Hydrobiologian perusteet Hydrobiologian perusteet Virtavedet Seisovat vedet



Samankaltaiset tiedostot
Sisävesien merkitys ihmiselle. World s freshwater resources. Sisävesien luonnon tila

Sisävesien merkitys ihmiselle. World s freshwater resources. Sisävesien luonnon tila

Hiilidioksidi-bikarbonaatti järjestelmä

Vesistöjen ruskistuminen ( brownification ) Abioottiset tekijät. Mikä aiheuttaa vesistöjen ruskistumista?

Trofiakaskadit: virtavedet

Humusvedet. Tummien vesien ekologiaa. Lauri Arvola. Helsingin yliopisto Lammin biologinen asema

Heinijärven vedenlaatuselvitys 2014

VALKJÄRVEN VEDEN LAATU Kesän 2015 tutkimus ja vertailu kesiin

LOHJAN JÄRVIEN VEDENLAATUSEURANTA 2012 Kaitalampi

Vantaanjoen valuma-alueelta peräisin olevan liuenneen orgaanisen aineksen määrä, laatu ja hajoaminen Itämeressä

PERTUNMAAN JA HEINOLAN JÄRVITUTKIMUKSET VUONNA 2007

Virtavesien tila ja suojelutarve. pp.kk.vvvv

Kunnostusojituksen aiheuttama humuskuormitus Marjo Palviainen

ISO-KAIRIN VEDEN LAATU Kesän 2015 tutkimus ja vertailu vuosiin 1978, 1980 ja 1992

Ilmastonmuutos ja Itämeri Vaikutukset ekosysteemille?

Humuksen vaikutukset järvien hiilenkiertoon ja ravintoverkostoihin. Paula Kankaala FT, dos. Itä Suomen yliopisto Biologian laitos

Liuenneen hiilen (CDOM) laatu menetelmän soveltaminen turv le. Jonna Kuha, Toni Roiha, Mika Nieminen,Hannu Marttila

Tiina Tulonen Lammin biologinen asema Helsingin yliopisto

Luoteis-Tammelan vesistöjen vedenlaatuselvitys v. 2011

Kierrätämme hiiltä tuottamalla puuta

Happamat sulfaattimaat ja metsätalous

Sanginjoen ekologinen tila

Miten kasvit saavat vetensä?

MIKSI JÄRVI SAIRASTUU?

Hapetuksen tarkoitus purkamaan pohjalle kertyneitä orgaanisen aineksen ylijäämiä

Päällysveden sekoittuminen Jyväsjärvessä

Miten kasvit saavat vetensä?

Suomen vesistöjen tummuminen. Antti Räike Suomen ympäristökeskus Merikeskus

4. Yksilöiden sopeutuminen ympäristöön

Itämeri-tietopaketti Mitat ominaispiirteet alueet

Vesistöjen nykytila Iisalmen reitillä Iisalmen reitti -seminaari , Iisalmi

Muikkukannat ja ilmastonmuutos Hannu Lehtonen Helsingin yliopisto

Suodattajavesiperhoset. Rantapuiden lehtien vaikutus joen ekosysteemeihin. Virtavesien riippuvuus rantaekosysteemistä

Hämeenlinnan ja Janakkalan Valajärven tila. Heli Jutila ympäristötarkastaja

Maa- ja metsätalouden kuormituksen vaikutukset kalastoon

Ohjeita opetukseen ja odotettavissa olevat tulokset

Ruokjärven veden laatu Maalis- ja elokuu 2017

Ilmastonmuutoksen vaikutukset biodiversiteettiin Suomessa

Eri maankäyttömuotojen vaikutuksesta liukoisen orgaanisen aineksen määrään ja laatuun tapaustutkimus

Espoon kaupunki Pöytäkirja 56. Ympäristölautakunta Sivu 1 / 1

Maaperän biologinen monimuotoisuus Tuhannet tuntemattomat jalkojemme alla

Rehevöityneen järven kunnostamisen haasteet

HAPPAMAT SULFAATTIMAAT - haitat ja niiden torjuminen. FRESHABIT, Karjaa Mikael Eklund, Peter Edén ja Jaakko Auri Geologian tutkimuskeskus

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 7. Fotosynteesi tuottaa ravintoa eliökunnalle

VUONNA 2009 TUTKITTUJEN TAMPEREEN JÄRVIEN VEDENLAATU

Ilmastonmuutos ja Itämeri Vaikutukset ekosysteemille?

