Kaupunkipuroissa johdonmukaisesti havaitun ekologisen tilan heikentymisen kaupunkipurosyndroomaksi. Syndrooman oireita ovat huomiota herättävät virtaamat, lisääntyneet ravinne- ja kiintoainepitoisuudet, muuttunut morfologia, monimuotoisuuden vähentyminen sekä kestävien pohjaeläinlajien osuuden lisääntyminen. Pysyvin ja kattavin kaupungistumisen aiheuttama muutos on kaupunkien päällystetyn pinnan lisääntyminen, joka muuttaa voimakkaasti purojen hydrologiaa ja geomorfologiaa. Valuma-alueen päällystäminen lisää puroihin tulevan huleveden määrää, mikä heikentää puroveden laatua (Roy ym. 2003). Veden laadussa kaupungistumisen myötä havaittuja muutoksia ovat mm. veden kiintoaineen, typen ja fosforin määrän sekä sameuden ja sähkönjohtavuuden lisääntyminen (Roy ym. 2003). Merkittävimpiä ongelmia kaupunkipurojen veden laatuun aiheuttavat liukoisten raskasmetallien suuret pitoisuudet, ajoittain korkeat bakteerimäärät, voimakas suolapitoisuuden vaihtelu talvikaudella sekä roskaantuminen (Ruth 2004). Veden laatu vaikuttaa tutkimusten mukaan merkittävästi pohjaeläimistön monimuotoisuuteen (Lenat & Crawford 1994; Gresens ym. 2007). Raskasmetallien on havaittu akkumuloituvan sedimenttiin ja perifytoniin (Garie & McIntosh 1986; Wiederholm 1984) ja ne voivat olla merkittävä stressitekijä puron pohjaeläinyhteisölle (Marshall ym. 2010). Vaikutukset voivat olla suoria tai epäsuoria: suora vaikutus voi aiheuttaa myrkytyksen kun taas epäsuora voi vaikuttaa esimerkiksi ravinnonsaantiin lisäämällä saaliseliöiden kuolevuutta (Wiederholm 1984). Raskasmetalleille herkkiä ovat päivänkorennot, koskikorennot ja vesiperhoset, jotka voivat puuttua saastuneista puroista (Wiederholm 1984, Beasley & Kneale 2003). Valuma-alueen rakennetun alueen määrän kasvamisen on havaittu vähentävän pohjaeläinten monimuotoisuutta vähentämällä herkkien lajien, kuten vesiperhosten, päivänkorentojen ja koskikorentojen esiintymistä (Roy ym. 2003; Moore & Palmer 2005). Kaupungistumiselle herkkiä lajeja on havaittu myös muista ryhmistä, kuten kovakuoriaisista, kaislakorennoista, sudenkorennoista, surviaissääskistä ja mäkäräntoukista (Jones & Clark 1987). Kaupungistumisen on havaittu aiheuttavan muutoksia myös funktionaalisten ryhmien esiintymisessä, maaseutupuroissa funktionaalisten ryhmien monimuotoisuus voi olla kaksinkertaista verrattuna kaupunkipuroihin (Pedersen & Perkins 1986). Kaupungistumisen myötä myös purojen pohjamateriaali muuttuu yksipuolisemmaksi ja raekoko pienentyy (Roy ym. 2003), mikä vähentää pohjaeläinten kiinnittymispintaa, suojapaikkoja, ravintoa ja toukkasuojuksen rakennusaineita. Kaupunkipurojen pohjaeläinten populaatiotiheys voi kuitenkin olla korkea, vaikka lajimäärä olisi vähäinen (Jones & Clark 1987, Gage ym. 2004, Smith & Lamp 2008). Psychodidae 9

10 1.3 Purojen ekologinen tila Suomen pintavesiä on luokiteltu 1970-luvulta alkaen yleisen käyttökelpoisuusluokituksen perusteella, joka pohjautuu raakaveden hankintaan, kalastukseen sekä uimiseen ja muuhun virkistyskäyttöön (Vuori ym. 2006). Tämä luokitus oli monella tapaa puutteellinen eikä ottanut riittävästi huomioon vesien luontaisia erityispiirteitä, pohjan ja ranta-alueiden laadullista heikentymistä tai vesiluonnossa tapahtuvia muutoksia (Vuori ym. 2006). EU:n vesipuitedirektiivi, joka astui voimaan vuonna 2000, toi vesien luokitteluun biologiset luokittelukriteerit (Vuori ym. 2006). Vesipuitedirektiivin mukaan sisävesien tulisi olla hyvässä ekologisessa tilassa vuoteen 2015 mennessä (2000/60/EY). EU:n vesipuitedirektiivin mukainen ekologinen tila määritetään Vuoren ym. (2009) mukaan joissa ensisijaisesti biologisten ja toissijaisesti fysikaalis-kemiallisten sekä hydrologis-morfologisten tekijöiden perusteella. Biologisia tekijöitä ovat pohjaeläimet, piilevät ja kalat (Vuori 2009), joista tässä tutkimuksessa käsitellään vain pohjaeläimiä. Uudellamaalla ei ole enää Uudenmaan ELYkeskuksen (2010) mukaan jäljellä koko matkaltaan luonnontilaisia puroja ja lyhyetkin luonnontilaiset jaksot ovat harvinaisia. Purot ja niiden eliöstö ovat kärsineet valuma-alueella tapahtuvasta rakentamisesta. Puroja on kaivettu ja suoristettu myös tulvasuojelun ja maa- ja metsätalouden vaatimusten mukaan. Uudenmaan vesienhoidon toimenpideohjelman (Uudenmaan ELY-keskus 2010) mukaan pienvedet otetaan tarkempaan käsittelyyn