Jokien ekologisen tilan luokittelu vesikasvien avulla : tapaus Mätäjoki
Title: | Jokien ekologisen tilan luokittelu vesikasvien avulla : tapaus Mätäjoki |
Author(s): | Fontell-Seppelin, Laura |
Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Faculty of Biological and Environmental Sciences |
Discipline: | Plant Biology |
Language: | Finnish |
Acceptance year: | 2020 |
Abstract: |
Suomen vesienhoitolaki edellyttää pintavesien seurantaa sekä niiden luokittelua ihmistoiminnan voimakkuuden perusteella. Pintavesien luokittelu perustuu jokiyhteisöjen vertaamiseen mahdollisimman luonnontilaisiin vertailuoloihin. Vesienhoitolaki perustuu Euroopan Unionin vesipolitiikan puitedirektiiviin (VPD).
Pintavesien ekologista tilaa arvioidaan muun muassa makrofyyttien, eli vesisammalien, makrolevien ja vedessä kasvavien putkilokasvien, avulla. Suomessa makrofyyttejä on käytetty jo pitkään muiden eliöryhmien ohella järvien tilan seurannassa, mutta jokien kohdalla menetelmän kehitys ekologisen tilan seurannasta makrofyyttien avulla on vielä kesken. Alustava seurantamenetelmä on olemassa, mutta menetelmän kehittäminen on tarpeen sen laajemman käytön mahdollistamiseksi. Yhtenäiselle jokien ekologisen luokittelun menetelmälle vesikasvien avulla on suuri tarve.
Suomessa pintavesien tilaa seurataan eri eliörymien avulla eliöstön lajikoostumuksesta ja runsaudesta riippuvilla luokittelumuuttujilla. Jotta luokittelumuuttujien tuloksia voidaan vertailla, yhteismitallistetaan ne asteikolle 0-1 niin kutsutuksi ekologiseksi laatuarvoksi (ELS). Makrofyyteille soveltuvia luokittelumuuttujia on tutkittu Suomessa, ja toistaiseksi lupaaviksi on osoittautunut prosenttinen mallinkaltaisuus (PMA) ja havaittujen taksonien suhde odotettuihin taksoneihin (Observed-to-Expected-taxa eli O/E-indeksi). Molempien luokittelumuuttujien on havaittu reagoivan valuma-alueen ihmistoimintaa kuvaaviin muuttujiin ja veden laatuun. Luokittelumuuttujia käytetään tässä työssä joen ekologisen tilan luokitteluun makrofyyttien avulla. Makrofyyttien lajikoostumus ja runsaus kartoitettiin Suomen ympäristökeskuksessa (SYKE:ssä) vuonna 2008 luodun alustavan menetelmän mukaisesti.
Tässä tutkimuksessa tavoitteena oli tarkastella, miten vesikasvien avulla laskettavat luokittelumuuttujat ja laatuarvot vaihtelevat Mätäjoen jokiosuuksien välillä, sekä vertailla joen päällyslevien (piilevien) ja pohjaeläinten avulla laskettuja luokittelumuuttujia- ja laatuarvotuloksia Mätäjoen vesikasvien avulla laskettuihin luokittelu- ja laatuarvotuloksiin. Lisäksi tarkasteltiin yhteisöjen ja alustavien luokittelumuuttujien yhteyttä ihmistoimintaa kuvaavan menetelmän River Habitat Surveyn (RHS) tuloksiin sekä rantakasvillisuuden ilmentämiin ympäristöarvoihin.
Tässä työssä käytetyt luokittelumuuttujat perustuvat VPD:n ohjeistuksen mukaiseen vertailuololähestymistapaan. Tämä tarkoittaa, että Mätäjoen eliöyhteisöjä verrataan mahdollisimman luonnontilaisten vertailuolojen eliöyhteisöihin. Luokittelumuuttujien arvot ovat siis suoraan yhteydessä niin Mätäjoen kuin vertailujokienkin eliöyhteisöihin. Mätäjoen vesikasvillisuusyhteisöjä verrattiin SYKEn keräämään vertailuaineistoon, mikä on osana maa- ja metsätalouden kuormituksen vesistövaikutuksia selvittävässä projektissa (ns. MaaMet-seuranta). Vertailuaineistoon sisällytetyt joet ovat mahdollisimman luonnontilaisia.
Makrofyytit kartoitettiin alustavan menetelmän mukaan. Menetelmään sisällytetään mahdollisimman suuren lajimäärän kartoittamiseksi yleensä kaksi mahdollisimman lähekkäistä, noin 100 metrin pituista jokiosuutta jokea kohden: yksi suvantojakso ja yksi koskijakso. Tässä työssä menetelmää sovellettiin niin, että Mätäjoen makrofyytit kartoitettiin yhdeksältä vierekkäiseltä 50 metrin pituiselta koski-suvantoparilta, jotka sijoitettiin lähes koko joen pituudelle. Koskia ja suvantoja sisällytettiin työhön näin yhteensä 18. Rantakasvillisuus kartoitettiin suvantojen molemmilta jokitörmiltä.
