männyn (Pinus sylvestris) neulasissa (Heliövaara ym. 1989, Heliövaara & Väisänen 1989), sammaleissa (Hynninen 1986) sekä koivun (Betula

Transkriptio

1 1 1. JOHDANTO Ilma on tehokkain saasteiden kulkeutumistie. Ilman kautta saasteet leviävät päästölähteen lähialueille ja kaukokulkeutumina ympäri maapalloa. Ilmakehän kautta leviää monia kaasumaisia ja hiukkasmaisia aineita. (Suomen ympäristökeskus 2003.) Bioindikaattorimenetelmillä tutkitaan ilman laatua saastumisen biologisten vaikutusten avulla. Suomessa on tehty bioindikaattoritutkimuksia 1970-luvun alusta lähtien lähinnä suurimpien väestökeskusten ja tehtaiden vaikutusalueilla (Mäkinen ym. 1989, Mäkinen 1990, Jussila ym. 1991). Bioindikaattoritutkimukset antavat eniten tietoa silloin, kun samoja alueita tutkitaan useiden vuosien aikana. (Jussila ym. 1991). Hyviä bioindikaattorilajin tai eliöryhmän ominaisuuksia ovat laaja ja tasainen levinneisyys sekä herkkyys jonkin tutkittavan ympäristömuutoksen suhteen. Laji voi taantua tai runsastua tai sen ominaisuudet voivat muuttua saastumisen vaikutuksesta. Hyvä indikaattorilaji voi kerätä itseensä epäpuhtauksia, jotka voidaan analysoida näytteestä (Dale & Beyeler 2001). Raskasmetallit kuormittavat ympäristöä ilman välityksellä. Vuonna 2001 raskasmetalleista joutui Suomessa ilmaan eniten sinkkiä, lyijyä, nikkeliä ja kromia (Suomen ympäristökeskus 2003). Vielä 1990-luvun alussa kupari oli merkittävä ympäristöä rasittava raskasmetalli (Aunela 1990). Raskasmetallipäästöjä syntyy etenkin teollisuudessa, maataloudessa ja liikenteessä, mutta myös luonnossa lähinnä eroosion, biokemiallisten kiertojen ja tulivuoritoiminnan kautta (Eens ym. 1999). Suomessa yli puolet raskasmetallipäästöistä syntyy muutaman suuren laitoksen teollisista prosesseista (Aunela 1990). Metallinjalostuksessa ilmaan leviää raskasmetallien lisäksi myös happamoittavaa rikkidioksidia, joka puolestaan edesauttaa metallien huuhtoutumista maaperästä (Laaksovirta & Silvola 1975, Aunela 1990). Suuri osa suomalaisista raskasmetallien vaikutustutkimuksista on tehty Harjavallassa, jossa sijaitsee eräs Suomen suurimmista päästölähteistä. Harjavallan ympäristö on kärsinyt vuosikymmeniä paikallisista ympäristövaurioista luvulla päästöjä on vähennetty olennaisesti ja se näkyy jo ainakin lintujen menestymisessä (Eeva & Lehikoinen 2000). Raskasmetalleilla on monenlaisia vaikutuksia eläimiin. Osa raskasmetalleista on pieninä annoksina elimistölle välttämättömiä hivenaineita. Tällaisia ovat muun muassa kupari, rauta, nikkeli ja sinkki. Tarvetta suurempina annoksina hivenaineetkin ovat myrkkyjä (Beyer ym. 1985). Raskasmetallit kulkeutuvat ravintoketjuihin ilman, veden, maaperän

2 2 ja eliöiden mukana (Roberts & Johnson 1978). Esimerkiksi elohopean (mm. Gardner ym. 1978) ja kadmiumin (mm. Hunter & Johnson 1982) on todettu kertyvän ravintoketjun huipulla oleviin petoeläimiin. Maaperän raskasmetallipitoisuuteen vaikuttaa hyvin voimakkaasti etäisyys saastelähteestä. Ilmassa rikki esiintyy pääasiassa rikkidioksidina ja raskasmetallit sekä arseeni sitoutuneena savukaasujen hiukkasiin. Hyvin pienet ja kevyet hiukkaset voivat leijailla ilmassa pitkiäkin matkoja ennen laskeutumista maahan, kun taas painavammat partikkelit laskeutuvat lähelle saastelähdettä. On myös havaittu, että etäisyyden kasvaessa raskasmetallilaskeumat ja myös niiden pitoisuudet maaperässä sekä eliöstössä pienenevät jyrkästi (Heliövaara ym. 1989, Lindqvist 1994, Koricheva & Haukioja 1995). Maaperä, ja sen mukana myös eliöstö, on Harjavallassa voimakkaimmin saastunutta alle kahden kilometrin säteellä tehtaasta. Etenkin kuparin ja nikkelin pitoisuudet kasvavat lähestyttäessä päästölähdettä. Ympäristön saastuminen voi vaikuttaa myös eliöille tärkeiden ravinteiden pitoisuuksiin, mutta Harjavallassa esimerkiksi kalsiumin ja magnesiumin pitoisuuksien ei ole todettu laskevan (Derome & Lindroos 1998, Kukkola ym. 1998). Aikaisemmat tutkimukset Harjavallan alueella ovat osoittaneet suuria raskasmetallipitoisuuksia männyn (Pinus sylvestris) neulasissa (Heliövaara ym. 1989, Heliövaara & Väisänen 1989), sammaleissa (Hynninen 1986) sekä koivun (Betula pubescens) lehdissä (Koricheva & Haukioja 1995). Näissä tutkimuksissa on havaittu, että raskasmetallipitoisuus pienenee tehtaan etäisyyden kasvaessa. Harjavallassa on mitattu raskasmetallipitoisuutta myös hyönteisistä (Heliövaara ym. 1987, Heliövaara & Väisänen 1990a, 1990b) ja linnuista (Eeva & Lehikoinen 1997, Eeva ym. 2000), ja pitoisuuden on todettu olevan riippuvainen altistuksesta. Esimerkiksi kirjosiepon poikasten lyijypitoisuudet vähenevät etäisyyden kasvaessa saastelähteestä (Eeva ym. 2000). Vastaavia tuloksia on saatu myös samankaltaisilta alueilta muissa maissa (Nyholm 1987, 1990, Dauwe ym. 2000). Selkärangattomien raskasmetallipitoisuudet vaihtelevat lajeittain (Beyer ym. 1985, van Straalen & van Wensem 1986, Heliövaara ym. 1987, Heikens ym. 2001). Esimerkiksi suuria kuparipitoisuuksia esiintyy niillä lajeilla, jotka käyttävät hemosyaniinia hapen kuljetukseen. Tällaisia ovat muun muassa kotilot (Gastropoda) ja hämähäkit (Araneae) (Janssen & Hogervorst 1993). Hemosyaniini on veren väriaine, jonka molekyylin kes-