vasta vuoden 2015 jälkeen. Monet kaupungit ovat vesipuitedirektiivin innostamina jo aloittaneet pintavesien tilan parantamisen teettämällä pienvesiselvityksiä (Lintinen ym. 2007, Janatuinen 2008 a & b, Vantaan kaupunki 2009b), joiden perusteella saadaan kokonaiskuva pienvesistöjen tämänhetkisestä tilasta, eliöstöstä ja tulevaisuuden kunnostustarpeista. Pohjaeläinten osalta tietoa tarvitaan lisää, sillä tämänhetkistä tietoa kaupunkipuroilta on vain vähän. Purojen ekologisen tilan arviointi on monella tapaa hyödyllinen työkalu, josta saatavia tietoja voidaan käyttää pohjatietona esimerkiksi rakentamisen ja purojen kunnostuksen yhteydessä. Ekologinen tila on yleistajuinen käsite, joka kuvaa puron tilaa myös niille, joille puroluonto on tuntemattomampi. Yhtenäisen luokittelun käyttäminen tekee myös purojen keskinäisen vertailun helpommaksi Vesiperhosen toukat 10

11 1.4 Tutkimuksen tausta ja tutkimuskysymykset Tutkimuksen tausta Tämän Vantaalla vuonna 2009 tehdyn tutkimuksen päämääränä oli selvittää Krapuojan ja Kormuniitynojan ekologinen tila pohjaeläimistön, hydrologis-morfologisen tilan ja veden laadun avulla. Tutkimuksen avulla haluttiin saada tietoa tutkittavien purojen merkityksestä pohjaeläinten elinympäristönä ja sitä kautta perusteita puroympäristön suojeluun tulevissa maankäyttöpaineissa. Krapuojan ja Kormuniitynojan pohjaeläimistöä ei ole aiemmin tutkittu, joten tämän tutkimuksen toivottiin tarjoavan tärkeää uutta tietoa tutkittavien purojen pohjaeläimistä ja niihin vaikuttavista ympäristötekijöistä. Tässä tutkimuksessa tutkimuspuroille määritetty ekologinen tila on hyvä työkalu, kun halutaan saada selkeä kokonaiskuva purojen tämänhetkisestä tilasta ja miettiä mahdollista kunnostustarvetta. Ekologisen tilan määrityksessä käytetyt pohjaeläinindeksit lisäävät tulosten vertailukelpoisuutta muiden tutkimusten kanssa. Luokittelun tukena selvitetty veden laatu, uoman hydrologis-morfologiset tekijät ja valuma-alueen maankäyttö antavat lisätietoa purojen tilasta ja toimivat hyvänä apuvälineenä Krapuojan ja Kormuniitynojan tilan kartoittamisessa. Vantaan kaupunki on yksi Suomen nopeimmin kasvavimmista alueista asukasmäärä lisääntyy vuosittain noin kahdella tuhannella henkilöllä (Vantaan kaupunki ja ympäristökeskus 2011), mikä ei voi olla vaikuttamatta Vantaan luontoon. Vantaan kaupungille laaditun hulevesiohjelman (Vantaan kaupunki 2009a) visiona on vesien ekologisen tilan paraneminen, mikä sisältää monia tavoitteita. Tähän tutkimukseen läheisesti liittyviä tavoitteita hulevesiohjelmassa ovat mm. kaupunkiluonnon monimuotoisuuden lisääminen, vesialueiden arvostuksen nostaminen ja hulevesien laadun parantaminen. Hulevesiohjelman toimenpiteenä on myös tärkeimpien purojen ekologisen tilan sekä puroihin laskevien hulevesien laadun selvittäminen. Hulevesiohjelman ohella valmistui Vantaan pienvesiselvitys (Vantaan kaupunki 2009b), jossa koottiin yhteen olemassa oleva tieto Vantaan pienvesistä sekä esitettiin suositukset niihin liittyvistä selvitys- ja kunnostustarpeista. Ojatädyke Veronica beccabunga Sinikka Rantalainen) 11

12 Vantaan Kylmäojaa on tutkittu pohjaeläinten (Tiensuu 2008) ja valuma-alueen maankäytön osalta (Krebs 2009). Purot mainitaan myös valmisteilla olevassa Vantaan viheralueohjelmassa, jossa pyritään määrittämään kunnostettavien purokohteiden tärkeysjärjestys. Vantaalla on parhaillaan tekeillä myös Aki Janatuisen virtavesiselvitys, jossa puroja tarkastellaan erityisesti kalaston elinolosuhteiden kannalta ja määritellään puroluonnon arvokohteet. Krapuoja ja Kormuniitynoja ovat olleet pienvesiselvityksen lisäksi yhtenä tutkimuskohteena Paavilaisen (2003) tekemässä Vantaan purojen ja ojien ravinnekuormitustutkimuksessa. Kormuniitynojan varren kasvillisuutta ovat selvittäneet eri aikoina Väre & Kärki (1981), Ranta & Siitonen (1996) sekä Virtanen & Ojala (2003). Ojala (2005) on koonnut tiedot yhteen julkaisussa Vantaan luonnon monimuotoisuuden kannalta erityisen tärkeät alueet. Krapuojan alajuoksulle entisen Sipoon, nykyisen Helsingin liitosalueelle on suunnitteilla mittavaa rakentamista, mikä vaikuttaa tulevaisuudessa puron valuma-alueeseen. Puron valuma-alueelle suunnitellaan mm. metron linjausvaihtoehtoja, tiivistä asuinaluetta ja keskusta-aluetta. Myös pääkaupunkiseudun yhdyskuntajätettä polttava jätevoimala on