Järven vedenlaadun muutosten rekonstruointi käyttäen fossiilisia piileviä
| Title: | Järven vedenlaadun muutosten rekonstruointi käyttäen fossiilisia piileviä |
| Author(s): | Kauppila, Hanne |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography |
| Discipline: | Geography |
| Language: | Finnish |
| Acceptance year: | 2014 |
| Abstract: |
Current poor state and concern over the state of the European surface waters has led to the introduction of the EU water directive. Aim of the directive is to restore surface waters back to their natural state by 2015. Problems with conservation work arise as the natural state of lakes and waters is usually unknown. As the water monitoring programs are fairly new and only cover the time when people have already altered their environment, however, paleolimnological research methods can help to trace back the natural state of the surface waters.
According to the theoretical framework of paleolimnological study, 'the presence is the key to the past'. By this theory, knowing the processing operating today, we can trace back the processes operated in the past and reconstruct different phases of a lake and find out the natural state.
Study lake is situated in Somero, Southwest Finland. Lake Åvik is approximately 6 m deep and covers an area of 7 hectares. The aim of this study is to find out if there has been changes in water quality in the past by using diatoms and paleolimnological methods.
Study aims to answer the questions:
- How has the water quality in Åvik changed and what is the natural state of the lake?
- Which changes in the drainage area has affected the changes in the water quality?
Paleolimnological research has traditionally used a methods called transfer function. However, in this study the diatom data was analyzed with Omnidia database. Omnidia is normally used in river studies. It appears that this is the first time that Omnidia database is applied to paleolimnological data.
200 cm long sediment core was analyzed for diatoms. Diatom data was analyzed with Omnidia and several water quality indices (TDI, GDI, IPS, evenness, dissimilarity and ecological information) were produced. Total phosphorus and total nitrogen were also analyzed from the sample.
Most significant changes in the diatom species composition were found in depth that was dated approximately to year 1300 when people permanently started occupying Somero. Population growth and introduction of agriculture into the area altered the ecosystem and caused changes in the species composition. Second phase for changes appears around 1960 when agricultural methods were intensified. Dissimilarity analysis shows that differences between species in the top and bottom layers differ statistically significantly. Main causes for the changes in the species composition are the increased nutrients in the water due to population growth and agriculture.
In the surface layers, some oligotrophic species were discovered. These species could represent species from other areas or they could indicate that the actions taken to improve the water quality have worked.
River Paimionjoki is one of the risk areas in terms of the poor water quality. Good ecological status of Åvik and Paimionjoki will not be reached by 2015 and extension for the conservation work has been granted until 2027. Because of the result of the study it would advisable to collect a shorter surface sample from the Åvik and analyze diatoms with higher resolution in order to find out in more detail whether the taken measures have actually started to work and water quality is improving.
Euroopan pintavesien nykyinen huono laatu ja huoli makean veden tilasta sekä kasvavasta kysynnästä on johtanut EU:n vesipuitedirektiivin täytäntöönpanoon. Direktiivin päätavoitteena on pintavesien tilan palauttaminen hyväksi vuoteen 2015 mennessä. Järvien luonnollinen tila ei useinkaan ole tiedossa ja ennallistamistoimenpiteiden suunnitteleminen täten mahdotonta. Koska vedenlaadun seurantatiedot eivät ulotu tarpeeksi kauas historiassa, voidaan paleolimnologisilla tutkimusmenetelmillä selvittää vesistöjen ja järvien luonnollinen tila. Piilevien käyttö bioindikaattoreina paleolimnologisessa tutkimuksessa on osoittautunut kustannustehokkaaksi ja luotettavaksi menetelmäksi.
Paleolimnologisen tutkimuksen teoreettisena viitekehyksenä toimivat uniformitarismin, aktualismin ja yksinkertaisuuden periaatteet, joiden mukaan 'nykyisyys on avain menneisyyteen'. Tieto tänä päivänä operoivista prosesseista mahdollistavat järvien luonnollisen tilan selvittämisen.