Biologia. Pakolliset kurssit. 1. Eliömaailma (BI1)

Purojen, järvien ja jokien kemiallisen, fysikaalisen ja biologisen tilan muutokset ja niiden merkitys

Toimiva maaperän mikrobisto

ympäristöhaasteissa on kyse? Sirpa Pietikäinen

kokonaisuudistuksessa Turpeenoton vesistövaikutukset Johtava asiantuntija Ilpo Kuronen

Ei ole olemassa jätteitä, on vain helposti ja hieman hankalammin uudelleen käytettäviä materiaaleja

Mikrobisilmukka. Järvien biodiversiteetti. Mikrobisilmukan sisäiset interaktiot. Mikrobisilmukan sisäiset interaktiot. Saariteorian sovellutus järviin

Kärjenlammin vedenlaatututkimus 2016

Kakarin vedenlaatututkimus 2016

KANNUSJÄRVEN NIITTOSUUNNITELMA

Ekosysteemipalvelut. ihmisen ja luonnon toimet hyvinvointimme eteen

TUULOKSEN PANNUJÄRVEN TILAN KEHITYS SEDIMENTIN PIILEVÄANA-

Metsäpurojen kunnostusten vaikutukset ekosysteemien rakenteeseen ja toimintaan: ReFFECT-hankkeen tuloksia

β-diversiteetti ihmisen muuttamassa ympäristössä (Donohue et al. 2009)

Taustaa puustoisista perinneympäristöistä

MAAN KASVUKUNTO. Luomupäivät Kuopiossa. Suvi Mantsinen, Humuspehtoori Oy

Heinijärven vedenlaatuselvitys 2016

Uhanalaisuusarvioinnin välitarkastelu 2015

Mikä on kationinvaihtokapasiteetti? Iina Haikarainen ProAgria Etelä-Savo Ravinnepiian Kevätinfo

Vertailevia järvitutkimuksia

Johtuuko tämä ilmastonmuutoksesta? - kasvihuoneilmiön voimistuminen vaikutus sääolojen vaihteluun

Sirppujoki-hanke & Suosituksia alueen happamuuden torjuntaan

- Vesien rehevöitymisen vaikutukset kalakantoihin

Biodiversiteettisopimus

KALIUMPERMANGANAATIN KULUTUS

Vesiensuojelu metsätaloudessa Biotalous tänään ja huomenna Saarijärvi Juha Jämsén Suomen metsäkeskus

Kaitalammin (Hajakka) veden laatu Elokuu 2017

Liuos voi olla hapan, emäksinen tai neutraali

Metsäteollisuuden sivutuotteita nonfood-tuotannon maanparannukseen

Alajärven ja Takajärven vedenlaatu

Sammatin Enäjärven veden laatu Helmikuu 2016

Joen määritelmä. Joella tarkoitetaan virtaavan veden vesistöä. Joen valuma-alue on vähintään 100 km 2.

Metsäpurojen kunnostamisen hydrauliset vaikutukset

Happamat sulfaattimaat ja niiden tunnistaminen. Mirkka Hadzic Suomen ympäristökeskus, SYKE Vesistökunnostusverkoston vuosiseminaari 2018

Sammatin Lihavajärven veden laatu Heinäkuu 2017

KATSAUS RÄYSKÄLÄN JÄRVIEN TALVITULOKSIIN 2014

Kalkituksen merkitys sokerijuurikkaalle. Sakari Malmilehto, SjT

Keliberin kaivoshankkeen perustilaselvitys

Kitka-MuHa-projektin yleiskatsaus

Lahnajärven, Suomusjärven ja Myllylammen vedenlaatututkimus 2016

Veden laatu eri mittausvälineet ja tulosten tulkinta

Kitkajärvien seuranta ja tilan arviointi

Kalkkisuotimet, tuhkat

Metsäbioenergian kestävyyden rajat

Kolmpersjärven veden laatu Heinäkuu 2017

Biokemian perusteet : Hemoglobiini, Entsyymikatalyysi

SCOTT PRO 2 SUODATTIMET TEKNISET TIEDOT

Kaupunkisuunnittelun ekologiset ulottuvuudet. Eveliina Asikainen Ekologinen yhdyskuntasuunnittelu ja asuminen seminaari Turku 26.9.