3 3 kusatomina on hemoglobiinin raudan sijasta kupari. Raskasmetallipitoisuuksien vaihtelua voidaankin selittää lajien välisillä eroilla elintavoissa, metalliaineenvaihdunnassa sekä erityisesti altistusreitissä. Lajit altistuvat saasteille eri tavoin, koska niiden morfologia, käyttäytyminen, elinympäristö ja ravinto eroavat toisistaan (van Straalen & van Wensem 1986, Janssen & Hogervorst 1993). Aikaisemmissa tutkimuksissa on osoitettu, että hyönteisten määrä on toksisesta vaikutuksesta johtuen pieni raskasmetallien päästölähteen lähellä ja suurimmillaan hieman kauempana (Heliövaara & Väisänen 1989). Kasveja syövät hyönteislajit ovat eri tavoin herkkiä isäntäkasvissa stressin vaikutuksesta aiheutuneille muutoksille. Larssonin (1989) mukaan isäntäkasvin stressistä hyötyvät eniten puiden jälsikerrosta syövät kaarnakuoriaisen toukat ja vähiten äkämiä muodostavat lajit. Myös imeväsuisten hyönteisten kuten kirvojen kasvu ja jälkeläistuotto ovat useimmissa tapauksissa lisääntyneet ilman epäpuhtauksille altistuneilla kasveilla (Heliövaara & Väisänen 1989, Larsson 1989, Jussila ym. 1990). Purevasuisten hyönteisten toukat saavat elimistöönsä ravinnon mukana syömiensä lehtien ja neulasten pintaan kertyneet epäpuhtaudet. Syöttökokeet etenkin raskasmetalleilla saastuneiden teollisuuslaitosten ympäristössä kasvaneiden kasvien lehdillä ovat osoittaneet pistiäis- ja perhostoukkien keräävän raskasmetalleja itseensä. Samalla niiden kasvu on hidastunut verrattuna kasvuun puhtaalla alueella kasvaneilla kasveilla (Heliövaara & Väisänen 1989, Heliövaara ym. 1989). Eevan & Lehikoisen (1997) mukaan sekä puiden lehvästössä elävien toukkien että maassa liikkuvien hyönteisten määrä oli vähentynyt pahiten saastuneilla alueilla Harjavallassa. Yhtenä esimerkkinä raskasmetallialtistuksen ja ravinnonkäytön yhteydestä ovat kovakuoriaiset (Coleoptera) ja hämähäkit, jotka voivat altistua samalle raskasmetallipitoisuudelle, mutta hämähäkkien pitoisuudet ovat silti usein huomattavasti suuremmat. Tämä saattaa fysiologisten erojen lisäksi johtua siitä, että hämähäkit imevät saaliinsa ja ulostavat vain vähäisiä määriä, kun taas kovakuoriaiset nielevät saaliinsa kokonaan ja ulostavat suurempia määriä. Ulosteen mukana poistuu suuri osa raskasmetalleista ja näin ehkäistään niiden kertyminen elimistöön. (van Straalen & van Wensem 1986.) Toisaalta suuret raskasmetallipitoisuudet pehmeäkuorisissa selkärangattomissa voivat olla osittain seurausta siitä, että niillä on taipumus kerätä suuria määriä metallipölyä verrattuna kovakuorisiin selkärangattomiin (Bengtsson & Rundgren 1984). Tavallista suuremmat välttämättömien metallien pitoisuudet selkärangattomissa voimakkaasti saastu-

4 4 neella alueella voivat aiheutua siitä, että elimistö on säätelykykynsä rajoilla. (Nyholm 1990.) Linnuissa tapahtuvat muutokset ovat yleensä seurausta ensisijaisten syiden, kuten raskasmetallisaastumisen tai happamoitumisen, aiheuttamista toissijaisista muutoksista, kuten ravintomäärän vähenemisestä ja elinympäristön huononemisesta, eikä saasteiden vaikutusta voida näin ollen arvioida pelkästään kudosten raskasmetallipitoisuuksia mittaamalla (Morrison 1986). Lintuja on käytetty menestyksellisesti saasteiden ympäristövaikutusten tunnistamisessa ja tarkkailussa, myös tilanteissa joissa ympäristövaikutus olisi muutoin jäänyt kokonaan huomaamatta (Di Giulio & Scanlon 1984, Burger 1993). Tätä on edesauttanut suuri lintuharrastajien määrä, sillä harrastajien keräämästä tiedosta on paljon ilmaista hyötyä myös tutkimukselle. Linnuista saadut tulokset ovat heijastaneet laaja-alaisia elinympäristöjen muutoksia, joita aiheutuu esimerkiksi maataloudesta ja metsätaloudesta. (Koskimies 1989.) Linnuilla raskasmetallit voivat heikentää emojen ja poikasten kuntoa sekä suoraan että ravintohyönteisten määrän vähenemisen välityksellä, mikä puolestaan voi johtaa poikasten nälkiintymiseen. Suurien raskasmetallipitoisuuksien kertyminen elimiin saattaa aiheuttaa myös patologisia muutoksia ja siten fysiologisia toimintahäiriöitä kyseisissä elimissä (Furness & Greenwood 1993, Swiergosz ym. 1998). Useissa tutkimuksissa on mitattu lintujen raskasmetallipitoisuuksia ja niiden vaikutuksia yksilöiden kuntoon, lisääntymiseen sekä poikasten kehitykseen (Nyholm 1987, 1994, Nyholm ym. 1995, Eeva & Lehikoinen 1997, Swiergosz ym. 1998, Eeva ym. 2000). Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että raskasmetallit voivat kertyä lintuihin, ja kertymisen biologiset vaikutukset populaatioihin riippuvat altistuksen voimakkuudesta ja ajankohdasta (Nyholm 1987, 1994, Scheuhammer 1987). Raskasmetallien pitoisuuksia linnuissa on tutkittu analysoimalla niiden eri osia, kuten verta, maksaa, luita sekä sulkia (Sawicka-Kapusta ym. 1986, Eeva & Lehikoinen 1997, Dauwe ym. 2000). Harjavallassa on tutkittu saastumisen vaikutuksia kirjosieppoon ja talitiaiseen. Kirjosieppo on muuttolintu, joten lintujen raskasmetallipitoisuuksien alkuperää ei voida varmistaa. Tämä riski voidaan ohittaa ottamalla tutkittaviksi yksilöiksi poikaset (Nyholm 1998). Poikasten raskasmetallipitoisuudet ovat juuri tietyltä alueelta peräisin,

5 5 sillä emot liikkuvat ruuankeräysmatkoilla vain lähimmän metrin säteellä pesästä (Nyholm 1994). Poikasten käyttämisestä tutkimuskohteena on muitakin etuja, esimerkiksi poikasten koko historia voi olla tiedossa yksityiskohtaisesti jos pesää on seurattu pesinnän alusta lähtien. Myös näytteenotto voidaan vakioida. (Nyholm 1994.) Raskasmetalleja voi siirtyä munintavaiheessa emosta poikasiin, mutta tällä kulkeutumisreitillä ei tutkimusten mukaan ole juurikaan merkitystä (Pattee 1984, Sawicka-Kapusta ym. 1986, Świergosz ym. 1998). Talitiainen ja kirjosieppo syöttävät poikasilleen hyönteisiä, mutta vaikka linnut pesisivät samalla alueella, ne kärsivät eri tavoin saasteista. Kirjosiepolla on havaittu muun muassa huonoa lentokykyisten poikasten tuottoa (Swiergosz ym. 1998), munien kuoren ohenemista sekä poikasten jalkojen luutumishäiriöitä tehtaiden läheisyydessä (Nyholm 1994, Eeva & Lehikoinen 1997). Talitiaisella ei ole havaittu kuoren ohenemista eikä jalkavaurioita, mutta silti lentopoikastuotto on vähentynyt saastelähteen ympäristössä. Saastuneilla alueilla poikasten kasvu on ollut hitaampaa ja etenkin keskikokoisten ja isojen pesäpoikasten kuolleisuus on lisääntynyt. Ulosteiden raskasmetallipitoisuus antaa viitteitä käytetyn ravinnon raskasmetallipitoisuudesta, koska suurin osa metalleista pystytään poistamaan elimistöstä, esimerkiksi noin 95% lyijystä ja 92% kadmiumista. Vain pieni osa imeytyy elimistöön. (Amdur ym ) Sekä talitiaisen että kirjosiepon ulostenäytteistä analysoidut raskasmetallipitoisuudet ovat olleet suurempia tehtaan läheisyydessä. Kirjosiepon pitoisuudet ovat olleet suurempia kuin talitiaisen (Eeva & Lehikoinen 1997, Eeva ym. 2000). Kirjosiepon ja talitiaisen väliset erot oireissa johtuvat todennäköisesti erilaisesta ruokavaliosta (Nyholm 1990, Eeva & Lehikoinen 1996). Kirjosiepon poikasilleen syöttämät selkärangattomat saattavat sisältää enemmän raskasmetalleja, mutta saastuminen voi myös aiheuttaa muutoksia ravintohyönteisten esiintymisessä ja määrissä. Vähäinen hyönteisravinnon määrä saattaa selittää talitiaisen huonon poikastuoton (Eeva & Lehikoinen 1997). Tutkimukseni tarkoitus on selvittää talitiaisen ja kirjosiepon poikasajan ruokavalioita, ja etsiä ruokavalioiden eroista syitä sille, miksi kirjosieppo näyttää aikaisempien tutkimuksien perusteella kärsivän raskasmetallien suorista haittavaikutuksista kun taas talitiaisen ongelmat vaikuttavat raskasmetallien epäsuorilta haitoilta. Tutkimuksen lähtökohtana on, että molempien lintulajien pesintämenestyksen on todettu olevan saastealueella tausta-aluetta huonompi. Tavoitteenani on selvittää myös poikasten altistumista