päätetty rakentaa Itä-Vantaan Långmossabergeniin, Krapuojan valuma-alueelle. Krapuoja toimii alajuoksullaan Vantaan puolella osaltaan ekologisena yhteytenä Sipoonkorven luonnonsuojelualueelta meren rantaan. Östersundomin alueesta on parhaillaan tekeillä maantieteen pro gradu -tutkielma (Kujala 2011, luonnos), jossa Krapuoja on yhtenä tutkimuskohteena Tutkimuskysymykset Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää Vantaan Krapuojan ja Kormuniitynojan pohjaeläimistöä sekä veden laatua. Pohjaeläimistön perusteella on tavoitteena selvittää, mikä on purojen ekologinen tila ja mitkä tekijät siihen vaikuttavat. Selvitettävät tutkimuskysymykset ovat: 1. Millainen on Krapuojan ja Kormuniitynojan pohjaeläimistö? a) Mitkä ympäristötekijät vaikuttavat lajistoon? b) Eroavatko havaintopaikkojen lajistot toisistaan? c) Eroavatko Krapuojan ja Kormuniitynojan lajistot toisistaan? 2. Millainen on Krapuojan ja Kormuniitynojan ekologinen tila? a) Vaihteleeko ekologinen tila havaintopaikkojen välillä? b) Vaihteleeko ekologinen tila tutkimuspurojen välillä? c) Jos ekologinen tila vaihtelee, niin mitkä tekijät sitä selittävät? d) Jos ekologinen tila on hyvää huonompi, niin mitä voidaan tehdä sen parantamiseksi? Sialidae-heimon kaislakorento 12

13 2 Aineisto ja menetelmät 2.1 Tutkimusalueet Tutkimusalueina oli kaksi puroa, Vantaan Krapuoja ja Kormuniitynoja. Purot kuuluvat Suomenlahden rannikkoalueen päävaluma-alueeseen ja tarkemmin Krapuojan valuma-alueeseen, jonka pinta-ala on 33,45 km 2 (Vantaan kaupunki 2009b). Kormuniitynoja yhtyy Krapuojaan Sotungin peltojen keskellä ja Krapuoja laskee mereen Kapellvikenissä. Puroilla tutkittavia pohjaeläinhavaintopaikkoja oli yhteensä yhdeksän. Krapuojan latvaosalla eli Roxinojalla oli kaksi ja varsinaisella Krapuojalla kolme havaintopaikkaa, Kormuniitynojan latvaosalla eli Itä-Hakkilanojalla ja varsinaisella Kormuniitynojalla oli molemmilla kaksi havaintopaikkaa (kuva 1). Vesinäytteet otettiin kuitenkin kahdeksalta ha- Kuva 1: Krapuojan ja Kormuniitynojan pää- ja sivuvaluma-alueet sekä maankäyttö. Krapuojan havaintopaikat: ROI=Roxinojan itäinen haara, ROP=Roxinojan pohjoinen haara, KR 1=Krapuoja 1, KR 2=Krapuoja 2 ja KR 3=Krapuoja 3. Kormuniitynojan havaintopaikat: IH 1=Itä-Hakkilanoja 1, IH 2=Itä-Hakkilanoja 2, KO 1=Kormuniitynoja 1 ja KO 2=Kormuniitynoja kaupunki, mittausosasto 13

14 vaintopaikalta, sillä Krapuojan toinen alue (KR 2) otettiin mukaan tutkimukseen niin myöhään, että vesinäytteitä ei siltä alueelta ehditty ottaa. Havaintopaikkojen valitsemisessa oli haastavaa se, että tutkimuspurojen pohjaeläimiä ei ollut aiemmin lainkaan tutkittu. Roxinojan havaintopaikat otettiin luonnontilaisempana alueena vertailukohteeksi varsinaisen Krapuojan havaintopaikoille, jotta voitaisiin nähdä veden laadussa sekä pohjaeläinlajistossa olevat mahdolliset erot ihmistoiminnan lisääntyessä valuma-alueella. Itä-Hakkilanojalla olevien havaintopaikkojen oletettiin myös olevan vähemmän saastuneita, sillä Kormuniitynojan pohjaeläimistössä odotettiin näkyvän merkkejä Vaaralan jätevesipumppaamolta vuonna 2008 tulleesta 8000 m 3 puhdistamattomasta jätevesipäästöstä (Haikonen 2008) sekä kaupungistumisesta Krapuoja Krapuoja on merkittävä Itä-Vantaan puro, joka saa alkunsa Sipoonkorven Natura-alueelta (Vantaan kaupunki 2009b). Luonnontilaisen latvaosan eli Roxinojan valuma-alueella ei ole juurikaan ihmistoimintaa lukuun ottamatta muutamaa peltoa ja vähäistä asutusta. Roxinojan alapuolinen osa, varsinainen Krapuoja, virtaa pitkän matkaa peltojen keskellä, jossa sitä on suurelta osin suoristettu. Alueella ei ole viemäriverkkoa, joten puroon tulee oletettavasti hajakuormitusta asuinalueilta. Valuma-alueella on myös useita maa- ja hevostiloja. Krapuojan valumaalueella on vuonna 1982 suljettu Sotungin kaatopaikka, jonka päästöjä on seurattu (Eskola 2007). Kaatopaikan vaikutus Krapuojan veden tilaan on havaittu lähinnä typpipitoisuuden, sähkönjohtavuuden ja sameuden ajoittaisena kasvuna (Eskola 2007). Krapujaa voidaan kutsua maaseutupuroksi, sillä sen valuma-alueesta suurin osa on rakentamatonta aluetta. Krapuojana on paikallisten keskuudessa pidetty myös Sotunginojaa, mutta tässä työssä käytetään Vantaan pienvesiselvityksen mukaisia nimityksiä vuodelta 2009, joiden mukaan Krapuoja on Sipoonkorvesta lähtevä puro (Vantaan kaupunki 2009b). Luontoarvoluokitukseltaan Krapuoja on määritelty luokkaan I, eli purolla on erittäin merkittäviä luontoarvoja (Vantaan kaupunki 2009b). Latva-alueella on Vantaan luontokartan mukaan merkittäviä luontoarvoja, kuten silikaattikallioita, luonnontilaisia rämeitä ja korpia, rinnelehtoja ja Kuva 2: Roxinojan pohjoinen haara (ROP) Kuva 3: Roxinojan itäinen haara (ROI) 14