RAUMAN MERIALUEEN TARKKAILUTUTKIMUS LOKAKUUSSA Väliraportti nro

Talouskasvua ja materiaalivirtaa vai kohtuutta. Eija Koski Pääkaupunkiseudun Kierrätyskeskus Oy

MITEN TUULIVOIMA VAIKUTTAA

Järvet jaetaan järvityyppeihin:

Uhanalaisuusindeksi Red List Index. Valokuvat Pekka Malinen/Luomus

Transkriptio:

Hydrobiologian perusteet kevät 2012, T. Muotka Seisovat vedet (14 h) 1. - lämpötila, valo, veden väri, C, ph, ravinteet, happi, elinympäristön pysyvyys 2. Seisovien vesien organismiryhmät 3. Bioottiset interaktiot - kilpailu, herbivoria, predaatio, parasitismi 4. Järvien ravintoverkot -kaskadoituvat vuorovaikutukset, mikrobisilmukka 5. Järvien biodiversiteetti ja ympäristöuhat - paleolimnologia - eutrofikaatio, happamoituminen, ilmastomuutos, vieraslajit - järvien kunnostus 6. Lähteet: erityispiirteet, eliöstö ja suojelu Hydrobiologian perusteet Virtavedet (6 h) 1. Virtavesien erityispiirteitä - Jokien geomorfologian ja hydrologian peruskäsitteitä - Virtavesien tyypittelyä - Abiottiset tekijät (happi, lämpötila, valo, pohjan rakenne, ph, ravinteet, orgaaninen aines) 2. Virtavesien eliöstö 3. Sopeutuminen veden virtaukseen 4. Virtavesien energiatalous - autotrofia vs. allotrofia - jokijatkumohypoteesi - orgaanisen aineksen komponentit ja hajoaminen - nutrient spiralling 5. Bioottiset interaktiot ja kolonisaatio - kilpailu, predaatio, parasitismi - aje l. drift ekologisena ilmiönä 6. Virtavesien biodiversiteetti - yhteisöjen pysyvyys, lajimäärää säätelevät tekijät -ihmisvaikutukset ja virtavesien suojelu ja kunnostus World s freshwater resources Sisävesien merkitys ihmiselle Sisävesien tuottamat ekosysteemipalvelut ovat ihmiskunnalle elintärkeitä - juomavesi - saniteettipalvelut - kasteluvesi - kalastus - energiantuotanto - kuljetus - virkistyskäyttö --1/6:lla ihmiskunnasta ei puhdasta juomavettä -- 1/3:lla puutteelliset sanitaatio-olot -- 2/3 kärsii veden kuljettamista taudeista 1

Sisävesien luonnon tila - n. 100 000 kuvattua lajia; n. 6 % kaikista lajeista (yht. 1.8 milj) - maapallon vesitilavuudesta vain 0.01% sisävesiä, koko maanpinnasta n. 0.8% - sisävesien lajien häviämisnopeus n. 15 kertaa suurempi kuin merilajien - esim. makean veden kalalajit P-Amerikassa: häviämisriski n. viisinkertainen terrestrisiin eliöihin verrattuna; häviämisnopeus 4%/10 v Sisävesien tila Suomessa: elinympäristöjen uhanalaisuus (Raunio et al. 2008) - 40 % sisävesien luontotyypeistä uhanalaisia, Etelä-Suomessa 68 % - kaikki virtavesityypit tunturipuroja ja jokia lukuunottamatta uhanalaisia/kriittisesti uhanalaisia (EN, CR) - 90 % järvityypeistä silmällä pidettäviä (VU) Sisävesien tila Suomessa: ekologinen luokittelu (WFD) Sisävesien tila vaihtelee alueellisesti virtavedet järvet Koko maa 2

