TASO-HANKKEEN SURVIAISSÄÄSKITUTKIMUSTEN TULOKSET VUODELTA 2012

Transkriptio

1 TASO-HANKKEEN SURVIAISSÄÄSKITUTKIMUSTEN TULOKSET VUODELTA 2012 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 173/2012 Janne Raunio

2 TIIVISTELMÄ Tämä raportti käsittelee Keski-Suomen ELY-keskusken koordinoiman TASO-hankkeen surviaissääskitutkimusten tuloksia vuodelta Tutkimuksessa sovellettiin ns. surviaissääskien kotelonahkamenetelmää (CPET), joka on Suomessa vielä suhteellisen huonosti tunnettu ja vähän hyödynnetty menetelmä. Näytepisteitä oli kaikkiaan 11. Suurin osa kohteista oli turvetuotannon tai metsätalouden kuormittamia puroja, mutta muutama kohde oli vain lievästi kuormitettu tai lähes luonnontilainen. Näytteistä tavattiin yhteensä 57 surviaissääskitaksonia. Keskimääräinen taksonimäärä oli 14,8, mutta vaihteluväli oli melko suuri: 2-30 taksonia. Runsaslajisimmat näytepisteet olivat Vahvasenjoen näytepisteet. Vahvasenjoki oli tutkituista puroista/joista isoimpia, mikä selitti selvästi suurimman lajimäärän. Tässä työssä tutkittu aineisto on pieni, mutta tulokset antoivat viitteitä siitä, että pienille turvetuotannon ja metsätalouden kuormittamille puroille oli tyypillistä vähälajisuus ja pienikokoisten ns. jokapaikan lajien dominoiva asema näytteissä. Vaikka CPET-menetelmä on sinällään sovellettavissa hyvin monenlaisiin ympäristöihin ja olosuhteisiin, saattaa riittävän suuren näytemäärän saaminen olla vaikeaa joillakin pienillä puroilla. Vasta laajemman aineiston käsittelyn kautta saadaan tarkempi kuva menetelmän ja surviaissääskien soveltuvuudesta tämän tyyppisiin tutkimuksiin.

3 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO 1 2 AINEISTO JA MENETELMÄT Näytteenotto Näytteiden käsittely ja määritys Aineiston analysointi 5 3 TULOKSET 5 4 TULOSTEN TARKASTELU 7 VIITTEET 9 Liite 1. Näytteenoton yhteydessä tehdyt maastohavainnot sekä näytepisteiden yleiskuvaukset Liite 2. Näytepisteiltä tavatut surviaissääskitaksonit vuonna 2012

4 1 JOHDANTO Keski-Suomen ELY-keskuksen koordinoimassa TASO-hankkeessa kehitetään turvetuotannon ja metsätalouden vesiensuojelua. Hankkeessa tuotetaan tietoa vesistökuormituksesta sekä vesiensuojeluun ja mitoittamiseen liittyviä suosituksia, kehitetään turvetuotannon ja metsätalouden vesiensuojelun omavalvontaa sekä lisätään tietoa toimialojen vesiensuojelusta. Hanke toteutetaan pääosin Saarijärven reitillä. Reitillä sijaitsevien tutkimuskohteiden ekologista tilaa selvitettiin kesällä 2012 surviaissääskien kotelonahkamenetelmän (Chironomid Pupal Exuvial Technique, CPET) avulla. Surviaissääskien kotelonahkamenetelmä (mm. Wilson & Ruse 2005) on Suomessa vielä melko huonosti tunnettu ja vähän hyödynnetty, mutta sen käyttö pohjaeläintutkimuksissa on yleisempää mm. Iso-Britanniassa ja Pohjois-Amerikassa. Menetelmä eroaa perinteisistä pohjaeläinten tutkimusmenetelmistä siinä, että näytteenotto kohdistuu toukkien sijaan aikuistuneiden surviaissääskien veden pinnalle jättämiin kotelonahkoihin. Veden pinnalla ajelehtivia kotelonahkoja kertyy melko laajalta alueelta ja eri pienelinympäristöistä, joten menetelmän avulla on mahdollisuus saada melko kattava otos laajan alueen ja eri syvyysvyöhykkeiden lajistosta. 2 AINEISTO JA MENETELMÄT 2.1 Näytteenotto Surviaissääskien aikuistuminen käynnistyy Etelä-Suomen joissa huhti- toukokuun vaihteessa ja päättyy syys-lokakuussa (Raunio ym. 2007a). Lajien ja sukujen aikuistumisajankohtien välillä on merkittävää vuodenaikaista ja vuorokauden sisäistä vaihtelua (mm. Wilson & Ruse 2005). Jotta lajistokoostumuksesta saataisiin kattava kuva, tulisi kotelonahkoja kerätä kolmesti avovesikaudelta (Ruse & Wilson 1984). Mikäli resursseja on vain yhteen näytteenottokertaan, saadaan heinäkuun aikana kattavin otos lajistosta (Raunio ym. 2007a). Vuorokauden sisäisen vaihtelun aiheuttaman virheen vuoksi kotelonahkoja tulee kerätä kerääntymisalueilta tai ajelehtivaa aineista keräävistä pisteistä. Tällöin näytteen voidaan katsoa edustavan viimeisen kahden vuorokauden aikana aikuistuneita lajeja (Coffman 1973). Joissa kotelonahkoja kertyy mm. pintavirtausta estäviin kohtiin kuten kaatuneita puunrunkoja vasten, joen mutkiin ja akanvirtoihin (kuva 1). Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 173/2012 1

