Transcript ja metsätalouden kuormittamien järvien ja jokien ekologinen tila ja

YM, klusterihanke 2006-2009 "Maa- ja metsätalouden kuormituksen vaikutukset sisävesien
ekologiseen tilaan ja niiden tavoitekuormituksen määrittäminen"
Osahanke I&II: Maa- ja metsätalouden
kuormittamien järvien ja jokien ekologinen tila ja
seurantaan soveltuvat menetelmät Suomen
vesistöalueilla
Kari-Matti Vuori, Jukka Aroviita, Seppo Hellsten, Sari Mitikka, Heikki Mykrä, Juha
Riihimäki, Mika Visuri
SYKE
Martti Rask, Teppo Vehanen
RKTL
Mikko Olin
HY
Vesienhoidon yhteistutkimusohjelma, Loppuseminaari 7.6. 2010
Tavoitteet
 Tila-arviointi ja luokittelu
• Kartoitetaan maa- ja metsätalouden kuormittamien järvien ja jokien
ekologista tilaa
• Kerätään puutteellisesti tunnetuista järvi- ja jokityypeistä täydentäviä
biologisia aineistoja
• Kehitetään hajakuormitettujen vesien ekologisen tilan arviointi- ja
luokittelumenetelmiä
 Seuranta
• Kehitetään menetelmiä vesistövaikutusten kustannustehokkaalle seurannalle
 Kytkentä seurannan kehittämiseen, myös rannikko (MMM,2007)
Hankkeen päätulokset
1. Hajakuormitettujen vesien tilan ja ekologisen luokittelun tutkimus
ja kehittäminen
• Kasviplankton, piilevät, makrofyytit, pohjaeläimet, vedenlaatu,
hydro-morfologia (SYKE, AYKt, yliopistot)
• Kalat (RKTL, yliopistot)
• Maankäytön, kuormituksen ja laatutekijöiden väliset suhteet
• Luokittelu 2008-2009
• 12 kv-julkaisua, 10 opinnäytetyötä
2. Maa- ja metsätalouden vesistövaikutusten seurannan
kehittäminen
• Koko maan sisä- ja rannikkovedet kattava hajakuormituksen
vesiekologisten vaikutusten seurantapaikkaverkosto
• Tavoiteperusteiset seurantaohjelmat, aineistoa seurantaohjelman
uudistukseen 2009-2012
1.
Luokittelu: fysikaalis-kemiallinen ja
hydromorfologinen tila heikko (MMM-seuranta)
MaaMet-seurannan jokikohteiden ja järvien
biologinen tila vuosina 2007−2008
%
JOKIKOHTEET (N=44)
JÄRVET (N=51)
100
80
60
40
20
0
Päällys- Pohja- Kalat
levät eläimet
Medi- Heikoin
aani
tila
Vesi- PohjaKasviplankton kasvit eläimet
Kalat Medi- Heikoin
aani
tila
(N=27)
Alle hyvän tilan: 32 %
(Mediaani)
Erinomainen
Hyvä
71 %
Tyydyttävä
Välttävä
Huono
1.
Luokittelu: kokonaisarviointiin
perustuva päätös ekologisesta tilasta
Luokittelu: esimerkkejä ekologisista
vasteista. A) Jokien piilevät, IPS-indeksi
Pt
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
ELS IPS
ELS IPS
Pt
R2 = 0.43
0
5
10
15
20
25
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
30
R2 = 0.40
0
50
100
Peltojen osuus valuma-alueesta (%)
ELS IPS
ELS IPS
R2 = 0.50
10
20
30
40
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0
50
50
100
300
350
150
200
250
300
Tot P
St
St
ELS IPS
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
R2 = 0.37
10
250
R2 = 0.54
Peltojen osuus valuma-alueesta (%)
0
200
Kt
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0
150
Tot P
Kt
ELS IPS
1.
20
30
Peltojen osuus valuma-alueesta (%)
40
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
R2 = 0.32
0
50
100
150
Tot P
200
250
300
1.