15 pieniä luonnonmetsän ytimiä (Rantalainen 2004). Puro virtaa Vantaalla Sotungin laakson maisemallisesti ja kulttuurihistoriallisesti arvokkaiden alueiden läpi (kuva 1). Helsingin ja Vantaan rajan tuntumassa, Helsingin puolella purossa on maisemallisesti ja virkistyksellisesti arvokas koskialue asuinalueen keskellä. Puronvarren asukkaat ovat uineet, kalastaneet ja ravustaneet Krapuojalla ennen puron ruoppaamista ja oikaisua (SKES 2009). Krapuojan kalaston osalta on huomionarvoista puron yhteys mereen, mikä mahdollistaa esimerkiksi uhanalaisuusluokituksen (Rassi ym. 2010) mukaan äärimmäisen uhanalaisen taimenen ja silmälläpidettävän nahkiaisen kudun niin Krapuojalla kuin siihen laskevalla Kormuniitynojallakin. Krapuojaan on istutettu taimenia vuosina 2003, 2006, 2007 ja 2008 sekä taimenen mätiä vuonna 2003 (SKES 2009). Vantaan pienvesistöjen kalastoselvityksessä Krapuojalla havaittuja lajeja olivat särki (Rutilus rutilus), salakka (Alburnus alburnus), kolmipiikki (Gasterosteus aculeatus), ahven (Perca fluviatilis), seipi (Leuciscus leuciscus), taimen (Salmo trutta) ja nahkiaisen (Lampetra fluviatilis) likomato. Purolla havaittiin tämän tutkimuksen yhteydessä myös täplärapuja, mikä tekee Krapuojasta nimensä veroisen puron. Kalastoselvityksen tehnyt Suomalaisen kalastusmatkailun edistämisseura (SKES) ehdottaa Krapuojalle kalataloudellista kunnostusta sekä Vantaan puoleisten osien laittamista kalastuskieltoon (SKES 2009). Krapuojan latvaosa on nimeltään Roxinoja. Tässä tutkimuksessa Roxinojan havaintopaikat on nimetty itäiseksi ja pohjoiseksi haaraksi. Itäisen haaran yhtyessä pohjoiseen haaraan puron vesimäärä kasvaa merkittävästi ja varsinainen Krapuoja alkaa Roxinojan haarojen yhtymäkohdasta. Roxinojan pohjoisen haaran (ROP) havaintopaikka oli luonnontilainen koskialue, jolla esiintyi runsaasti vesisammalia ja muita vesikasveja (kuva 2). Roxinojan itäisen haaran (ROI) koskimainen havaintopaikka sijaitsi metsän keskellä, jossa puro virtasi luonnontilaisena (kuva 3). Varsinaisen Krapuojan ensimmäinen havaintopaikka (KR1) sijaitsi pellon ja niityn keskellä (kuva 4). Puron rannoilla kasvoi pensaikkoa ja uomassa oli runsaasti vesisammalia ja puuainesta. Krapuojan toinen havaintopaikka (KR2) sijaitsi Nybykketintien kivisen sillan kohdalla (kuva 5). Havaintopaikan lähellä puro virtasi peltojen keskellä ja lähellä oli hevoslaidun. Krapuojan kolmas havaintopaikka Kuva 4: Krapuoja 1 (KR 1) Kuva 5: Krapuoja 2 (KR 2) 15

16 Kuva 6: Krapuoja 3 (KR 3) Kuva 7: Itä-Hakkilanoja 1 (IH 1) (KR3) sijaitsi Helsingin liitosalueen puolella omakotitaloalueen ja taajamatien läheisyydessä (kuva 6). Havaintopaikka oli jokimainen koskialue, jonka uoma oli huomattavasti muita Krapuojan havaintopaikkoja leveämpi Kormuniitynoja Kormuniitynojaa voidaan nimittää kaupunkipuroksi, sillä sen valuma-alueesta suurin osa on väljästi tai tiiviisti rakennettua. Luontoarvoluokitukseltaan Kormuniitynoja on luokiteltu II-luokkaan, eli alueen luontoarvot ovat merkittäviä (Vantaan kaupunki 2009b). Kormuniitynojan pohjoisempi latvahaara, Itä-Hakkilanoja, kulkee pitkälti asuinalueiden keskellä ja purolla onkin merkittävä virkistyksellinen arvo Itä-Hakkilan asukkaille. Itä-Hakkilanoja kuuluu Vantaan luontotietojärjestelmässä kasvistollisesti ja eläimistöllisesti arvokkaaseen alueeseen ja purolla esiintyviä kalalajeja ovat taimen, kolmipiikki ja kymmenpiikki (Haikonen 2008). Puron hitaasti virtaavalla latvalla havaittiin tämän tutkimuksen yhteydessä runsaasti kutevia sammakoita. Kormuniitynojan länsihaara Porttipuiston alueella on hyvin voimakkaasti tai voimakkaasti muokattua (Vantaan kaupunki 2009b). Varsinainen Kormuniitynoja kuuluu kulttuurihistoriallisesti, virkistyksellisesti ja luontoarvoiltaan arvokkaaseen Hakunilan kartanon maisema-alueeseen ja kartanonpuistoon. Puro kulkee virkistyksellisesti helposti tavoitettavana kävelyteiden keskellä ja sitä on monin paikoin kivetty ja