5 Kuva 1. Surviaissääskien kotelonahkoja kerätään kerääntymisalueilta tai ajelehtivaa aineista keräävistä pisteistä. Näytteenotossa sovellettiin eurooppalaista menetelmästandardia (SFS-EN 15196: 2006). Surviaissääskien kotelonahkojen näytteenotto tapahtui haavimalla rantaveden pinnalla kelluvaa aineista käsihaavilla (havas < 250 µm) (kuva 2). Näytteenotto tapahtui ja siitä vastasi FM Mika Nieminen. Näytepisteitä oli kaikkiaan 11 (kuva 3, liite 1). Suurin osa kohteista oli turvetuotannon tai metsätalouden kuormittamia, mutta muutama kohde oli vain lievästi kuormitettu tai lähes luonnontilainen. Yhden kokoomanäytteen tulee suosituksen mukaan sisältää vähintään 200 kotelonahkaa (Ruse 1993). Vähimmäismäärän tavoitteena on taata, että lajistosta saadaan kattava otos. Mikäli lajimäärä on hyvin pieni, riittää pienempikin otos. Toisaalta taas runsaslajisissa kohteissa suurempi otos olisi suositeltava. Koska vain kotelonahkojen määrä on ratkaiseva, ei haavinta-aikaa ole määritelty tai rajattu. Käytännössä riittävä määrä kotelonahkoja saavutetaan noin minuutin haavinnalla. Kotelonahkoja on maastossa vaikea tai jopa mahdoton erottaa muusta veden pinnalla kelluvasta aineksesta, joten näytteenottaja ei käytännössä pysty aiheuttamaan virhettä tulokseen. Haavinnan jälkeen haavin sisältö tyhjennettiin vedellä täytettyyn ämpäriin. Ämpäristä poistettiin isoimmat roskat ja samalla arvioitiin silmämääräisesti kotelonahkojen lukumäärää. Loppu aines kaadettiin siivilän (havas < 250 µm) läpi ja seulontajäännös kaadettiin purkkiin (0.7 l) ja säilöttiin etanolilla. Haavintaa jatkettiin mikäli riittävää määrää kotelonahkoja ei oltu saatu ensimmäisellä haavinnalla. Seuraavan haavinnan tulos yhdistettiin samaan näytepurkkiin ensimmäisen kanssa. 2 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 173/2012

