Lehmijärven valuma-alueen happamuus sekä alumiini- ja rikkipitoisuus

Lehmijärvi on 63 ha laajuinen kirkasvetinen ja vähähumuksinen latvajärvi Salossa. Lehmijärven suojeluyhdistys pyysi Varsinais-Suomen ELY-keskukselta ja Suomen metsäkeskukselta apua järvivedessä havaittujen korkeiden alumiinipitoisuuksien ja happamuuspiikkien sekä mahdollisten metsätaloustoimenpiteiden haittojen ehkäisemiseen valuma-alueella. Suomen metsäkeskuksen ja Varsinais-Suomen ELY-keskuksen yhteistyönä selvitettiin maanäytteiden avulla maaperän happamuutta ja alumiinipitoisuutta Lehmijärven valuma-alueella. Tulokset ja johtopäätökset on esitetty tässä raportissa. Tulosten perusteella näyttää siltä, että Lehmijärven happamuuspiikit (pH:n jyrkät laskut vedessä) johtuvat pääosin happamista lumensulamisvesistä, johon on jo aiemmissakin selvityksissä viitattu eikä alunamaa ongelmasta valuma-alueella. Myös ojitettujen soiden suuri osuus valuma-alueesta ja turvemaiden yleinen happamuus lisäävät osaltaan valuma-alueelta virtaavien vesien happamuutta varsinkin tulva-aikoina. Mustikkasuon eteläpuolisella suokuviolla, jonka läpi pääosa pohjoispuolen valumavesistä virtaa, voi kuitenkin esiintyä ohuen turpeen alla pienialaisesti alunamaata. Vertailtaessa tämän aineiston liukoisen alumiinin määriä turpeessa aikaisempien tutkimusten vertailulukuihin, voidaan sanoa Lehmijärven valuma-alueen ojitetuilla soilla olevan keskimääräistä korkeampia alumiinipitoisuuksia. Paikoin liukoiset alumiinipitoisuudet olivat jopa erittäin korkeita. Mustikkasuon eteläpuolisella suokuviolla, jonka kautta vedet suurelta osin virtaavat, alumiinipitoisuus oli korkeimmillaan 11 267 mg/kg ja Miilussuolla 7 044 mg/kg, kun Niemisen ja Jarvan (1996) tutkimuksessa alumiinipitoisuuden maksimiarvo oli 5 577 mg/kg. Alumiinin ajoittain korkeat pitoisuudet Lehmijärvessä johtuvat tämän raportin tulosten perusteella todennäköisesti pääosin valuma-alueen soiden turpeen korkeista alumiinipitoisuuksista. Voimakas maanmuokkaus kivennäismailla lisää alumiinin liukoisuutta ja samalla alumiinin huuhtoutumisriskiä vesistöihin. Lehmijärven valuma-alueella on suositeltavaa käyttää metsänuudistamisessa kevyitä maanmuokkausmenetelmiä (laikutus, kääntömätästys ja laikkumätästys) ja välttää ojitusmätästystä. Luontainen uudistaminen (erityisesti alikasvosten hyödyntäminen) pitäisi olla ensisijainen uudistamismenetelmä Lehmijärven valuma-alueella. Kunnostusojituksia toteutettaessa pitäisi ottaa käyttöön mahdollisimman tehokkaat vesiensuojelutoimet. On muistettava, että korkeat alumiinipitoisuudet Lehmijärvellä eivät ole pelkästään negatiivinen asia, koska alumiini sitoo tehokkaasti fosforia ja pahasti rehevöityneitä järviä (esim. Köyliön Ilmijärvi) on yritetty kunnostaa alumiinisulfaatti käsittelyllä. Lisätutkimusta tarvitaan selvittämään, onko Lehmijärven veden alumiinipitoisuus ajoittain jo niin korkea, että siitä on haittaa kalakannalle tai, että se jopa estää rapukannan palauttamisen istuttamalla järveen.

Climate driven changes in temperature, pH and food quality : effects on copepod reproduction

Increased emissions of greenhouse gases into the atmosphere are causing an anthropogenic climate change. The resulting global warming challenges the ability of organisms to adapt to the new temperature conditions. However, warming is not the only major threat. In marine environments, dissolution of carbon dioxide from the atmosphere causes a decrease in surface water pH, the so called ocean acidification. The temperature and acidification effects can interact, and create even larger problems for the marine flora and fauna than either of the effects would cause alone. I have used Baltic calanoid copepods (crustacean zooplankton) as my research object and studied their growth and stress responses using climate predictions projected for the next century. I have studied both direct temperature and pH effects on copepods, and indirect effects via their food: the changing phytoplankton spring bloom composition and toxic cyanobacterium. The main aims of my thesis were: 1) to find out how warming and acidification combined with a toxic cyanobacterium affect copepod reproductive success (egg production, egg viability, egg hatching success, offspring development) and oxidative balance (antioxidant capacity, oxidative damage), and 2) to reveal the possible food quality effects of spring phytoplankton bloom composition dominated by diatoms or dinoflagellates on reproducing copepods (egg production, egg hatching, RNA:DNA ratio). The two copepod genera used, Acartia sp. and Eurytemora affinis are the dominating mesozooplankton taxa (0.2 – 2 mm) in my study area the Gulf of Finland. The 20°C temperature seems to be within the tolerance limits of Acartia spp., because copepods can adapt to the temperature phenotypically by adjusting their body size. Copepods are also able to tolerate a pH decrease of 0.4 from present values, but the combination of warm water and decreased pH causes problems for them. In my studies, the copepod oxidative balance was negatively influenced by the interaction of these two environmental factors, and egg and nauplii production were lower at 20°C and lower pH, than at 20°C and ambient pH. However, presence of toxic cyanobacterium Nodularia spumigena improved the copepod oxidative balance and helped to resist the environmental stress, in question. In addition, adaptive maternal effects seem to be an important adaptation mechanism in a changing environment, but it depends on the condition of the female copepod and her diet how much she can invest in her offspring. I did not find systematic food quality difference between diatoms and dinoflagellates. There are both good and bad diatom and dinoflagellate species. Instead, the dominating species in the phytoplankton bloom composition has a central role in determining the food quality, although copepods aim at obtaining as a balanced diet as possible by foraging on several species. If the dominating species is of poor quality it can cause stress when ingested, or lead to non-optimal foraging if rejected. My thesis demonstrates that climate change induced water temperature and pH changes can cause problems to Baltic Sea copepod communities. However, their resilience depends substantially on their diet, and therefore the response of phytoplankton to the environmental changes. As copepods are an important link in pelagic food webs, their future success can have far reaching consequences, for example on fish stocks.

Spicilegium plantarum cryptogamarum Sveciae, pro argumento publicae disputationis, in Regiae Academiae Aboënsis aud. maj. venia experientissimae facultatis medicae, d. XVIII Dec. h. a. MDCCXCIV, horis solitis agendae, propositum, vindicibus auctore Carolo Birgero Rutström, ph. & m. d. med. adj. & botan. demonstr. et Johanne Gustavo Haartman, stipendiario Haartmanniano natione Australi

Dedikaatio: Carolus Adamus Wachtmeister.