6 6 ravinnon raskasmetalleille ja ravinnosta aiheutuvaa kalsiumin puutosta. Pääkysymyksiä tutkimuksessani olivat: o Onko talitiaisen ja kirjosiepon poikasajan ruokavalioissa eroja? o Onko ruokavalioissa eroja saastuneen ja puhtaan alueen välillä? o Muuttuuko ruokavalio pesintäkauden edetessä? o Vaikuttaako ruokavalio poikasten ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuuksiin? o Selittyykö lajien välinen ero ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuuksissa erilaisella ruokavaliolla? o Vaikuttaako ruokavalio ja/tai ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuudet pesintämenestykseen? 2. AINEISTO JA MENETELMÄT 2.1 Tutkimusalue Tutkimusaineisto kerättiin Harjavallan ympäristöstä kesinä 2000 ja Harjavalta sijaitsee Lounais-Suomessa Kokemäenjoen varrella. Harjavallan teollisuusyhteisöön kuuluvat kupari- ja nikkelisulatto, rikkihappotehdas sekä lannoitetehdas, jotka ovat vuosien varrella aiheuttaneet eriasteisia rikki-, typpi- ja raskasmetallilaskeumia ympäristöönsä (Kuva 1.). 700 Päästöt (tuhatta kiloa) Vuosi Zn Cu Pb Ni Ar Kuva 1. Harjavallan tehtaiden aiheuttamat päästöt ilmaan vuosina Lähde: Outokumpu Harjavalta Metals Oy.

7 7 Alueen suurin raskasmetallien päästölähde on Outokumpu Harjavalta Metals Oy, jossa valmistetaan kuparia ja nikkeliä. Toinen raskasmetallien lähde Harjavallassa on Niemisen Valimo Oy, josta on aiheutunut etenkin lyijypäästöjä (Fager 1993). Porin ja Harjavallan alue oli vielä 1990-luvun alussa yksi maamme pahiten saastuneista alueista. Porin - Harjavallan alueen metsien bioindikaattoritutkimus aloitettiin vuosina (Jussila & Jormalainen 1991). Uusien tutkimusten mukaan alueen metsät ovat puhdistuneet merkittävästi ja voivat paremmin kuin aikoihin. Myös lintujen pesimätulokset ovat parantuneet (Eeva & Lehikoinen 2000). Tähän ovat vaikuttaneet erityisesti Harjavallan tehtaiden toimenpiteet ympäristökuormituksen vähentämiseksi (Helmisaari 1998). Alueelle perustettiin koealueita välisenä aikana eri etäisyyksille saastelähteestä ja kullekin koealueelle ripustettiin linnunpönttöjä. Näistä alueista 10 oli käytössä vuonna 2000 ja 11 vuonna Saastealueella oli 229 pönttöä ja tausta-alueella 201 pönttöä. Nakkilassa sijaitsi kaksi pönttöaluetta ja Kiukaisissa sekä Kokemäellä molemmissa yksi alue. Loput olivat Harjavallan alueella (Kuva 2.). Kuusi alueista sijaitsi alle kahden kilometrin päässä tehtaista, joten niiden voitiin olettaa olevan saastealueella. Loput kuusi muodostivat tausta-alueen. Kuva 2. Koealueet Harjavallan ympäristössä vuosina 2000 ja Valitut koealueet ovat pääasiassa mäntyvaltaisia sekametsiä. Raskasmetallien pahiten saastuttamalla alueella aluskasvillisuus on monin paikoin tuhoutunut tai kärsii erilaisista vaurioista. Herkimmät sammalet ja jäkälät ovat kadonneet ja vain kestävimmät putkilo-

8 8 kasvilajit kuten variksenmarja tai sianpuolukka pystyvät elämään saastuneessa maassa. Paksu neulaskarikekerros ja ohuen humuskerroksen korkeat raskasmetallipitoisuudet estävät uusien taimien juurtumisen. (Salemaa & Vanha-Majamaa 1998.) 2.2 Tutkittavat lajit Kirjosieppo ja talitiainen ovat hyviä tutkimuskohteita ensinnäkin siksi, että lajit ovat yleisiä lähes kaikissa metsätyypeissä Pohjois-Euroopassa. Toiseksi, normaalisti lajien pesätiheyttä rajoittaa luonnossa esiintyvien pesäkolojen määrä, mutta paritiheyttä voidaan helposti kasvattaa linnunpöntöillä. Tämä tarjoaa lisääntymismahdollisuuden myös sille osalle populaatiota, joka muutoin jäisi lisääntymättä. Linnunpönttöjen avulla tutkija voi vaikuttaa pesän sijaintiin sekä pesivien parien määrään haluamallaan alueella. Kolmanneksi sekä kirjosieppo että talitiainen edustavat ravintoketjun yläpäätä, minkä ansiosta niihin kertyy helposti ympäristömyrkkyjä. Viimeinen ja merkittävä syy on se, että kyseiset lajit suvaitsevat kohtuullista pesinnän häirintää, toisin sanoen ne sallivat yksityiskohtaisten tutkimusten tekemisen lisääntyville yksilöille, munille sekä poikasille. (Nyholm 1994, Burger 1996) Aikaisempien tutkimusten (esim. Cramp ym. 1993) mukaan kirjosiepot syöttävät havumetsissä poikasilleen vaihtelevasti kaksisiipisiä, perhosia, kovakuoriaisia, hämähäkkejä ja pistiäisiä. Perhosista ja pistiäisistä syötetään enemmän toukkia kuin aikuisia yksilöitä. Poikasten saama ruoka sisältää vähemmän kovakuoriaisia ja muurahaisia (Formicidae) mutta enemmän hämähäkkejä (Araneae) verrattuna aikuisten kirjosieppojen käyttämään ravintoon. Talitiaisen poikasten ravinnosta suurin osa on perhostoukkia (Royama 1970, van Balen 1973, Nour ym. 1998, Rytkönen & Orell 2001). Toukkien saatavuudesta riippuen ruokavalioon kuuluvat myös hämähäkit, kaksisiipiset ja kovakuoriaiset (Cramp ym. 1993). Naef-Daenzerin ym. (2000) mukaan poikasten ruokavalio koostuu pääasiassa toukista ja hämähäkeistä. Samassa tutkimuksessa havaittiin, että pesintäkauden alussa emot syöttävät poikasilleen eniten hämähäkkejä, koska toukat ovat silloin vielä pieniä. Kun toukkien koko kasvaa, talitiaiset siirtyvät syöttämään poikasilleen pääasiassa toukkia. Mäntymetsissä on eräiden tutkimusten mukaan syötetty poikasille erityisesti mänty-yökkösen (Panolis flammea) toukkia (Cramp ym. 1993).