B) Jokien pohjaeläimet ja kalat
Pt
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
ELS mediaani
ELS mediaani
Pt
R2 = 0.02
0
10
20
30
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
R2 = 0.01
40
0
40
80
120 160 200 240 280
Peltojen osuus valuma-alueesta (%)
1
Tot P
Kt
0,9
0,8
Kt
R2 = 0.12
0
10
20
30
40
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
50
Kalaindeksi
ELS mediaani
ELS mediaani
0,7
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0,6
y = -0,0125x + 0,6812
R2 = 0,3921
0,5
0,4
0,3
R2 = 0.09
0
40
80
120 160 200 240 280
Peltojen osuus valuma-alueesta (%)
0,2
0,1
0
Tot P
0
1.0
ELS mediaani
ELS mediaani
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
2
R = 0.08
0.8
0.6
0.4
R2 = 0.04
0.2
0.0
0
10
20
30
40
Peltojen osuus valuma-alueesta (%)
0
40
80
10
15
20
25
Peltojen osuus valuma-alueen pinta-alasta (%)
St
St
5
120
Tot P
160
200
240
30
35
C) Järvien syvännepohjaeläimet, BQI
Kaikki järvet
Vähähumuksiset järvet
1.0
0.6
R2 = 0.28
0.4
ELS BQI
ELS BQI
0.8
0.2
0.0
0
20
40
60
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
R2 = 0.58
20
10
0
80 100 120 140 160 180
Humusjärvet
50
Runsasravinteiset järvet
1.0
0.8
0.8
0.6
2
R = 0.11
0.2
ELS BQI
1.0
0.4
40
30
Tot P
Tot P
ELS BQI
1.
0.6
0.4
R2 = 0.28
0.2
0.0
0.0
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tot P
0
20
40
60
80 100 120 140 160 180
Tot P
D) Järvien kalat
B io m a s s a
1 .0 0
0 .8 0
Y k s ilö m ä ä rä
1 .0 0
1 .0 0
2
0 .8 0
2
R = 0 .2 4 2 2
R = 0 .2 2 6 9
0 .8 0
0 .6 0
0 .6 0
0 .6 0
0 .4 0
0 .4 0
0 .4 0
0 .2 0
0 .2 0
0 .2 0
0 .0 0
0 .0 0
0
50
100
150
200
0 .0 0
0
50
100
150
S ä rk ik a la %
1 .0 0
200
1 .0 0
0 .8 0
0 .8 0
0 .6 0
0 .6 0
0 .6 0
0 .4 0
0 .4 0
0 .8 0
2
0
10
0
10
In d ik a a tto rila jit
1 .0 0
R = 0 .1 5 6 4
E
L
S
1.
0 .4 0
2
0 .2 0
R = 0 .0 9 4 2
0 .2 0
0 .0 0
0 .0 0
0
50
100
150
200
0 .0 0
0
50
100
EQR4
1 .0 0
2
0 .8 0
R = 0 .3 1 3 5
0 .6 0
0 .4 0
0 .2 0
0 .0 0
0
50
0 .2 0
100
150
K o k o n a is fo s fo ri (μ g /l)
(μ g /l)
200
150
200












1. Tieteelliset julkaisut
Alahuhta J., Luoto M. & Vuori K.-M. 2010: Land use, geomorphology and climate as joint determinants of littoral helophyte distribution and
percentage cover in boreal catchments.-Boreal Env. Research (manuscr. submitted)
Kangas K., Vuori K.-M., Määttä-Juntunen H. & Siikamäki P. 2010: Impacts of ski resorts on water quality of boreal lakes: a case study in
Northern Finland. Boreal Environment Research (manuscript subm.)
Alahuhta J., Vuori K.-M., Hellsten S., Järvinen M., Olin M., Palomäki A., Rask M. 2009: Defining the ecological status of small forest lakes
using multiple biological quality elements and palaeolimnological analysis. -Fundamental and Applied Limnology 175/3: 203-216.
Aroviita J., Mykrä H., Muotka T. & Hämäläinen H. 2009. Influence of geographical extent on typology- and model-based assessments of
taxonomic completeness of river macroinvertebrates. Freshwater Biology 54:1774 - 1787
Mykrä, H, Aroviita, J., Hämäläinen, H., Karjalainen, S.M., Visuri, M., Riihimäki, J., Miettinen, J. & Vuori, K-M. 2009. Utility of a single a
priori river typology for reference conditions of boreal macroinvertebrates and diatoms. Fundamental and Applied Limnology 175/4: 269280
Heino, J., Ilmonen, J., Kotanen, J., Mykrä, H., Paasivirta, L., Soininen, J. & Virtanen, R. 2009. Surveying biodiversity in protected and
managed areas: algae, macrophytes and macroinvertebrates in boreal forest streams. Ecological Indicators 9: 1179-1187
Mykrä, H. Aroviita, J., Kotanen, J., Hämäläinen, H. & Muotka, T. 2008. Predicting the stream macroinvertebrate fauna across regional
scales: influence of geographical extent on model performance. Journal of the North American Benthological Society 27:705-716.