6 Kuva 2. Surviaissääskien kotelonahkojen haavintaa. Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 173/2012 3

7 Kuva 3. Näytepisteiden sijainti Saarijärven reitillä. 4 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 173/2012

8 2.2 Näytteiden käsittely ja määritys Näytteet toimitettiin elokuussa 2012 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:een poimittaviksi ja määritettäviksi. Näytteet poimittiin syyskuun alkupuolella ja määritys tapahtui syys-lokakuun vaihteessa. Poimintaa varten näyteastiaa sekoitettiin ja siitä kaadettiin poiminta-alustalle pieni osanäyte. Kaikki osanäytteen kotelonahat poimittiin ja laskettiin. Mikäli osanäytteen kotelonahkojen määrä ei ylittänyt suositeltua 200, kaadettiin poiminta-alustalle uusi osanäyte, josta poimittiin niin ikään kaikki kotelonahat. Kotelonahkojen määrityksessä hyödynnettiin Langtonin (1991) sekä Stur & Ekrem:n (2006) määrityskaavoja. Kaikki kotelonahat määritettiin vähintään sukutasolle, mutta pääasiassa lajilleen. 2.3 Aineiston analysointi Tilastollisina menetelminä käytettiin luokitteluanalyysiä, jolla näytteet ryhmiteltiin keskenään samankaltaisten näytteiden ryhmiin. Tämän lisäksi käytettiin NMS-ordinaatioanalyysiä, jolla kuvattiin kaksiulotteisessa ordinaatiossa muodostettujen näyteryhmien eroja ja yhtäläisyyksiä surviaissääskien yhteisökoostumuksessa. Indikaattorilajianalyysin (IndVal) avulla etsittiin myös kullekin näyteryhmällä tyypillisiä lajeja. Analyysit tehtiin PC-ORD-ohjelmalla (McCune & Mefford 2011). 3 TULOKSET Näytepisteiden lajisto Tutkimuksen 11 näytteen aineistosta määritettiin yhteensä 2202 kotelonahkaa. Mustospuron näytteestä löydettiin vain 16 kotelonahkaa ja Vahvasenjoen Myllykoskelta 160, mutta muissa näytteissä oli tavoitteen mukaisesti vähintään 200 kotelonahkaa. Näytteistä tavattiin yhteensä 57 taksonia (liite 1). Keskimääräinen lajimäärä oli 14,8, mutta vaihteluväli oli melko suuri: 2-30 taksonia (ks. kuva 4). Matalin taksonimäärä oli Soidinrämeen näytteessä, josta tavattiin lähes yksinomaan pienikokoista Corynoneura-suvun surviaissääskeä. Pienikokoiset Thienemanniella, Corynoneura, Tvetenia ja Eukiefferiella-sukujen surviaissääskilajit olivat muillakin näytepisteillä yleisiä, mutta ei siinä määrin kuin Soidinrämeen ja Kangasahon näytepisteillä. Runsaslajisimmat näytepisteet olivat Vahvasenjoen näytepisteet (30 taksonia kummassakin). Vahvasenjoki oli tutkituista puroista/joista isoimpia, mikä selitti selvästi suurimman lajimäärän. Isommissa joissa löytyy enemmän erilaisia pienelinympäristöjä ja erityyppistä pohjanlaatua, joka soveltuu laajemmalle lajikirjolle. Vahvasenjoen kahdella näytepisteellä oli joitakin virtavesille tyypillisiä taksoneja, kuten Rheotanytarsus- ja Tanytarsus-lajeja, jotka olivat muilla näytepisteillä harvalukuisempia tai puuttuivat kokonaan. Tutkituista näytteistä tavattiin yksi Suomessa melko harvinainen Orthocladiinae-alaheimon laji: Orthocladius ruffoi (Vahvasenjoki, Jyrkkäkoski). Valtaosin lajisto oli kuitenkin tyypillistä pienten jokien ja purojen lajistoa. Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 173/2012 5

9 Kuva 4. Näytepisteiltä havaitut surviaissääskitaksonien määrät. Huom! Mustospuron näytteestä löydettiin vain 16 kotelonahkaa, joten lajimäärä ei ole verrannollinen muihin näytteisiin. Tilastollinen tarkasteltu Luokitteluanalyysin sekä NMS-ordinaatioanalyysin (kuva 5) perusteella näytepisteet voitiin jakaa neljään, lajistoltaan ja lajien runsaussuhteiltaan melko samantyyppisten näytepisteiden ryhmään. Vahvasenjoen näytteet muodostivat selvästi oman ryhmänsä, joka erosi muista näytteistä lajistokoostumuksen ja monimuotoisuuden (kuva 4, ks. myös liite 1) perusteella. Toinen kahden näytteen ryhmä muodostui Soidinrämeen ja Kangasahon näytteistä. Näitä kahta näytettä yhdisti vähälajisuus, ja toisaalta myös erotti muista näytteistä Corynoneura-suvun lajien yleisyys. Näiden kahden ryhmän väliin sijoittuivat loput näytteet, jotka koostuivat turvetuotannon ja metsätalouden kuormittamista näytepisteistä. Kyseiset näytteet voitiin edelleen jakaa kahteen ryhmään (kuva 5). 6 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 173/2012