9 9 2.3 Tutkimusaineiston keräys Poikastiedot Pöntöt tarkastettiin pesintäkaudella vähintään kerran viikossa, jolloin voitiin seurata pesinnän edistymistä. Pesistä kirjattiin ylös munien määrä, kuoriutumispäivä sekä poikasten lukumäärä, ikä ja pesästälähtöpäivä. Poikasten ikä arvioitiin joko kuoriutumispäivän mukaan tai mittaamalla siiven pituus ja vertaamalla tulosta iältään tunnettujen poikasten kasvukäyrään. Näiden tietojen avulla arvioitiin pesintätulos. Talitiaisen ja kirjosiepon lisäksi pöntöissä pesi satunnaisesti myös muita lajeja, etenkin sinitiaisia (Parus caerulaeus) mutta myös kuusitiaisia (Parus ater), töyhtötiaisia (Parus cristatus), leppälintuja (Phoenicurus phoenicurus), ja hömötiaisia (Parus montanus). Osa pöntöistä jäi asuttamatta Ravintonäytteet Poikasten ruokavaliota selvitettiin ravintonäytteitä keräämällä ja kuvaamalla pesiä videokameroilla. Ravintohyönteisten keräämisessä on käytetty useita menetelmiä. Ravintohyönteisiä voidaan yrittää määrittää poikasten mahan sisällöstä, jolloin poikanen täytyy joko tappaa tai sille täytyy antaa oksentamisen aiheuttavaa ainetta (Johnston 1967, Prys-Jones ym. 1974). Ulostenäytteistäkin voidaan yrittää päätellä ravinnon koostumusta, mutta tällöin lajien määritys on yleensä mahdotonta (Bryant 1973). Hyviä näytteitä saadaan, kun ruokapala otetaan talteen ennen sen nielemistä. Poikaselle voidaan laittaa kaulapanta joka estää nielemisen (Sanz 1998), tai pesään voidaan laittaa liikuteltava keinopoikanen jolle emo erehtyy antamaan ruokapalan (McCarty & Winkler 1991). Tässä tutkimuksessa ravintonäytteiden keräyksessä käytettiin apuna kalvomenetelmää. Pönttöön laitettiin kalvo poikasten päälle ja pöntön suuaukolle viritettiin pyydys joka estää emon ulospääsyn. Kun emo huomaa, että se ei voi antaa ruokapalaa poikasilleen eikä pääse ulos, se yleensä pudottaa saaliinsa kalvon päälle josta ne on helppo kerätä. Tällä menetelmällä saadaan hyvälaatuisia näytteitä ja myös yksilömäärä näytteissä on suuri. Ravintonäytteet kerättiin eppendorf -putkiin ja pakastettiin tarkempaa tunnistusta varten. Selkärangattomat tunnistettiin asiantuntijoita apuna käyttäen. Tunnistamisen lisäksi selkärangattomista mitattiin pituus ja tuorepaino. Tarvittaessa näytteistä voidaan analysoida raskasmetallipitoisuudet.

10 Pesien videointi Kirjosiepon sukupuolen tunnistaminen videokuvasta onnistuu sukupuolten erilaisuudesta johtuen, mutta talitiaisen sukupuolen määritys vaati hieman ennakoivia toimenpiteitä. Koska talitiainen sietää kohtalaisen huonosti häirintää hautomisaikana, merkitsimme hautovat naaraat sipaisemalla vaaleat maalitäplät pitkällä sudilla mustaan päälakeen. Maali ei pysynyt kovinkaan hyvin, joten vedimme vielä mustalla huopakynällä viivoja linnun selkään. Käsittelystä aiheutuvaa pesän hylkäämistä ei havaittu. Videoaineisto voidaan kerätä kuvaamalla ruokintoja parin metrin etäisyydeltä pöntöstä (Rytkönen ym. 1996), tai kuten tässä tutkimuksessa pöntön sisäpuolelta. Kamera (Sony Handycam Vision Hi8 XR, Sony Digital Handycam) asennettiin pöntön kattoon (Kuva 3.) ja pesää kuvattiin tuntia noin aamukuuden ja iltakuuden välisenä aikana. Kuvattavat pesät valittiin saaste- ja tausta-alueelta satunnaisesti (Taulukko 1.). Kuva 3. Lavastettu kuvaustilanne, jossa videokamera on kiinnitettynä pöntön kattoon. Kuvauksen ajaksi kamera ja pöntön katto peitettiin mustalla muovilla.

11 11 Taulukko 1. Harjavallassa videokuvattujen pesien lukumäärä vuosina 2000 ja v v saastealue tausta-alue saastealue tausta-alue yhteensä talitiainen kirjosieppo yhteensä Pesiä kuvattiin poikasten ollessa 6-11 päivän ikäisiä. Tätä vanhempia poikasia on vaikea kuvata, koska ne pystyvät kurottelemaan niin ylös, että emo ja ruokapala jäävät helposti kameran näkökentän ulkopuolelle. Talitiainen aloittaa pesinnän kirjosieppoa aikaisemmin (esim. Eeva ym. 1997a), joten talitiaisen poikaset olivat sopivan ikäisiä toukokuun loppupuolelta kesäkuun puoliväliin, ja kirjosiepon kesäkuun puolesta välistä kesäkuun loppuun. Videokuvista voitiin pysäytyskuvaa apuna käyttäen tunnistaa emon sukupuoli sekä nokassa oleva ruokapala. Myös muut tapahtumat, kuten pesän siivoamiset, kirjattiin ylös. Jotkut ruokapaloista pystyttiin tunnistamaan jopa lajitasolle asti, mutta pääosin tyydyttiin käyttämään karkeampaa ryhmäjakoa toukkiin, perhosiin, kovakuoriaisiin, hämähäkkieläimiin ja muihin. Samaa ryhmäjakoa käytettiin jatkossa myös aineiston analysoinnissa. Ruokapalan koko arvioitiin suhteessa linnun nokan pituuteen (Rytkönen ym. 1996, Naef-Daenzer ym. 2000). Kokoluokkia oli neljä: pieni (<nokka), keskikokoinen (= nokka), suuri (2 x nokka) ja erittäin suuri (> 2 x nokka). Nokan pituus ylhäältä päin katsottuna on museoaineistosta tehtyjen mittausten mukaan molemmilla lajeilla noin 9 mm (talitiainen: n=10, ka=9.0 mm, SD=0.62 mm; kirjosieppo: n=10, ka=8.7 mm, SD=0.37 mm). Ravintonäytteiksi saatujen selkärangattomien tiedot sovitettiin ryhmä kerrallaan Gompertzin yhtälöön y b cx e = ae, jossa y = paino (mg) ja x = pituus (mm). Yhtälö selitti kohtalaisen hyvin ravintoeläinten pituuden ja painon välistä suhdetta (hämähäkit: r 2 =0.78, kovakuoriaiset: r 2 =0.54, perhoset: r 2 =0.92, toukat: r 2 =0.91 ja muut: r 2 =0.54). Tämän jälkeen yhtälöä ja ryhmäkohtaisia kertoimia käytettiin videoaineiston ruokapalojen pituuden muuntamiseen painoksi Ulostenäytteet Poikasten ravinnon raskasmetallipitoisuutta voidaan arvioida ulosteiden raskasmetallipitoisuuden avulla (Nyholm ym. 1994, Świergosz ym. 1998). Suurin osa metalleista