muokattu. Kormuniitynojaa on maisemoitu Hakunilan kartanoalueen kunnostuksen yhteydessä Blylodin puiston kohdalla, jossa rannat on suurelta osin kivetty. Hakunilan kartanon ja Sotungintien välinen osuus Kormuniitynojan varresta on Vantaan yleiskaavassa (Vantaan kaupunki 2007) merkitty luonnon monimuotoisuuden kannalta erityisen tärkeäksi alueeksi. Uomaan on myös palautettu Ratsumestarintien sillan itäpuolelle siinä 1900-luvun alkupuolella sijainnut lampi. Sotungin pelloilla Kormuniitynoja meanderoi luonnontilaisena peltojen keskellä ja se on lähellä olevalle koululle ja luontokoululle tärkeä tutkimus- ja retkikohde. Hakunilan urheilupuiston länsipuolella puro yhtyy Sotungin peltojen keskellä Krapuojaan. Kormuniitynojaa kuormittavat mm. rakennetuilta alueilta sekä teiltä tulevat hulevedet, Hakunilan kartanoalueen läheisyydessä oleva 16

17 Kuva 8 Itä-Hakkilanoja 2 (IH 2) Kuva 9 Kormuniitynoja 1 (KO 1) Kuva 10 Kormuniitynoja 2 (KO 2) hyötykasvitarha sekä lumenkaatopaikka. Puroon on tullut 8000 m 3 jätevesipäästö Vaaralan jätevesipumppaamon ylivuodon seurauksena vuonna 2008 (Haikonen 2008). Virtavesien hoitoyhdistys on istuttanut Kormuniitynojalle taimenen poikasia 2005, 2006 ja 2008 (SKES 2009). Vantaan pienvesistöjen kalastoselvityksessä purolla havaittuja lajeja olivat taimen, kolmipiikki ja salakka. Kormuniitynojalla on havaittu myös täplärapuja (Haikonen 2008). SKES:n (2009) mukaan Kormuniitynoja tulisi nostaa luontoarvoluokkaan I nykyisen II sijasta sen kalataloudellisen merkityksen vuoksi. Itä-Hakkilanojan ensimmäisellä havaintopaikalla (IH 1) puro kulkee vähävetisenä metsäsaarekkeen keskellä, melko lähellä asutusta (kuva 7). Purossa on kivi- ja hiekkapohja, runsaasti eloperäistä ainesta ja puuainesta. Puron vesi on melko kirkasta ja uoman varjostus on suurta. Itä-Hakkilanojan toisella havaintopaikalla (IH 2) puro virtasi kirkkaana ja vähävetisenä niityn ja asutuksen keskellä (kuva 8). Kormuniitynoja 1:n (KO1) havaintopaikka oli hiekkainen ja kivinen koskialue, jonka ympärillä oli runsaasti rantakasvillisuutta sekä hitaan virtauksen alue, jolla puron pohja oli pehmeä (kuva 9). Havaintopaikan lähellä oli kasvipalstoja ja Hakunilan kartano. Paikalle on rakennettu näytteenoton jälkeen vuonna 2010 tekolampi, joka on muuttanut aluetta paljon niin maisemallisesti kuin eliöstön kannalta. Kormuniitynojan toinen alue (KO2) (kuva 10) sijaitsi Sotungintien ja Vantaan luontokoulun lähellä. Havaintopaikalla ei ollut juurikaan varjostusta ja puro virtasi melko syvällä peltojen keskellä. Havaintopaikalla puron varressa kasvoi uhanalaisluokituksessa silmälläpidettäväksi luokiteltua ojatädykettä (Veronica beccabunga). 17

18 2.2 Valuma-alueen rajaus Valuma-alueen rajaamiseen ja kartan tekoon käytettiin Map-info Professional ohjelmaa. Päävaluma-alueen rajaus tehtiin pääasiassa Vantaan pienvesiselvityksen mukaisesti, mutta sitä täydennettiin tarvittaessa peruskartan avulla. Lähivalumaalueiden rajaukseen käytettiin osittain Paavilaisen (2005) tekemää rajausta ja puuttuvat alueet rajattiin käyttäen apuna peruskarttaa. Maankäytön osalta karttapohjana käytettiin Vantaan kaupungin yleiskaavaa (2007) sekä pääkaupunkiseudun seutukarttaa (SeutuCD). Havaintopaikkojen kuvat ovat tekijän ottamia, paitsi kuva 9, jonka on ottanut Olli Kari. 2.3 Pohjaeläimet, pohjamateriaali ja pohjakasvillisuus Pohjaeläinnäytteenotto suoritettiin mahdollisuuksien mukaan ympäristöhallinnon jokien biologista seurantaa varten tehtyjen ohjeiden mukaan (Hellsten ym. 2009). Pohjaeläinnäytteet otettiin yhdeksältä havaintopaikalta. Havaintopaikoiksi valittiin mahdollisuuksien mukaan koski- tai virtapaikkoja, mutta näytteitä otettiin myös suvantomaisemmilta alueilta. Kultakin havaintopaikalta otettiin kolme näytettä rinnakkaisnäytteineen, kukin eri pohjanlaatutyypeiltä, joilla pohja-aineksen raekoko ja/tai virtausnopeus vaihtelivat. Pohjaeläinnäytteitä otettiin näiltä näytealoilta yhteensä 54. Näytteenotto suoritettiin soveltaen standardia SFS 5077 (Suomen standardoimisliitto 1989). Näytteet otettiin 0,5 mm potkuhaavilla (kuva 9). Näytteenottoaika (30 s) ja pinta-ala vakioitiin potkimalla pohjaa ja liikkuen samalla noin metrin matka ylävirtaan päin. Mikäli havaintopaikalla havaittiin vesisammalia, pyrittiin niitä sisällyttämään näytteisiin samassa suhteessa kuin niitä esiintyi (Hellsten