10 Mustospuro Axis 2 Haukipuro Piuharjunneva Vahvasenjoki, Jyrkkäkoski Soidinräme Kangasaho Peuralamminpuro Axis 1 Heinuanjoki Vahvasenjoki, Myllykoski Patinsuo Täipuro Kuva 5 Näytepisteiden sijoittuminen kaksiulotteiseen NMS-ordinaatioon lajiston ja lajien runsaussuhteiden perusteella. Indikaattorilajianalyysin perusteella kolmelle ryhmälle löytyi yksi tai useampia tyyppilajeja, jotka esiintyivät joko yksinomaan kyseisillä näytepisteillä tai olivat runsaimmin edustettuina näillä näytepisteillä. Vahvasenjoen näytepisteitä ilmensivät selvimmin (p < 0,05) Ablabesmyia- (A. longistyla ja A. monilis), Stempellinella,- (S.brevis ja S. edwardsi) ja Tanytarsus-sukujen lajit (T. buchonius, T. inaequalis ja T. multipunctatus) sekä Parachironomus Pe3. Soidinrämeen ja Kangasahon näytepisteitä ilmensi Corynoneura Pe4-surviaissääskiryhmä. Haukipuron ja Piuharjunnevan (sekä Mustospuron) kuormitetuille näytepisteille oli tyypillistä Eukiefferiella brevicalcar lajin runsaus. Laji on yleisempi ihmistoiminnan kuormittamilla virtavesillä, mutta sitä tavataan myös kuormittamattomilla paikoilla. 4 TULOSTEN TARKASTELU Tutkittujen näytteiden lajimäärät olivat pääsääntöisesti melko matalia, mikä on tyypillistä pienille puroille. Tosin näytepisteiden välillä oli lajimäärissä melko suuria eroja. Vahvasenjoen näytteet erosivat muista näytteistä lajirunsauden suhteen ja näiltä näytepisteiltä tavattiin myös useita lajeja, joita ei ollut muilla näytepisteillä. Tässä työssä tutkittu aineisto on pieni, mutta tulokset antoivat viitteitä siitä, että pienille turvetuotannon ja metsätalouden kuormittamille puroille oli tyypillistä pienikokoisten ns. jokapaikan lajien dominoiva asema näytteissä. Aiemmissa tutkimuksissa pienikokoisten surviaissääskilajien (toukka < 5 mm) osuuden on latvapuroissa havaittu olevan jopa 98 % (Nolte 1991). Näitä ovat mm. Thienemanniella, Corynoneura ja Eukiefferiella-sukujen lajit. Yhden tai kahden dominoivan taksonin runsaus yksilömäärissä tarkasteltuna saattaa näissä yhteisöissä olla jopa yli 90 %. Edelleen, pienten latvapurojen surviaissääskiyhteisöille on tyypillistä Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 173/2012 7