12 12 pystytään poistamaan elimistöstä, joten ulosteen raskasmetallipitoisuus antaa hyvän kuvan ravinnon raskasmetallipitoisuudesta. Esimerkiksi noin 95% lyijystä ja 92% kadmiumista pystytään poistamaan ulosteen mukana, ja vain pieni osa imeytyy elimistöön. (Amdur ym ) Videokuvatuista pesistä kerättiin vuonna 2002 ulostenäytteet raskasmetallianalyysiä varten. Poikanen otettiin kämmenelle istumaan, jolloin se yleensä ulosti. Näyte kerättiin eppendorf-putkeen välttäen kontaminaatiota. Saman poikueen ulosteet kerättiin samaan putkeen. Talitiaiselta näytteiden saaminen oli huomattavasti kirjosieppoa vaikeampaa. Kirjosiepolta näyte otettiin heti videokuvauksen jälkeen, kun taas talitiaiselta näyte otettiin ennen tai jälkeen kuvauksen, eli silloin kun se saatiin. Ulostenäytteet pakastettiin keräyspäivänä ja kuivattiin myöhemmin lämpökaapissa (50 C). Raskasmetalleista analysoitiin alumiini, arseeni, elohopea, kadmium, kupari, lyijy, nikkeli ja sinkki. Myös kalsiumin pitoisuus ulosteessa mitattiin. Raskasmetallianalyysi tehtiin monialkuaineanalyysitekniikalla (Dmowski 1999) Åbo Akademissa syksyllä Kyseisellä ICP-MS -tekniikalla voidaan määrittää useita alkuaineita nopeasti ja pienissä pitoisuuksissa. Näytettä punnittiin g mikroaaltouunihajotusta varten ja niihin lisättiin 2 ml typpihappoa (HNO 3 ) ja 0.5 ml vetyperoksidia (H 2 O 2 ). Mikroaaltouunina oli Milestone High Performance Microwave Digestion Unit mls 1200 mega, jossa on ilmajäähdytetty roottori kymmenelle näytteelle. Hajotuksen jälkeen näytteet liuotettiin 50 ml deionisoitua vettä (Elgastat Maxima) ja raskasmetallit analysoitiin ICP massaspektrometrillä Elan 6100 DRC Plus (PerkinElmer-Sciex). Määritysraja metalleille oli noin 1 ppt (ng/l) tai alle. Laitteet kalibroitiin sertifioidulla liuoksella Claritas PPT, Multi element solution 2A (Spex Certiprep). 2.4 Tilastollinen tarkastelu Ruokavalio Aineisto analysoitiin SAS tilasto-ohjelmalla (versio 8.2, SAS Institute 2001). Koska eri ravintoryhmien osuuksia kuvattiin osuuksina koko ruokavaliosta, ryhmien osuudet ovat riippuvaisia toisistaan. Esimerkiksi toukkamäärän lisääntyminen ravinnossa aiheuttaa muiden ryhmien osuuksien vähenemisen. Talitiaisen ja kirjosiepon poikasten

13 13 ruokavalioita tarkasteltiin siksi ensin kompositioanalyysillä, jolla voidaan analysoida toisistaan riippuvaisia osuuksia (Aitchison 1986). Siinä ruokavalio jaettiin osiin ja näitä osia tarkasteltiin MANOVAlla. Näin voitiin selvittää, onko ruokavalioissa eroa lajien välillä, saaste- ja tausta-alueen välillä tai vuosien välillä. Kompositioanalyysissä testin osat muodostettiin siten, että yksi ravintoryhmä (tässä tapauksessa muut -ryhmä) valittiin tekijäksi, jolla toiset ravintoryhmät jaettiin yksitellen. Selitettävien jakaumat muunnettiin normaaleiksi logaritmimuunnoksella, ja normaalisuudet testattiin SAS:in UNIVARIATE proseduurilla. Analyysissä käytettävät selitettävät muuttujat olivat siis log(hämähäkit/muut), log(kovakuoriaiset/muut), log(toukat/muut) ja log(perhoset/ muut), joita selitettiin vuodella (2000 ja 2002), alueella (saaste ja tausta) sekä vuoden ja alueen yhteisvaikutuksella. Vuoden, alueen sekä vuoden ja alueen yhteisvaikutuksen merkitystä erillisten ravintoryhmien osuuksiin tarkasteltiin yleisillä lineaarisilla malleilla (SAS:in GLM proseduuri). Analyysiä varten ravinto-osuudet muunnettiin arcsin-neliöjuuri muunnoksella, jotta jakaumista saatiin normaaleita. Normaalisuudet testattiin SAS:in UNIVARIATE proseduurilla. Muunnettuja ravinto-osuuksia käytettiin selitettävinä muuttujina, joita selitettiin vuodella, alueella sekä näiden yhteisvaikutuksella. Myös emon sukupuolen ja pesinnän ajankohdan vaikutuksia ruokavalion koostumukseen tarkasteltiin yleisillä lineaarisilla malleilla (GLM). Tällöin selittävinä muuttujina olivat vuosi, alue, vuoden ja alueen yhteisvaikutus, ruokkivan emon sukupuoli sekä juokseva päivämäärä vuoden alusta Ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuudet Tilastollista tarkastelua varten ulosteiden raskasmetalli- ja kalsiumpitoisuudet muunnettiin 10-logaritmisiksi. Lajien välisiä eroja poikasten ulosteiden raskasmetalli- ja kalsiumpitoisuuksissa tarkasteltiin yleisillä lineaarisilla malleilla (GLM), jossa selitettävinä muuttujina olivat metallit ja kalsium ja selittävinä muuttujina alue, laji sekä alueen ja lajin yhteisvaikutus. Normaalisuudet testattiin UNIVARIATE proseduurilla. Aineistoa oli vain vuodelta 2002, joten vuosivaihtelun tarkasteleminen jäi pois. Talitiaisen ulostenäytteistä saaduista elohopea-arvoista poistettiin kaksi erittäin suurta arvoa (1.78 ppm ja 1.66 ppm), koska niiden voidaan olettaa johtuvan enemminkin määritysvirheestä kuin todellisesta vaihtelusta. Elohopean pitoisuus ulosteissa oli yleisesti niin pieni, että vähäisetkin häiriöt metallimittauksissa aiheuttavat suuria eroja tulosten välille.

14 14 Ravinnon vaikutusta raskasmetallien ja kalsiumin määriin ulosteissa tarkasteltiin GLM proseduurilla, jossa metalli tai kalsium oli selitettävänä muuttujana ja alue, ravintoryhmä sekä alueen ja ravintoryhmän yhteisvaikutus selittävinä muuttujina. Mielenkiintoiset metallit ja ravintoryhmät valittiin korrelaatioanalyysin perusteella (Pearsonin korrelaatio) niin, että lähempään tarkasteluun pääsivät ne metallit, joiden määrä ulosteissa saastealueella lisääntyi merkittävästi (p<0.1) jonkin ravintoryhmän osuuden lisääntyessä. Ulosteiden kalsium- ja metallipitoisuuksien välisiä yhteyksiä tarkasteltiin ryhmittelyanalyysin avulla (SAS:in CLUSTER proseduuri). Hierarkkista yhdistelyä käyttävät ryhmittelymenetelmät lähtevät yleensä tilanteesta, jossa jokainen havainto muodostaa oman ryhmänsä. Havainnot ryhmitellään siten, että samassa ryhmässä olevat havainnot ovat jotenkin enemmän toistensa kaltaisia kuin muiden ryhmien havaintojen kaltaisia. Ryhmittelyproseduuri yhdistelee näitä ryhmiä kunnes kaikki havainnot ovat yhdessä ryhmässä. Yhdistely perustuu havaintojen välisiin euklidisiin etäisyyksiin. Tässä tapauksessa yhdistelymenetelmänä käytettiin keskimääräistä ketjutusta (UPGMA, unweihgted pair-group method using arithmetic averages). Tässä tutkimuksessa samankaltaisuuden mittana käytettiin alkuaineiden välisiä korrelaatiokertoimia. Korrelaatiokertoimet muunnettiin log-normaaleiksi ja niistä tehtiin ryhmittelyanalyysillä dendrogrammi. Molemmista lajeista tehtiin dendrogrammit erikseen Pesintämenestys Analysointia varten aineistosta poistettiin pesät, joiden tuhoutumissyy johtui suoraan ihmisestä eli ihminen oli tuhonnut pesän tai aiheuttanut hylkäämisen, tai pesä oli tuhoutunut pöntön rikkoutumisen vuoksi. Myös pesät joiden tiedettiin tuhoutuneen pesäpredaation takia, poistettiin analyyseistä. Pesintämenestystä saaste- ja tausta-alueen välillä tarkasteltiin sekä kuoriutuneiden ja lentopoikasten lukumäärän että poikasten lentoonlähtötodennäköisyyden perusteella. Lentoonlähtötodennäköisyydellä tarkoitetaan sitä todennäköisyyttä, jolla kuoriutunut poikanen selviytyy lentopoikaseksi. Lentoonlähtötodennäköisyys mittaa erityisesti poikasajan onnistumista, kun taas lentopoikasmäärään vaikuttavat myös munien määrä ja laatu. Pesintämenestyksen eroja alueiden välillä testattiin yleistetyillä lineaarisilla malleilla (SAS:in GENMOD proseduuri), jossa kuoriutuneiden tai lentopoikasten määrä oli selitettävänä muuttujana ja alue (saaste ja