ym. 2009). Seulos siirrettiin lusikan ja pinsettien avulla 5 dl vetoisiin purkkeihin, joihin lisättiin 94 % denaturoitua etanolia siten, että näytteen väkevyydeksi tuli 70 %. Myös kivet, isot puunkappaleet ja haavi tutkittiin ja makroskooppiset eläimet siirrettiin purkkeihin pinseteillä. Havaintopaikkojen pohjamateriaalin, pohjakasvillisuuden ja detrituksen määrä kirjattiin ylös asteikolla 0-3 (0=ei yhtään, 1=vähän, 2=melko paljon, 3=runsaasti). Lisäksi mitattiin veden lämpötila. Rantakaistan kuvaus tehtiin koko havaintopaikkojen pituudelle noin 5 m leveältä kaistaleelta kummaltakin rannalta. Puuston ja maankäyttötyyppien keskimääräinen osuus arvioitiin asteikolla 0-3 (0=ei yhtään, 1=vähän, 2=melko paljon, 3=runsaasti) molempien rantojen keskiarvona. Pohjaeläinten tunnistus tehtiin preparointimikroskoopilla (Olympus sz 60) käyttäen suurennosta 10x -60x. Määritystarkkuudessa pyrittiin tasoon, jota ympäristöhallinto käyttää jokien ekologisessa luokittelussa (Hellsten ym. 2009). Lajinmäärityksessä käytettiin seuraavaa kirjallisuutta: Nilsson osat 1 ja 2 (1996), Edington ja Hildrew (1995), Wallace, Wallace ja Philipson (1990), Elliott, Humpesch ja Macan (1988), Wiberg-Larsen (1980), Sundermann, 18

19 2.4 Veden fysikaaliskemiallinen laatu Lohse, Beck ja Hanse (2007). Epävarmoissa tapauksissa määrityksiä pyrittiin varmistamaan asiantuntijoiden avulla. Vesiperhostutkija Aki Rinne määritti osan vesiperhosista ja varmisti määrityksiä. Pohjaeläinkuvat otettiin mikroskooppikameralla (Olympus) näytteiden määrityksen yhteydessä. Vesinäytteet otettiin kuukausittain kahdeksalta havaintopaikalta kesä-lokakuun välisenä aikana. Kultakin havaintopaikalta otettiin kaksi rinnakkaista vesinäytettä. IH 2:n havaintopaikka otettiin mukaan kesken tutkimuksen, joten sieltä näytteet otettiin vain syys- ja lokakuussa. Näytteet otti ja analysoi Viikin Metropolilab standardien (liite 2) mukaisesti. Näytteistä määritettiin ph, happipitoisuus, hapen kyllästysaste, biologinen hapenkulutus (BHK-7), sähkönjohtavuus, sameus, väriluku, kiintoaineen pitoisuus, kokonaistyppi, kokonaisfosfori, rauta, kloridi, sulfaatti, kolibakteerien (Escherichia coli) määrä, suolistoperäiset enterokokit ja veden lämpötila. Alkaliteetti määritettiin vain syys- ja lokakuussa. Rinnakkaisnäytteistä laskettiin keskiarvo ja keskihajonta. Vedenlaatukuvaajissa käytettiin rinnakkaisnäytteiden keskiarvoja ja tilastollisissa testeissä koko näytteenottokauden keskiarvoja. Virtaaman mittasi ja laski Helsingin ympäristökeskus siivikkomittarilla (Schiltknecht Miniair 2) standardin SFS-EN ISO 748 mukaisesti. Uoman leveys mitattiin kullakin havaintopaikalla ja sen mukaan suunniteltiin mittauspisteiden määrä ja kohdat horisontaalilla. Horisontaalilla olevan mittauspisteen syvyys määritteli vertikaalisten pisteiden lukumäärän. Mittaus suoritettiin laskemalla siivikon pyörimismäärä kahdenkymmenen sekunnin aikajaksolla. Mittaustiedot syötettiin Virtaama ohjelmaan, joka laski uoman virtaaman (m 3 s-1). Roxinoja 19

20 2.5 Ekologisen tilan määritys Jokien ekologisen tilan luokittelu perustuu kolmeen pohjaeläimistön tilaa kuvaavaan pohjaeläinindeksiin: tyypille ominaisten taksonien lukumäärään, tyypille ominaisten EPT-heimojen (Ephemeroptera, Plecoptera ja Tricoptera) lukumäärään ja yhteisöjen samankaltaisuutta kuvaavaan PMA-indeksiin (Vuori ym. 2009). Tyyppiominaisten taksonien lukumäärä (Hämäläinen ym. 2002, 2007) kertoo kullekin jokityypille ominaisten pohjaeläintaksonien havaitun lukumäärän ja kuvaa taksonikoostumusta sekä monimuotoisuutta (Vuori ym. 2009). Tyyppiominaisten EPT-heimojen lukumäärä kertoo tutkittavan pohjaeläinyhteisön saastumiselle herkkien päivänkorentojen, koskikorentojen ja vesiperhosten eli EPT-heimojen määrän. Muuttuja kuvaa tyypille ominaisten tärkeiden taksonomisten ryhmien esiintymistä ja puuttumista tutkitulta alueelta. Suhteellinen mallinkaltaisuus (Percent Model Affinity PMA) vertaa tutkittavan vesialueen pohjaeläinyhteisön taksoneita ja niiden runsaussuhteita samantyyppisen, luonnontilaisen vertailuyhteisön taksoneihin (Novak & Bode 1992). PMA-indeksi kuvaa sitä, kuinka paljon tutkittavalla paikalla on sellaisia pohjaeläintaksoneja, jotka sinne kuuluisivat luontaisesti sekä ottaa huomioon myös ne lajit, joita ei vertailuaineistosta ole tavattu (Vuori ym. 