1. Lämpötila Järvibiologia - avaintekijä kaikissa sisävesiekosysteemeissä - vesi puskuroi lämpötilavaihteluja - lämpötilan vertikaaliset ja vuodenaikaisvaihtelut säätelevät organismien esiintymistä, käyttäytymistä ja lisääntymistä - useimmat sisävesien eliöt ovat poikilotermisiä (vaihtolämpöisiä) Lämpötilakerrostuneisuus (thermal stratification) Auringon lämpöenergia absorpoituu muutaman metrin sisällä lämmin pintakerros, syvemmällä viileää Veden tiheys suurimmillaan n. +4º C:ssa Kevät: -- jääpeite häviää, veden lt. n. +4 ºC -- koko vesipatsas ± tasalämpöinen kevättäyskierto Kesä: -- ilman ja veden lämpötila nousee -- pintavesi lämpenee muuta vesipatsasta nopeammin vesipatsaan eri osien tiheysero kasvaa, alusvesi päällysvettä tiheämpää Kesäkerrostuneisuus lämmin epilimnion; viileä, tiheä hypolimnion; välissä thermokliini l. metalimnion -- epilimnionin syvyyttä säätelevät sekä järven morfologiaan liittyvät että bioottiset tekijät Syksy: -- pintaveden lämpötila laskee, tiheysero pienenee -- tuuli sekoittaa vesipatsasta, kerrostuneisuus häviää Syystäyskierto Talvi: -- vesi viilenee; kun veden lt. < +4 ºC, muodostuu käänteinen kerrostuneisuus: päällysvesi viileämpää, alusvesi lämpimämpää ja tiheämpää -- kerrostuneisuus epästabiili, kunnes jääpeite muodostuu Talvikerrostuneisuus 3

Dimiktiset järvet: kaksi täyskiertoa Monomiktiset järvet: ei jääpeitettä, ei talvikerrostuneisuutta Polymiktiset järvet: matalia, tuulille alttiita lämpimien alueiden järviä, joissa kerrostuneisuus hyvin epävakaata, useita kiertoja vuodessa Holomiktiset järvet: koko vesipatsas osallistuu kiertoon Meromiktiset järvet: syviä järviä, joiden alusvesi ei osallistu kiertoon Lämpötila säätelee vesielöiden esiintymistä Esim. jako lämpimän veden vs. kylmän veden kaloihin Eurytermiset vs. stenotermiset lajit Termoregulaatio 2. Valo "Behavioural thermoregulation" esim. Cottus extensus (juv.) -- päivällä ruokailee pohjalla (+5 ºC), yöllä siirtyy pintaveteen (+13-16 ºC); ruuansulatus tehokkaampaa lämpimässä vedessä kasvu tehostuu Spektrin eri osat läpäisevät vettä erilaisella tehokkuudella (absorptio tehokkainta infrapunan >750 nm alueella, laskee näkyvän valon (750-350 nm), lisääntyy taas ultravioletin alueella <350 nm) >50 % valoenergiasta absorpoituu ensimmäisen metrin aikana 1 %:n raja-arvo määrittää maksimisyvyyden, missä esiintyy nettofotosynteesiä (P > R) ( photic zone ) Kompensaatiosyvyys: P = R 4