Vesikasvien avulla laskettujen luokittelumuuttujien ja laatuarvojen vaihtelu oli suurta ja ne olivat yllättävän matalia, ilmentäen mahdollisesti jokiosuuksien huonoa ekologista tilaa. Yhdistetyn aineiston, putkilokasviaineiston ja sammalaineiston pohjalta lasketut ELS-tulosten keskiarvot eivät eronneet suuresti toisistaan. Vesikasvien avulla lasketut ekologiset laatuarvot olivat huomattavasti piilevien ja pohjaeläinten pohjalta aiemmissa kartoituksissa laskettuja laatuarvotuloksia matalampia. Piilevien ja pohjaeläinten ELS-tulokset ilmensivät siis mahdollisesti korkeampaa ekologista tilaa kuin vesikasvien ELS-tulokset. Mätäjoen vesikasvillisuus oli vertailujokien vesikasvillisuutta lajiköyhempää.
Yllättävät tulokset voivat kieliä Suomen alustavan vesikasvien avulla tehtävän jokien tilan luokittelumenetelmän puutteista. Ne voivat myös johtua pienestä vertailuaineistosta sekä Suomen kansallisen jokityypittelyn ongelmista. Matalaa ekologista tilaa kuvaavat tulokset voivat johtua Mätäjoen ekologisen tilan heikentymisestä ihmistoiminnan seurauksena. Lisäksi kaupunkijokien eliöstön pohjalta lasketut muuttuja-arvot eivät aina kuvaa luotettavasti ekologista tilaa.
Tulokset osoittavat, että jokien seurantaan käytetyn alustavan menetelmän arvot vaihtelevat suuresti eri jokiosuuksien välillä. Tämä tulee ottaa huomioon menetelmän kehityksessä ja mahdollisesti seurattavien jokien näytteenottopaikkojen valinnassa.
According to The Finnish Act on Water Resource Management, the ecological status of Finnish streams and lakes have to be monitored and assessed based on the severity of human impact on biota. The ecological assessment of freshwaters is based on comparing the impacted ecosystems with those freshwater ecosystems of a nearly intact state. The Finnish Act on Water Resource Management is based on the European Union Water Framework Directive, or WFD.
Macrophytes (aquatic bryophytes, macroalgae, and vascular plants) are used as an element in freshwater assessment. In Finland, the used of macrophytes have been long established along with other organism groups in ecological assessment of lakes, but macrophytes have not yet been used extensively in ecological assessment of rivers. A rough method has been developed, but further study and improvement needs to be made before reliable ecological assessments using river macrophytes can be done. Currently, there is a great need for a uniform method for river assessment using macrophytes.
In Finland, the ecological state of freshwaters is classified by using biological metrics based on the abundance and variety of different organism groups. The biological metrics are converted to a scale of 0-1 into a so-called Ecological Quality Ratio (EQR) in order to be able to compare their results. Suitable biological metrics have been studied in Finland, and so far, the Percent Model Affinity (PMA) and Observed-to-Expected-taxa index (O/E-taxa index) have proven to be promising. Both metrics have been observed to explain human impact in the catchment and changes in water quality. These metrics are hence used in this thesis. The variety and abundance of freshwater macrophytes was studied according to the rough method developed at the Finnish Environment Institute (SYKE) in 2008.
In this thesis, the objective was to study how the results of the biological metrics varied between different river parts of Mätäjoki. The EQR and biological metrics results obtained earlier from diatoms and benthic invertebrates were also compared with the results obtained with macrophytes in the same river parts. A possible link to the results of the River Habitat Survey (RHS) and riverbank vegetation was also studied.
The biological metrics used in this thesis are based on using reference sites (sites in natural condition) to assess the ecological condition of the studied sites. Data collected for the MaaMet-survey by the Finnish Environment Institute formed the reference conditions. The reference sites included were as pristine as possible.
The field method consisted of gathering macrophyte data from two 50-metre-long adjacent river parts: a riffle and a pool. A total of 18 rivers and pools were included, forming 9 river-pool pairs. The riverbank vegetation was studied on the banks of the pools.
In this thesis, we observed significant variation in both the biological metrics results and EQR results. The results of the biological metrics were surprisingly low, indicating a possibly bad ecological condition. The mean of EQR results using combined data, bryophyte data and vascular plant data were found to be very similar. The EQR results using macrophyte data were considerably lower than the EQR results of the diatom and benthic invertebrate data. Macrophytes thus indicated a possibly inferior ecological state than diatoms and benthic invertebrates. The species richness of Mätäjoki was found to be considerably lower than that of the reference sites.
The surprising results may indicate shortcomings in the rough river macrophyte method. The small size of the reference condition data and issues in the national Finnish river classification system may also be responsible for some of the results. Low EQR results, indicating low ecological state, may be a result from the impaired ecological state of Mätäjoki due to human impact. Moreover, the ecological assessment of urban rivers based on biota has in some studies produced unreliable results on other organism groups.
The results show that biological metric values show a large variation between river parts. This must be taken into consideration in the development of the river macrophyte method and in choosing the sampling sites of studied rivers.
|
Keyword(s): | jokimakrofyytit jokien ekologinen tila suurkasvit kaupunkipurot kaupunkijoet luokittelumuuttujat laatuarvot river macrophytes ecological classification running waters urban rivers biological metrics |
Files in this item
Files | Size | Format | View |
---|---|---|---|
Fontell-Seppelin_Laura_Pro_gradu_2020.pdf | 3.112Mb |