2009). Luokittelumuuttujille käytettiin pienille savimaiden joille määritettyjä luokkarajoja (Vuori ym. 2009). Tässä tutkimuksessa saavutettu määritystaso ei vastannut kaikkien Baetis-suvun eikä Hydropsychidae-, Polycentropodidae-, Psychomyiidae- ja Rhyacophilidae-heimojen yksilöiden osalta PMAindeksien laskemista varten vaadittua tarkkuutta (Vuori ym. 2009), joten kyseisten heimojen tai sukujen osalta yhdistettiin niihin kuuluvien lajien tai sukujen vertailuarvot. Näin saatuja yhdistettyjä vertailuarvoja käytettiin indeksin laskemiseen. Luokittelumuuttujien laskemisessa käytettiin kultakin havaintopaikalta vain neljää näytettä, sillä ympäristöhallinnon käyttämä vertailuaineisto muodostuu samankaltaisista otoksista. Suositusten mukaisesti käytettiin nopeamman virtauksen alueelta otettuja näytteitä, sillä tutkimusten mukaan hitaamman virtauksen alueella yksilömäärät ovat vähäisempiä kuin nopean virtauksen alueella (Vuori ym. 2009). Ekologisen tilan luokitusta tukevina suureina käytettiin Vuoren ym. (2009) ohjeiden mukaan purojen hydrologis-morfologista tilaa, veden kokonaisfosforipitoisuutta sekä muita veden laadullisia tekijöitä. Veden kokonaisfosforin osalta käytettiin pienten savimaiden jokien luokkarajoja (taulukko 1). Purojen hydrologis-morfologisen tilan määrittelyssä käytettiin Vuoren ym. (2009) ohjeita, Vantaan pienvesiselvityksessä tehtyjä arvioita (Vantaan kaupunki 2009b) sekä omia havaintoja purojen morfologisesta tilasta. Vuoren ym. (2009) mukaan hydrologis-morfologisen tilan määräytymiseen vaikuttavat padot ja muut nousuesteet, allastuminen Taulukko 1: Pintavesien ekologisen tilan luokittelussa käytettyjen indeksien ja määrityksen tukena käytettyjen kokonaisfosforipitoisuuksien vertailuolot ja luokkarajat. Käytetyt pohjaeläinindeksit: tyyppilajien lkm, tyyppiominaisten EPT-heimojen (päivänkorentojen, koskikorentojen ja vesiperhosten) lkm sekä suhteellinen mallinkaltaisuusindeksi (PMA). Taulukossa on esitetty myös ekologisen laatusuhteen (ELS) luokkarajat. Luokat: E=erinomainen, H= hyvä, T=tyydyttävä, V=välttävä ja Hu=huono. (Muokattu Vuoren ym taulukon avulla) Vertailuolot E/H H/T T/V V/Hu Tyyppilajien lkm ELS EPT-heimojen lkm ELS PMA-indeksi ELS Kok. P µg l-1 <

21 eli rakennettu putouskorkeus, rakennettu osuus ja virtaama. Pienvesiselvityksessä määritettyyn morfologiseen tilaan vaikuttivat mm. uoman linjaus, pohjamateriaali ja muodon luonnontilaisuus (Vantaan kaupunki 2009b). Puroille ei ole olemassa omaa luokitusta ympäristöhallinnon pintavesien ekologisen tilan luokittelussa (Vuori ym. 2009), joten tässä tutkimuksessa on käytetty pienten jokien ekologisen tilan arviointia varten laadittuja luokituksia ja vertailuarvoja. Pienille savimaiden joille, joihin molemmat purot kuuluivat, ei ole vielä määritetty pohjaeläinindeksien laskennassa tarvittavia jokityypille ominaisia lajeja. Pienten savimaiden jokien vertailuarvoina käytettiin ohjeiden mukaisesti pienten turvemaiden jokien mediaaneja, joista on vähennetty 10 %. Pohjaeläinindeksien arvot muutettiin Vuoren ym. (2009) ohjeiden mukaan keskenään paremmin vertailukelpoisiksi muuttamalla arvot ekologisen laatusuhteen (ELS) arvoiksi. Ekologinen laatusuhde lasketaan jakamalla havaittu indeksiarvo vertailutilan odotusarvolla. Vertailutilan odotusarvo on kullekin vesimuodostumatyypille ja muuttujalle määritetty häiriintymättömän ekologisen tilan arvo. Ekologisen laatusuhteen vertailuarvoina ja luokkarajoina käytettiin jokityypille pienet savimaiden joet määritettyjä arvoja. Biologisten tekijöiden ja niitä kuvaavien muuttujien keskinäistä vertailua ja yhdennettyä luokittelua varten pohjaeläinindeksit yhteismitallistettiin pisteytysmenetelmällä (Vuori ym. 2009). Muuttujat pisteytettiin sen mukaan, mitä tilaluokkaa kukin niistä ilmentää. Pistearvot olivat seuraavat: erinomainen tila = 0,9, hyvä = 0,7, tyydyttävä = 0,5, välttävä = 0,3 ja huono = 0,1. Kunkin havaintopaikan pisteistä laskettiin mediaani, joka määräsi laskennallisen tilan. Tässä tutkimuksessa on molemmille puroille määritelty erikseen laskennallinen ja arvioitu luokka. Laskennallisella luokalla tarkoitetaan pintavesien ekologisen tilan luokittelussa (Vuori ym. 2009) luokittelumuuttujien raja-arvotaulukoiden perusteella määritettyä, tiettyyn seurantapaikkaan ja -aineistoon liittyvää luokitustulosta. Arvioitu luokka tarkoittaa puolestaan laatutekijöiden yhteenvetotietona esitettävää arviota tilaluokasta koko vesimuodostuman kannalta. Näkymä Kormuniitynojasta Urheilupuistossa (@Vantaan kaupunki/haikala) 21