Mykrä, H., Aroviita, J., Hämäläinen, H., Kotanen, J. Vuori, K-M. & Muotka T. 2008. Assessing stream condition using macroinvertebrates
and macrophytes: concordance of community responses to human impact. Fundamental and Applied limnology 172/3: 191-203.
Sutela, T., Vehanen, T. & Jounela, P. 2010. Response of fish assemblages to water quality in boreal rivers. Hydrobiologia 641: 1-10.
Sutela, T. & Vehanen, T. 2010. Responses of fluvial fish assemblages to agriculture within the boreal zone. Fisheries Management and
Ecology 17: 141-145.
Vehanen, T., Sutela, T. & Korhonen, H. 2010. Environmental assessment of boreal rivers using fish data - a contribution to the Water
Framework Directive. Fisheries Management and Ecology 17: 165-175.
Rask, M., Olin, M. & Ruuhijärvi, J. 2010. Fish-based assessment of ecological status of Finnish lakes loaded by diffuse nutrient pollution
from agriculture. Fisheries Management and Ecology 17: 126-133.
1. Opinnäytteet
•Pro graduja 5
•Pohjaeläinluokittelu
•Laura Kyykkä (HY 2008)
•Maankäyttö, happamat sulfaattimaat
•Heta Helisten, Karoliina Virnes (OY 2009)
•Vedenlaatu
•Heidi Määttä-Julkunen (OY 2008)
•Kalaluokittelu humusjärvissä
•Ari Westermark (JY 2008)
Väitöskirjatyöt 5
JY: Jukka Aroviita (2009), Jussi Jyväsjärvi
OY: Katja Kangas (2009), Janne Alahuhta (2008-)
2. Maa- ja metsätalouden
vesistövaikutusten seuranta
 Kehitetty seurantaverkko (2007)
 Osallistuttu seurantaohjelman 2009-2012 uudistustyöhön
• Uudistettu myös MaaMet-seuranta (MMM)
 Kehitetty ja ohjeistettu seurantamenetelmiä, koottu kattava
GIS- ja luokitteluaineisto
• Luo pohjan seurantojen kustannustehokkaalle kehittämiselle ja
vesiekologisten vaikutusten mallinnukselle
2. Seurantaohjelma 2009-2012
Yhteenveto I: Kattavaa tutkimustietoa noin sadan
MaaMet-kohteen ekologisesta tilasta
 Alle tavoitetilan (mediaani): 32 % jokikohteista ja 71 % järvistä
• Jokikohteet: hyvää huonommassa tilassa yhden laatutekijän perusteella 68 %,
kaikkien perusteella 14 %.
• Järvet: hyvää huonommassa tilassa yhden laatutekijän perusteella 88 %,
kaikkien perusteella 32 %.
=> Eri laatutekijöiden tilaluokat eivät yhdenmukaisia
=> Eri laatutekijät eivät ole toisiaan poissulkevia, vaan ensisijaisesti
toisiaan täydentäviä kattavassa sisävesien ekologisen tilan
arvioinnissa
Yhteenveto II: Ekologisella tilalla todennettu mutta
heikko yhteys maankäyttöön/rehevöitymiseen
 Ekologinen tila keskimäärin alhaisin maatalouden voimakkaimmin
kuormittamissa kohteissa
• Tila pääsääntöisesti hyvää huonompi kun valuma-alueen peltojen osuus
jokikohteissa >20 % ja järvissä >5 %.
 Havaitut yhteydet usein heikkoja
=> Kohteiden moniongelmaisuus: Etenkin jokivesissä vedenlaadun
heikkenemisen lisäksi hydro-morfologiset muutokset merkittäviä,
lisäksi muutoksilla voi olla yhdysvaikutuksia
=> Haaste ekologisen tilaan vaikuttavien syy- ja seuraussuhteiden
osoittamiselle ja mallintamiselle
Yhteenveto III: Ekologisen tilan
luokittelujärjestelmää on kehitettävä
 Ekologisen tilan arviot ovat vääjäämättä epätarkkoja
nykyluokittelujärjestelmän niukoista vertailuaineistoista johtuen
=> Selkeä kehitystyön tarve: Vertailuaineistoja laajennettava ja
luokittelujärjestelmää kehitettävä, jotta biologisten tekijöiden
luonnollisen vaihtelu voidaan ottaa paremmin huomioon
=> Ekologisen tilan tarkempi arviointi
=> Vesien tavoitetilan parempi ennustettavuus
=> Maa- ja metsätalouden kuormittamien sisävesien
kunnostustoimien kohdentaminen niiden hyvän ekologisen tilan
saavuttamiseksi.
Kiitos!