15 15 tausta), vuosi (2000 ja 2002) sekä näiden yhteisvaikutus selittävinä muuttujina. Kuoriutuneiden ja lentopoikasiksi selviytyneiden määrät noudattivat normaalijakaumaa, ja lentoonlähtötodennäköisyys binomijakaumaa. Pesintämenestys analysoitiin sekä videoaineistosta erikseen että kaikkien pesien poikastiedoista. Videoaineistossa ovat mukana vain ne pesät, joissa poikaset ovat selviytyneet riittävän vanhoiksi videokuvausta ajatellen, joten varhaisessa vaiheessa tuhoutuneet pesät eivät ole mukana tässä osa-aineistossa Ruokavalion vaikutus Eri ravintoryhmien osuuksien vaikutusta poikastuottoon tarkasteltiin yleistetyillä lineaarisilla malleilla (GENMOD). Tilastollisessa tarkastelussa käytettiin jakoa toukkiin, perhosiin, hämähäkkieläimiin, kovakuoriaisiin ja muihin. Hämähäkkieläimet ryhmästä käytetään jatkossa nimitystä hämähäkit. Koska lintujen ruokavalio koostui tässä tutkimuksessa viidestä toisistaan riippuvasta ryhmästä eikä jokaisen mahdollisen muuttujan analysoiminen ole järkevää, valittiin selitettävät muuttujat Pearsonin korrelaatiomatriisin avulla. Matriisissa käytettiin lentopoikasten määrää saastealueella ja ravintoryhmien osuuksia ruokavaliossa, tiedot olivat vuosilta 2000 ja Saastealueen lentopoikasmäärä valittiin matriisiin, koska ruokavalion oletettiin selittävän juuri saastealueen huonoa pesintämenestystä. Koska yhden ryhmän osuuden kasvu ruokavaliossa johtaa vastaavasti muiden ryhmien osuuksien pienenemiseen, taulukosta valittiin vain positiiviset arvot, ja tilastollisen merkitsevyyden rajaksi päätettiin p 0.1. Positiivisuus katsottiin luontevammaksi valintakriteeriksi koska haluttiin selvittää, parantaako tietyn ravintoryhmän osuuden lisäys ruokavaliossa lentopoikastuottoa. Pesimätuloksena käytin lentopoikasten määrää ja lentoonlähtötodennäköisyyttä. Ruokavaliolla voi olla merkitystä etenkin lentoonlähtötodennäköisyyteen, koska ravinnolla on suuri merkitys kuoriutuneiden poikasten selviämisessä lentopoikasiksi. Lentopoikasten määrä puolestaan riippuu paljolti munien määrästä. Selittävinä muuttujina oli molemmissa testeissä alue, vuosi, alueen ja vuoden yhteisvaikutus, ravintoryhmän osuus sekä ravintoryhmän ja alueen yhteisvaikutus Ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuuksien vaikutus Poikasilta kerättyjen ulostenäytteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuuksien vaikutusta pesimätulokseen tarkasteltiin yleistetyillä lineaarisilla malleilla, jossa selitettävänä

16 16 muuttujana oli lentoonlähtötodennäköisyys ja selittäjinä alue, kalsium- ja metallipitoisuus sekä alueen ja pitoisuuden yhteisvaikutus. Lentoonlähtötodennäköisyyden avulla arvioidaan kalsium- ja raskasmetallipitoisuuksien vaikutuksia nimenomaan poikasaikana. 3. TULOKSET 3.1 Ruokavalio Kompositioanalyysin perusteella talitiaisen ja kirjosiepon poikasten ruokavaliot eroavat (n=200, df=193, F=13.84, p<0.0001). Talitiaisen poikasajan ruokavalioon kuuluu enemmän toukkia verrattuna kirjosieppoon (ANOVA: n=199, df=1, F=24.23, p<0.0001), kun taas kirjosieppo syöttää poikasilleen talitiaista enemmän perhosia (ANOVA: n=199, df=1, F=9.62, p=0.0022) ja muut- ryhmään kuuluvia selkärangattomia/niveljalkaisia (ANOVA: n=199, df=1, F=32.60, p<0.0001). Saaste- ja tausta-alueilla pesivien lintujen ruokavaliot eroavat kompositioanalyysin mukaan toisistaan molemmilla lajeilla (talitiainen: n=94, df=87, F=6.27, p=0.0002; kirjosieppo: n=106, df=99, F=5.39, p=0.0006). Kirjosiepolla ruokavalion koostumuksessa on eroa myös vuosien välillä (n=106, df=99, F=4.84, p=0.0013). Kompositioanalyysin mukaan talitiaisella ei esiintynyt merkitsevästi vuosien välistä vaihtelua ruokavaliossa. Talitiaisen poikaset söivät saastealueella enemmän kovakuoriaisia tausta-alueeseen verrattuna (Taulukko 2., Kuva 4.). Kovakuoriaisten osuus talitiaisen ravinnossa oli saastealueella 7% ja tausta-alueella 2%. Myös muut -ravintoryhmän osuus ruokavaliossa oli suurempi saastealueella, missä muut ryhmään kuuluvia syötiin 21% ravinnosta. Tausta-alueella muiden osuus ruokavaliossa oli 14%. Toukkien ja perhosten osuutta ruokavaliossa tarkasteltiin myös yhtenä ryhmänä, jolloin saastealueella syötiin vähemmän toukka-perhosryhmää tausta-alueeseen verrattuna (ANOVA: n=64, df=1, F=1.05, p=0.0305). Yhdistetyn toukka-perhosryhmän osuus ruokavaliossa oli saastealueella 57% ja tausta-alueella 68% ravinnosta. Vaikka vuosivaihtelun määrä talitiaisen koko ruokavaliota ajatellen merkityksetöntä, vuosivaihtelua esiintyi kovakuoriaisten osuu-

17 17 dessa siten, että vuonna 2002 syötettiin poikasille enemmän kovakuoriaisia kuin vuonna Talitiainen Kirjosieppo 100 % Osuus ravinnossa 80 % 60 % 40 % 20 % muut kovakuoriaiset hämähäkit perhoset toukat 0 % 2000 saaste 2000 tausta 2002 saaste 2002 tausta 2000 saaste 2000 tausta 2002 saaste 2002 tausta vuosi / alue Kuva 4. Talitiaisen ja kirjosiepon poikasten ruokavalio saaste- ja tausta-alueella Harjavallassa vuosina 2000 ja Videoitujen pesien määrät (n) näkyvät pylväiden yläpuolella. Taulukko 2. Alueen ja vuoden vaikutus poikasten ruokavalioissa esiintyvien eri ravintoryhmien osuuksiin Harjavallassa. Alueina verrattiin saastealuetta ja tausta-aluetta, vuosina 2000 ja Molemmilla lajeilla n = 64. Talitiainen Kirjosieppo df F p df F p Toukat alue vuosi alue*vuosi Perhoset alue vuosi alue*vuosi Hämähäkit alue vuosi alue*vuosi Kovakuoriaiset alue vuosi alue*vuosi Muut alue vuosi alue*vuosi