22 2.6 Tilastollinen testaus Kaikki tilastolliset testit tehtiin PC-ORD ohjelmalla. Havaintopaikkojen ja niiden näytealojen eroavaisuutta veden laadun perusteella tutkittiin pääkomponenttianalyysillä (Principal Component Analysis PCA). Pääkomponenttianalyysi on monimuuttujamenetelmä, jossa alkuperäiset muuttujat muunnetaan keskenään korreloimattomiksi uusiksi pääkomponenteiksi, jotka säilyttävät mahdollisimman suuren osan alkuperäisten muuttujien vaihtelusta (Ranta ym. 1989). Pääkomponenttianalyysillä saatiin selville havaintopaikkojen samankaltaisuus arvioituna veden laadun suhteen sekä vedenlaatunäytteiden pääkomponentit. Havaintopaikkojen ja niiden näytealojen ryhmittymistä pohjaeläimistön perusteella tutkittiin Non-metric Multidimensional Scaling -analyysillä (NMS) (Minchin 1987). Paikkojen välisen etäisyyden mittaamiseen käytettiin Sörensenin etäisyyttä (QS=2C/A+B, jossa A ja B ovat näytteiden lajimääriä ja C on näytteiden A ja B yhteenlaskettu lajimäärä) ja ryhmittelyn kannalta merkittävimpien akselien parametrien etsintä suoritettiin Monte Carlo permutaatiotestillä. Analyysi ryhmitteli pohjaeläinlajit ja näytealat graafisesti kaksiulotteista ordinaatiokuvaajaa käyttäen. Saatua kuvaa muokattiin kuvankäsittelyohjelmalla (CorelDRAW) selkeämmäksi ottamalla kuvaan vain 30 yleisintä taksonia sekä ympyröimällä kukin havaintopaikka. Multi-response Permutation Procedure (MRPP) -testillä (Berry ym. 1983) tutkittiin eroavatko havaintopaikkojen purojen pohjaeläinlajistot toisistaan. Testissä käytettiin Sörensenin etäisyyttä paikkojen välisen lajiston eroavaisuuden mittaamiseen ja havaittuja lajiston eroja verrattiin satunnaistettuun aineistoon Monte Carlo -permutaatiotestillä. MRPP-testi siis testasi eri havaintopaikkojen välisiä eroja ja sillä saatiin selville myös havaintopaikoilla olevien näytealojen keskimääräinen Sörensenin similariteetti eli sisäinen samankaltaisuus. Testituloksena saatiin myös havaintopaikkojen eroavaisuuksien tilastollista merkitsevyyttä kuvastava p-arvo ja muuttuja A, joka kuvaa havaintopaikkojen sisäistä samankaltaisuutta (engl. within-group homogeneity) verrattuna satunnaistettuun odotusarvoon. Muuttuja A:n arvot vaihtelevat -1 ja 1 välillä. Kun A=1, ovat näytteet ryhmän sisällä lajistoltaan täysin samanlaisia. Kun A=0, on ryhmän sisäinen vaihtelu satunnaista ja vastaa odotusarvoa. Kun A<0, on ryhmän sisällä vähemmän yhdenmukaisuutta kuin mitä odotusarvon perusteella voidaan olettaa. Veden laadun vaikutusta pohjaeläinlajien esiintymiseen tutkittiin kanonisella korrespondenssianalyysillä (Canonical Correspondence Analysis CCA) (Ter Braak 1986). CCA-analyysin avulla lajistossa havaittava paikkojen välinen vaihtelu suhteutetaan vastaavaan vaihteluun ympäristössä, ja saadaan näin selville lajiston vaihtelua voimakkaimmin selittävät ympäristömuuttujat. Analyysi järjestää graafisesti lajit ja ympäristötekijät koordinaatistoon ordinaatiota voimakkaimmin selittävien akselien mukaisesti. Origosta lähtevien viivojen pituus kuvaa ympäristötekijöiden merkitystä lajiston alueellisen jakautumisen selittäjinä. Ympäristömuuttujien ja lajien välistä riippuvuutta on mahdollista tarkastella analyysin antaman kuvan perusteella. Akselien selittävyyttä kuvaavat analyysin laskemat ominaisarvot (eigenvalue). CCA:n ominaisarvojen ja ympäristömuuttujien korrelaatioiden merkitsevyyttä arvioitiin Monte Carlo -permutaatiotestillä. Pohjaeläintulosten lisäksi CCA-analyysiin valittiin veden laatua kuvaavista tekijöistä tarkasteltaviksi Escherichia coli, väriluku, biologinen hapenkulutus (BHK-7), kiintoaineen määrä, happipitoisuus ja veden ph. Veden laatua kuvaavista muuttujista laskettiin näytteenottojakson keskiarvot, joille tehtiin logaritmimuunnos ln (x+1). Veden ph arvoa ei kuitenkaan muunnettu. Pohjaeläinten osalta analyysissä käytettiin havaintopaikkojen pohjaeläinten yksilömäärien keskiarvoja kahdeksalta havaintopaikalta. Saatua kuvaa muokattiin kuvankäsittelyohjelmalla (CorelDRAW) selkeämmäksi ottamalla kuvaan vain 30 yleisintä taksonia. Havaintopaikka KR 2 ei ollut mukana tässä analyysissä, sillä alueelta ei tutkittu veden laatua. 22