11 voimakas dynaaminen muutos (Heino 2005), jolloin dominoiva tai dominoivat lajit ja lajien runsaussuhteet vaihtuvat vuodenajasta ja vuodesta toiseen ilman säännönmukaisuutta. Ns. jokapaikan lajit voivat usein olla dominoivia epäennustettavissa olosuhteissa. Syy ympäristöolosuhteiden huonoon ennustettavuuteen voi olla ihmisperäinen, liittyen mm. vedenlaadun ajalliseen vaihteluun, tai se voi olla luontainen, kuten virtaamaan vaihtelut. Latvapuroissa virtaaman luontaiset ja nopeat vaihtelut heijastuvat selvemmin surviaissääskiyhteisöihin kuin isoissa ja säännöstellyissä joissa. Suuremmissa joissa lajiston vaste esim. jätevesikuormitukseen ja rehevöitymiseen voi siten olla selvempi, sillä virtaamavaihtelut eivät ole yhtä voimakas lajistoa muokkaava tekijä. Surviaissääskilajien runsauksiin vaikuttaa monet tekijät, mutta latvapuroissa keskeisinä voidaan virtaaman ohella pitää mm. ravinnon määrää ja laatua. Mikäli puro on havupuiden voimakkaasti varjostama, on vesikasvillisuus usein vähäistä ja se tarjoaa myös vähemmän ravintoa pohjaeläimille. Lehtipuiden tuottaman orgaanisen aineksen ja lehtikarikkeen puuttuminen voi tällöin myös heijastua lajistoon ja yksilömääriin. Mikäli puro on turvetuotannon ja/tai metsätalouden kuormittama, koostuu pohjasedimentti yleensä melko pitkälle tai pitkälle hajonneesta orgaanisesta aineksesta, joka on surviaissääskille ja muille pohjaeläimille heikkolaatuinen ravintokohde. Metsäojituksen seurauksena puroihin kertyy usein myös epäorgaanista aineista (mm. hiekkaa), joka saattaa peittää alleen puron luontaisen pohjan erilaisine pienelinympäristöineen. Näillä tekijöillä on suoria ja epäsuoria vaikutuksia lajistoon ja yksilömääriin. Edellä esitetyt seikat vaikuttavat myös CPET-menetelmän soveltuvuuteen pienten latvapurojen tarkkailuihin ja tutkimuksiin, sillä aikuistuneiden surviaissääskien yksilömäärät ja siten myös kotelonahkojen määrät saattavat olla suhteellisen pieniä. Lisäksi luontaisestikin vähälajisesta ja paljon satunnaisvaihtelua sisältävästä yhteisöstä voi olla vaikea erottaa ihmistoiminnan vaikutuksia. Tässä tutkimuksessa kerätty aineisto on pieni, eikä sen perusteella voida vielä sanoa, kuinka hyvin turvetuotannon ja metsätalouden vaikutukset surviaissääskiyhteisöihin tulevat lopulta näissä ympäristöissä esille. Vaikka CPET-menetelmä on sinällään sovellettavissa hyvin monenlaisiin ympäristöihin ja olosuhteisiin, on sitä toistaiseksi käytetty Suomessa lähinnä järvillä sekä keskikokoisilla ja isoilla joilla (Raunio ym. 2007a, b). Turvetuotannon ja metsätalouden kuormittamien latvapurojen tutkimukset ovat uusia kohteita menetelmän soveltamiselle ja vasta laajemman aineiston käsittelyn kautta saadaan tarkempi kuva menetelmän ja surviaissääskien soveltuvuudesta tämän tyyppisiin tutkimuksiin. 8 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 173/2012

12 VIITTEET Coffman, W. P Energy flow in a woodland stream ecosystem: II. The taxonomic composition and phenology of the Chironomidae as determined by the collection of pupal exuviae. Arch. Hydrobiol. 73: Heino, J Metacommunity patterns of highly diverse stream midges: gradients, chequerboards, and nestedness, or is there only randomness? Ecol. Entomol. 30: Langton P. H., 1991: A key to pupal exuviae of West Palaearctic Chironomidae. Privatelly published, Huntington, Cambridgeshire, UK. McCune, B. and M. J. Mefford PC-ORD. Multivariate Analysis of Ecological Data. Version 6.0. MjM Software, Gleneden Beach, Oregon, U.S.A. Nolte, U Seasonal dynamics of moss-dwelling chironomid communities. Hydrobiologia 222: Raunio, J., Paavola, R. & Muotka, T. 2007a. Effects of emergence phenology, taxa tolerances and taxonomic levels on the use of the Chironomid Pupal Exuvial Technique in river biomonitoring. Freshwat. Biol. 52: Raunio, J., Ihaksi, T., Haapala, A. & Muotka, T. 2007b. Within- and among-lake variation in benthic macroinvertebrate communities comparison of profundal grab sampling and the chironomid pupal exuvial technique. J. N. Am. Benthol. Soc. 26: Ruse, L Chironomid distribution in the River Pang in relation to environmental variables. Ph.D. Thesis. University of Bristol, 365 pp. SFS-EN 15196: Water quality. Guidance on sampling and processing of the pupal exuviae of Chironomidae (Order Diptera) for ecological assessment. European Committee for Standardization, 13 s. Stur, E. & Ekrem, T., 2006: A revision of West Palaearctic species of the Micropsectra atrofasciata species group (Diptera: Chironomidae). Zool. J. Linn. Soc-Lond. 146: Wilson, R. S. & Ruse, L. P A guide to the identification of genera of chironomid pupal exuviae occurring in Britain and Ireland (including common genera from Northern Europe) and their use in monitoring lotic and lentic fresh waters. The Freshwater Biological Association, Special Publication No. 13. Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 173/2012 9

13 LIITE 1. Näytteenoton yhteydessä tehdyt maastohavainnot sekä näytepisteiden yleiskuvaukset. LIITE 1.1

14 LIITE 1.2

15 LIITE 2. Näytepisteiltä tavatut surviaissääskitaksonit sekä niiden runsaudet (kpl ja %) näytteissä. LIITE 2