Tutkimusalueena on noin 6 m syvä ja pinta-alaltaan 7 ha suuri Åvikin järvi Somerolla Varsinais-Suomen maakunnassa. Tämän pro gradu-tutkielman tavoitteena on kartoittaa mahdollinen vedenlaadun muutos Åvikin järvessä paleolimnologisin menetelmin piileviä hyödyntäen.
Tutkimuksen tavoitteena on vastata seuraaviin kysymyksiin:
- Miten järven vedenlaatu on historian aikana muuttunut ja mikä on järven luonnollinen tila?
- Mitkä valuma-alueen muutokset ovat vaikuttaneet vedenlaadun vaihteluun?
Paelolimnologisessa tutkimuksessa on perinteisesti käytetty niin sanottua siirtofunktiota. Tässä pro gradu-tutkielmassa piilevälajisto analysoitiin Omnidia-tietokannasta johdettavilla vedenlaatua kuvaavilla indekseillä. Omnidia-tietokanta on perinteisesti ollut käytössä virtaavien pintavesien vedenlaatua tutkivissa tutkimuksissa. Tiettävästi tämä on ensimmäinen kerta, kun Omnidia-teitokantaa on sovellettu paleolimnologisessa tutkimuksessa.
Åvikin järven vedenlaatua on tutkittu 200 cm pitkästä sedimenttinäytteestä. Eri syvyyksiltä on analysoitu piilevälajisto, josta on johdettu useita erilaisia vedenlaatua kuvaavia indeksejä (TDI, GDI, IPS, tasaisuus, dissimilariteetti sekä ekologiset tiedot). Lisäksi näytteestä määritettiin kokonaisfosfori- ja kokonaistyppipitoisuudet.
Piilevälajistossa on nähtävissä lajiston muuttuminen 1300-luvulta lähtien ihmisen muutettua pysyvästi alueelle, tuolloin myös lajirunsaus on kääntynyt laskuun. Toinen muutoskohta ajoittuu noin 1960-luvulle, jolloin maatalous on siirtynyt intensiivisempiin tuotantometodeihin. Piilevälajiston muutokset, ravinteiden pitoisuuksien muutokset sekä indeksien arvot muuttuvat radikaaleimmin näissä syvyyksissä. Dissimilariteetti-analyysin tuloksista nähdään että piilevälajisto on tilastollisesti merkitsevästi erilaista pinta- ja pohjanäytteiden välillä. Suurimmat piilevälajiston ja vedenlaadun muutosta kontrolloivat tekijät ovat olleet maataloudesta peräisin olevien ravinnepitoisuuksien kasvu vesistössä.
Pinnan lajistossa on kuitenkin nähtävissä myös lajeja jotka yleensä suosivat niukkaravinteisia oloja. Tämä saattaa viestiä siitä, että näytteessä olevassa lajistossa on myös kauempaa kulkeutunutta lajistoa tai sitä että alueella suoritetut suojelu ja ennallistamistoimet ovat vaikuttaneet vedenlaatuun sitä parantavasti.
Paimionjoki järvineen kuuluu vesienhoidon riskikohteisiin. Vesistö ei tule saavuttamaan vesipuitedirektiiviin tavoitetta ja olemaan hyvässä ekologisessa tilassa vuoteen 2015 mennessä. Määräaikaa vesistön palauttamiselle luonnolliseen tilaansa on jatkettu vuoteen 2027. Åvikin järvestä olisi hyvä kerätä lyhyempi pintanäyte ja analysoida piilevät tarkemmalla resoluutiolla, tällöin voitaisiin nähdä viittaavatko pintakerroksen niukkaravinteisia oloja suosivat lajit vedenlaadun parantumisesta ja onko alueella suoritetut vedenlaadun parannustoimenpiteet todella tuottanut tuloksia.
|
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Pro_gradu_Hanne_Kauppila.pdf | 3.492Mb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Science [4203]