18 18 Kirjosieppo syötti saastealueella poikasilleen enemmän toukkia ja kovakuoriaisia sekä vähemmän perhosia verrattuna tausta-alueella pesiviin pareihin (Taulukko 2., Kuva 4.). Toukkien osuus ravinnosta oli saastealueella 39% ja tausta-alueella 30%, kovakuoriaisten osuus oli saastealueella 6% ja tausta-alueella 2%, sekä perhosten osuus oli saastealueella 9% ja tausta-alueella 19%. Toukkia ja hämähäkkejä syötettiin poikasille enemmän vuonna 2002, vastaavasti muut -ryhmän osuus oli silloin pienempi. Sekä talitiaisen että kirjosiepon ruokavalio muuttui hieman pesintäkauden kuluessa (Kuva 5.). Merkitsevästi ruokavalio muuttui talitiaisella, jolla hämähäkkien osuus poikasten ravinnossa kasvoi pesintäkauden loppua kohti (ANOVA: n=64, df=1, F=9.02, p=0.0040). Myös kirjosiepolla hämähäkkien osuus ruokavaliossa vaihteli pesimäkauden aikana (ANOVA: n=64, df=1, F=6.65, p=0.0125). Kirjosiepon poikasten ravinnossa toukkien osuus väheni pesintäkauden loppua kohti (ANOVA: n=64, df=1, F=3.54, p=0.0648), joskin tilastollisesti ero oli vain suuntaa antava. 100 % Talitiainen Kirjosieppo Osuus ravinnossa 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % Päivämäärä Päivämäärä toukat hämähäkit muut perhoset kovakuoriaiset Kuva 5. Päivämäärän vaikutus talitiaisen ja kirjosiepon poikasten ruokavalioon Harjavallassa vuosina 2000 ja Videoitujen pesien määrät (n) kuvien yläreunoissa. Talitiaisella ruokkivan emon sukupuolella näyttäisi olevan merkitystä poikasille syötettävän perhosten määrässä. Koirastalitiainen tuo poikasille enemmän perhosia kuin naa-

19 19 ras (koiraan tuoman perhosravinnon keskiarvo koko ravinnosta % ± 4.24 %, naaraan keskiarvo 7.03 % ± 3.30 %). Myös ravintonäytteiksi kerättyjen ja tunnistettujen ruokapalojen mukaan näyttäisi siltä, että kirjosieppo syö talitiaista monipuolisemmin eri selkärangatonryhmiä (Liite 1.). Tyypillisiä kirjosiepon poikasilleen tuomia hyönteisiä olivat esimerkiksi leppäkertut, muurahaiset ja torakat, kun taas talitiainen toi poikasilleen paljon toukkia. Emolinnuilta kerättyjen näytteiden mukaan talitiaisen poikasten ruokavalioon kuuluu 33% perhostoukkia, 12% hämähäkkejä ja 12% perhosia. Kirjosiepolla ruokavalioon kuuluu 18% kovakuoriaisia, 12% perhostoukkia sekä 11% perhosia. 3.2 Ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuudet Poikasten ulostenäytteistä analysoidut kalsium- ja raskasmetallipitoisuudet vaihtelivat lajien välillä (Taulukko 3.), sillä talitiaisen poikasten ulosteissa oli enemmän alumiinia ja kalsiumia sekä vähemmän kadmiumia, kuparia ja sinkkiä kirjosiepon poikasten ulosteisiin verrattuna. Arseenin, nikkelin ja lyijyn pitoisuuksilla ei ollut lajien välistä eroa, sekä talitiaisella että kirjosiepolla pitoisuudet olivat korkeita saastealueella tausta-alueeseen verrattuna. Näiden lisäksi saastuneen alueen pitoisuudet olivat korkeita talitiaisella kadmiumin, kuparin ja sinkin kohdalla sekä kirjosiepolla kadmiumin, kuparin ja elohopean kohdalla. Alumiinin ja kalsiumin pitoisuuksilla ulosteissa ei ollut eroa saastuneen ja puhtaan alueen välillä. Talitiaisella ulosteiden elohopeapitoisuuksilla ja kirjosiepolla ulosteiden sinkkipitoisuuksilla ei ollut eroja eri alueiden välillä. Ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuuksia verrattiin poikasten ruokavalioon. Pearsonin matriisin perusteella talitiaisen poikasten ulosteiden raskasmetallipitoisuudet korreloivat positiivisesti toukkaravinnon määrän kanssa (Taulukko 4.). Kirjosiepolla pitoisuudet korreloivat positiivisesti kovakuoriaisten määrän sekä myös hämähäkkien määrän kanssa.

20 20 Taulukko 3. Talitiaisen ja kirjosiepon poikasten ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuudet (ppm=mg/kg) saaste- ja tausta-alueella Harjavallassa vuonna Keskiarvot esitetty alkuperäisinä arvoina, testi (ANOVA) log-muunnetuilla arvoilla. Talitiainen Kirjosieppo Alkuaine Alue ka SE ka SE Al saaste tausta As saaste tausta Ca saaste tausta Cd saaste tausta Cu saaste tausta Hg saaste tausta Ni saaste tausta Pb saaste tausta Zn saaste tausta Talitiaisella Hg n=12 / alue, muissa tapauksissa n=13 / alue. Al As Ca Selittäjät df F p df F p df F p alue < laji <.0001 alue*laji Cd Cu Hg Selittäjät df F p df F p df F p alue < < laji < alue*laji Ni Pb Zn Selittäjät df F p df F p df F p alue < < laji alue*laji Hg n=50, muiden alkuaineiden kohdalla n=52.

21 21 Taulukko 4. Pearsonin korrelaatiomatriisi saastealueelta Harjavallasta. Ravinnon vaikutus poikasten ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuuksiin vuonna Lihavoidulla jatkoanalyysiin valitut arvot (positiiviset, p 0.10). Talitiaisella elohopean kohdalla n=12, muissa tapauksissa n=13. Toukat Perhoset Hämähäkit Kova-kuoriaiset Muut Talitiainen Al As Ca Cd Cu Hg Ni Pb Zn Kirjosieppo Al As Ca Cd Cu Hg Ni Pb Zn Toukkaravinnon osuuden kasvu ruokavaliossa lisäsi saastealueella kadmiumin määrää poikasten ulosteessa (Taulukko 5., Kuva 6.). Tausta-alueella vaikutus oli päinvastainen, paljon toukkia syövien poikasten ulosteissa oli vähemmän kadmiumia vähän toukkia syöviin verrattuna. Lyijyn pitoisuus ulosteissa kasvoi sekä saaste- että tausta-alueella toukkaravinnon osuuden kasvaessa (Kuva 6.). Kirjosiepon poikasten ruokavalio vaikutti ulosteiden pitoisuuksiin siten, että paljon kovakuoriaisia syövien poikueiden ulosteet sisälsivät enemmän arseenia ja kuparia vähän kovakuoriaisia syöviin verrattuna (Taulukko 5., Kuva 6.). Kovakuoriaisten kasvava osuus ruokavaliossa lisäsi etenkin saastealueella poikasten ulosteiden arseenipitoisuutta. Hämähäkkien määrällä ei ollut vaikutusta poikasten ulosteiden elohopeapitoisuuksiin.