Fotosynteesi kaikki makeiden vesien levät (ml. sinibakteerit) sisältävät klorofylli-α ja beta-karoteenia; lisäksi muita fotoaktiivisia pigmenttejä chl-α tehokkaimmillaan alueella 430-665 nm chl-α yleensä 2-5% koko leväsolun kuivapainosta chl-α käytetään usein leväbiomassan mittarina valon määrä rajoittaa koppisiemenisten makrofyyttien esintymistä: max. syvyys 12 m, sammalilla ('bryophytes') > 100 m kasvusyvyys on suhteessa veden sisältämien mikropartikkelien määrään ja veden väriin 3. Veden väri -- pääosin peräisin kuolleesta orgaanisesta aineksesta -- humusainekset värjäävät veden ruskeaksi ('brown-water lakes, 'brandy lakes') -- humusaines koostuu suurimolekyylisistä yhdisteistä, jotka sis. fenoleja hajoavat huonosti -- ovat osaksi peräisin järvessä eläneistä eliöistä (autoktoninen aines), enimmäkseen huuhtouneet valuma-alueelta (erit. suot; alloktoninen aines) -- vähentävät valon läpäisevyyttä vesipatsaassa Korkea humuspitoisuus, korkea ravinnetaso ja alhainen ph yleensä liittyvät toisiinsa humusaineksella on merkittäviä biologisia vaikutuksia alentaa tuottavuutta toisaalta: potentiaalinen energialähde, pitää yllä esim. pienten suojärvien ekosysteemitoimintoja Veden väriä mitataan yleensä ns. platinum-yksikköinä K 2 PtCl 2 standardi erittäin kirkasvetinen tunturijärvi: lähes 0 Pt/L pieni suolampi > 300 Pt/L; Kiiminkijoki n. 250-300 Pt/L Humusaineiden määrä: DOC (dissolved organic carbon) µg/l 4. Hiili -- peräisin joko ilmakehästä (CO 2; autoktoninen C) tai hajoavasta terrestrisestä aineksesta (alloktoninen C) -- korkea tuotantotaso suurin osa hiilestä autoktonista -- humusjärvet; C pääosin alloktonista Järvitypologia perustuu C:n tuotantoon ( kuinka paljon ja missä? ) (1) oligotrofiset järvet tuottavuus alhainen, C assimiloituu pääosin järven sisäisesti (2) eutrofiset järvet korkea tuotanto, C assimiloituu sisäisesti (3) dystrofiset järvet tuotantotaso yl. alhainen, usein happamia järviä; C pääosin alloktonista (peräisin valuma-alueen prosesseista) 5

Miksotrofia Autotrofiset organismit: energia fotosynteesistä Heterotrofiset organismit: energia toisista eliöistä Miksotrofiset organismit: yhdistävät molempia esim. Dinobryon-levä (Chrysophycaea) -- fotosyntetisoi -- syö bakteereja -- yleistä 1-soluisilla (flagellaatit, tohvelieläimet), mutta myös esim. sienet, rataseläimet voi vähentää bakteerien tiheyttä koeoloissa jopa 30% -- runsainta oligotrofisissa ja erityisesti humusjärvissä (vähän valoa, alhainen perustuotanto; runsas DOM pitää yllä runsasta bakteeripopulaatiota) 5. Happamuus -- vaihtelee suhteessa mm. valuma-alueen hydrologiaan ja geologiaan, maankäyttöön, atmosfääriseen input'iin ('acid rain') ja systeemin tuottavuuteen -- suurimmassa osassa maailman järviä ph on välillä 6-9 -- tuliperäisillä alueilla ph voi olla 2 (rikkihappo!) suolammet: ph n. 4 (Spaghnum-sammalten soluseinän kationin vaihtomekanismi vapauttaa veteen vety-ioneja ph laskee) -- sadeveden ph n. 6, ns. 'happosateen' n. 2-4 Hiilidioksidi-bikarbonaatti järjestelmä Fotosynteesi ja hengitys vaikuttavat veden happamuuteen muuttamalla veteen liuenneen CO 2 :n määrää -- hengitys lisää CO 2 :n määrää vety-ioneja vapautuu, ph laskee -- fotosynteesi sitoo CO 2 :a vapaat vety-ionit sitoutuvat bikarbonaatii- ja karbonaatti-ioneihin ph nousee 6

-- jos vedessä paljon karbonaatteja, on se hyvin puskuroitunut happolisäyksiä vastaan = korkea alkaliniteetti -- jos alkaliniteetti on alhainen, vähäisetkin happolisäykset laskevat ph:ta voimakkaasti -- korkea alkaliniteetti vastaava happolisäys ei vaikuta Alkaliniteetti on ph:ta luotettavampi järven happamoitumisasteen indikaattori (vaihtelee vähemmän ajassa; ph voi vaihdella muutamien tuntien sisällä) Happamien vesien eliöyhteisöt: luontaisesti happamat vs. happamoituneet vedet Malmqvist et al. (2005); --pohjaeläinyhteisöt luontaisesti happamissa (Pohjois-Ruotsin humusjoet) vs. happamoituneissa (Ranska) joissa Yhteisöjen koostumus Lajimäärä Ekosysteemiprosessit (lehtien hajoamisnopeus) Luontaisesti happamissa vesissä eliöt ovat evolutiivisesti sopeutuneet happamuuteen; species pool concept 7