22 22 Taulukko 5. Ravinnon vaikutus poikasten ulosteiden raskasmetallipitoisuuteen saaste- ja tausta-alueella Harjavallassa vuonna Metallit ja ravintoryhmät valittiin Pearsonin korrelaation perusteella (Taulukko 4.). Talitiaisella Hg n=24, muissa tapauksissa n=26. Metallipitoisuudet log-muunnettu (ANOVA). Talitiainen Metalli Selittäjät df F p Cd alue toukat alue*toukat Hg alue toukat alue*toukat Pb alue toukat alue*toukat Zn alue toukat alue*toukat Kirjosieppo Metalli Selittäjät df F p As alue <.0001 kovakuoriaiset alue*kovakuoriaiset Cu alue kovakuoriaiset alue*kovakuoriaiset Hg alue hämähäkit alue*hämähäkit Zn alue kovakuoriaiset alue*kovakuoriaiset

23 Talitiainen 1.6 Talitiainen Cd (log ppm) Pb (log ppm) Toukkien osuus ravinnossa (%) Toukkien osuus ravinnossa (%) 2.0 Kirjosieppo 3.0 Kirjosieppo As (log ppm) Kovakuoriaisten osuus ravinnossa (%) Cu (log ppm) tausta Kovakuoriaisten osuus ravinnossa (%) saaste Kuva 6. Ravinnon vaikutus talitiaisen ja kirjosiepon poikasten ulosteiden raskasmetallipitoisuuteen Harjavallassa vuonna Molemmilla lajeilla n=26. = saastealue, = tausta-alue. Ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuuksien yhteyksistä kertovat dendrogrammit olivat hyvin samankaltaiset molemmilla lajeilla (Kuva 7.). Talitiaisella alumiini ja kalsium sekä kirjosiepolla alumiini ja elohopea olivat vähiten samankaltaisia muiden alkuaineiden kanssa. Molemmilla lajeilla arseenin, nikkelin, kuparin ja lyijyn pitoisuuksien vaihtelu oli samankaltaista tai pitoisuudet vaihtelivat näytteissä samankaltaisesti.

24 24 Kuva 7. Dendrogrammit poikasten ulosteiden kalsium- ja raskasmetallipitoisuuksien samankaltaisuuksista talitiaisella (a) ja kirjosiepolla (b) Harjavallassa vuonna Talitiaisella Hg n=24, muuten n=26 molemmilla lajeilla. 3.3 Pesintämenestys Talitiaisen ja kirjosiepon pesimätulosta Harjavallassa tarkasteltiin sekä koko aineistosta vuosilta 2000 ja 2002 sekä videokuvatuista pesistä vastaavilta vuosilta. Talitiaisen pesintämenestykseen koko aineistossa vaikutti selkeästi sekä alue (saaste ja tausta), vuosi, että näiden yhteisvaikutus (Taulukko 6.). Tausta-alueella kuoriutuneiden ja lentopoikasten määrä sekä lentoonlähtötodennäköisyys oli suurempi kuin saastealueella, ja pesimätulos oli parempi vuonna 2002 kuin vuonna Talitiaisen pesintämenestys oli

25 25 erityisen hyvä tausta-alueella vuonna Kirjosiepolla ainoastaan alue vaikutti pesimätulokseen niin, että tausta-alueella kuoriutuneiden ja lentopoikasten määrä sekä lentoonlähtötodennäköisyys oli suurempi. Taulukko 6. Talitiaisen ja kirjosiepon pesimätulos Harjavallassa, koko aineisto. Yleistetty lineaarinen malli. Talitiainen Kirjosieppo Kuoriutuneiden määrä Vuosi Alue n ka SE n ka SE 2000 saaste tausta saaste tausta Selittäjät df χ 2 p df χ 2 p alue <.0001 vuosi alue*vuosi Lentopoikasten määrä Vuosi Alue n ka SE n ka SE 2000 saaste tausta saaste tausta Selittäjät df χ 2 p df χ 2 p alue < <.0001 vuosi < alue*vuosi Lentoonlähtötodennäköisyys Vuosi Alue n td. luottamusvälit 95% n td. luottamusvälit 95% 2000 saaste tausta saaste tausta td.=lentoonlähtötodennäköisyys Selittäjät df χ 2 p df χ 2 p alue < <.0001 vuosi < alue*vuosi Videoitujen pesien kohdalla erot olivat pienemmät. Talitiaisella tausta-alueella oli enemmän lentopoikasia ja lentoonlähtötodennäköisyys oli suurempi (Taulukko 7.). Talitiaisen lentoonlähtötodennäköisyys oli parempi vuonna Kirjosiepolla ainoa mer-

26 26 kitsevä ero oli vuosien välillä lentoonlähtötodennäköisyydessä, jolloin vuosi 2002 oli vuotta 2000 parempi. Taulukko 7. Talitiaisen ja kirjosiepon pesimätulos Harjavallassa, videoaineisto. Yleistetty lineaarinen malli. Talitiainen Kirjosieppo Kuoriutuneiden määrä Vuosi Alue n ka SE n ka SE 2000 saaste tausta saaste tausta Selittäjät df χ 2 p df χ 2 p alue vuosi alue*vuosi Lentopoikasten määrä Vuosi Alue n ka SE n ka SE 2000 saaste tausta saaste tausta Selittäjät df χ 2 p df χ 2 p alue vuosi alue*vuosi Lentoonlähtötodennäköisyys Vuosi Alue n td. luottamusvälit 95% n td. luottamusvälit 95% 2000 saaste tausta saaste tausta td.=lentoonlähtötodennäköisyys Selittäjät df χ 2 p df χ 2 p alue < vuosi alue*vuosi Pesintämenestykseen vaikuttavia tekijöitä analysoitaessa lähempään tarkasteluun valittiin toukkaravinnon osuus sekä talitiaisen että kirjosiepon ruokavaliossa, koska korrelaatiomatriisin perusteella toukkaravinnon suuri osuus ruokavaliossa korreloi positiivisesti lentopoikastuoton kanssa (Taulukko 8.).

27 27 Taulukko 8. Ravinnon vaikutus lentopoikastuottoon. Pearsonin korrelaatiomatriisi. Molemmilla lajeilla n=33. Toukat Perhoset Hämähäkit Kovakuoriaiset Muut Talitiainen Kirjosieppo Jatkotarkasteluun valitut arvot (positiiviset, p 0.1) lihavoitu. Talitiaisella runsaasti toukkia sisältävä ruokavalio lisäsi etenkin saastealueella poikasten lentoonlähtötodennäköisyyttä (Taulukko 9., Kuva 8.). Kirjosiepolla toukkaravinnon osuudella ei ollut vaikutusta pesintämenestykseen. Taulukko 9. Toukkaravinnon vaikutus talitiaisen ja kirjosiepon pesimätulokseen Harjavallassa. Molemmilla lajeilla n=64. Yleistetty lineaarinen malli. Talitiainen Kirjosieppo Selittäjät df χ 2 p df χ 2 p alue vuosi alue*vuosi TTP TTP*alue TTP = toukkien osuus (%) koko ravinnosta. 1 Lentoonlähtötodennäköisyys Toukkien osuus ravinnossa (%) Kuva 8. Toukkaravinnon vaikutus talitiaisen pesintämenestykseen Harjavallassa. Lentoonlähtötodennäkoisyydellä tarkoitetaan sitä todennäköisyyttä, jolla kuoriutunut poikanen selviää lentopoikaseksi. Kuvassa on käytetty testin antamia ennusteen arvoja (Taulukko 9.), n=64. = saastealue vuonna 2000, = saastealue vuonna 2002, = tausta-alue vuonna 2000, = tausta-alue vuonna Poikasten ulosteiden korkeat kalsiumpitoisuudet lisäsivät poikasten lentoonlähtötodennäköisyyttä sekä talitiaisella että kirjosiepolla (Taulukko 10., Kuva 9.), talitiaisella pe-