Browsing by Subject "ekologinen tila"

Sort by: Order: Results:

Now showing items 1-20 of 41
  • Vuorio, Kristiina; Mäki, Anita; Salmi, Pauliina; Aalto, Sanni L.; Tiirola, Marja (Frontiers Media S.A., 2020)
    Frontiers in Microbiology 11 (2020) 96
    The composition of phytoplankton community is the basis for environmental monitoring and assessment of the ecological status of aquatic ecosystems. Community composition studies of phytoplankton have been based on time-consuming and expertise-demanding light microscopy analyses. Molecular methods have the potential to replace microscopy, but the high copy number variation of ribosomal genes and the lack of universal primers for simultaneous amplification of prokaryotic and eukaryotic genes complicate data interpretation. In this study, we used our previously developed directional primer-independent high-throughput sequencing (HTS) approach to analyze 16S and 18S rRNA community structures. Comparison of 83 boreal lake samples showed that the relative abundances of eukaryotic phytoplankton at class level and prokaryotic cyanobacteria at order level were consistent between HTS and microscopy results. At the genus level, the results had low correspondence, mainly due to lack of sequences in the reference library. HTS was superior to identify genera that are extensively represented in the reference databases but lack specific morphological characteristics. Targeted metatranscriptomics proved to be a feasible method to complement the microscopy analysis. The metatranscriptomics can also be applied without linking the sequences to taxonomy. However, direct indexing of the sequences to their environmental indicator values needs collections of more comprehensive sample sets, as long as the coverage of molecular barcodes of eukaryotic species remains insufficient.
  • Hyvärinen, Heini; Skyttä, Annaliina; Jernberg, Susanna; Meissner, Kristian; Kuosa, Harri; Uusitalo, Laura (Springer, 2021)
    Environmental Monitoring and Assessment 193: 400
    Global deterioration of marine ecosystems, together with increasing pressure to use them, has created a demand for new, more efficient and cost-efficient monitoring tools that enable assessing changes in the status of marine ecosystems. However, demonstrating the cost-efficiency of a monitoring method is not straightforward as there are no generally applicable guidelines. Our study provides a systematic literature mapping of methods and criteria that have been proposed or used since the year 2000 to evaluate the cost-efficiency of marine monitoring methods. We aimed to investigate these methods but discovered that examples of actual cost-efficiency assessments in literature were rare, contradicting the prevalent use of the term “cost-efficiency.” We identified five different ways to compare the cost-efficiency of a marine monitoring method: (1) the cost–benefit ratio, (2) comparative studies based on an experiment, (3) comparative studies based on a literature review, (4) comparisons with other methods based on literature, and (5) subjective comparisons with other methods based on experience or intuition. Because of the observed high frequency of insufficient cost–benefit assessments, we strongly advise that more attention is paid to the coverage of both cost and efficiency parameters when evaluating the actual cost-efficiency of novel methods. Our results emphasize the need to improve the reliability and comparability of cost-efficiency assessments. We provide guidelines for future initiatives to develop a cost-efficiency assessment framework and suggestions for more unified cost-efficiency criteria.
  • Hämäläinen, Heikki; Aroviita, Jukka; Jyväsjärvi, Jussi; Kärkkäinen, Salme (Ecological Society of America, 2018)
    Ecological Applications 28 (5): 1260-1272
    The ecological assessment of freshwaters is currently primarily based on biological communities and the reference condition approach (RCA). In the RCA, the communities in streams and lakes disturbed by humans are compared with communities in reference conditions with no or minimal anthropogenic influence. The currently favored rationale is using selected community metrics for which the expected values (E) for each site are typically estimated from environmental variables using a predictive model based on the reference data. The proportional differences between the observed values (O) and E are then derived, and the decision rules for status assessment are based on fixed (typically 10th or 25th) percentiles of the O/E ratios among reference sites. Based on mathematical formulations, illustrations by simulated data and real case studies representing such an assessment approach, we demonstrate that the use of a common quantile of O/E ratios will, under certain conditions, cause severe bias in decision making even if the predictive model would be unbiased. This is because the variance of O/E under these conditions, which seem to be quite common among the published applications, varies systematically with E. We propose a correction method for the bias and compare the novel approach to the conventional one in our case studies, with data from both reference and impacted sites. The results highlight a conceptual issue of employing ratios in the status assessment. In some cases using the absolute deviations instead provides a simple solution for the bias identified and might also be more ecologically relevant and defensible.
  • Lehtoranta, Virpi; Louhi, Pauliina (Elsevier Science, 2021)
    Environmental Science & Policy 124, 226-234
    Non-market values pose a challenge in decision making. In a contribution to the issue, the study assesses the potential positive impact on residents’ wellbeing of improving the ecological status of water bodies making up the Saarijärvi watercourse in Central Finland, a region with numerous Natura areas. The benefits provided by the aquatic environment and the factors affecting them were assessed using the contingent valuation method (CVM). A split-sample design made it possible to analyse expressed uncertainty with two payment vehicles: in one, the question of uncertainty was included in the willingness-to-pay (WTP) questions (multiple bounded discrete choice, MBDC); in the other, it was queried separately after the payment card (PC) question. Where respondents saw added value in Natura 2000 sites and received new information on water management, they experienced increased wellbeing from improved water quality. Perceived importance of sustainable hydropower and water regulation also figured in a desire to improve the ecological status of waters in the region. The results show that there is a noticeable positive WTP among residents (N = 473) for improved water status and that estimated WTP differs according to uncertainty: mean WTP every year per individual fell in the range EUR 29.70 to EUR 75.50. Improvement of water status and protection of Natura 2000 sites were found to be mutually reinforcing goals. Higher net social benefits could be realized if implementation of the applicable directives were more closely coupled to regional planning.
  • Halmeenpää, Hanna; Niemelä, Pirjo; Alahuhta, Janne; Dvornikova, Natalya; Erkinaro, Heikki; Heikkinen, Kaisa; Kotov, Sergey; Masyk, Natalya; Meissner, Kristian; Riihimäki, Juha; Vuori, Kari-Matti; Zueva, Marina (North Ostrobothnia Regional Environment Centre, 2007)
    The Finnish Environment 28/2007
    The Kola River is situated in Northwestern Russia, Kola Peninsula, which is an area with about 70 year long history of copper and nickel mining and smelting. However, environmental effects on the Kola River, caused by industry and other human activities, are not studied thoroughly. Area of the Kola River basin is 3850 km2. The river flows 83 km from south to north and enters the Kola Bay of the Barents Sea in front of the Kola City. The Kola River is vital for the reproduction of salmon and it is also an important source of drinking water for about half a million people in the city of Murmansk and in the surrounding settlements. In the Kola Water Quality -project in years 2001–2004 one the main objectives was to define the ecological status of the Kola River. The Näätämöjoki River in northern Finland and Norway was surveyed as a reference area. This publication includes ecological studies carried out by North Ostrobothnia Regional Environment Centre (NOREC, Finland) and The Murmansk Areal Department for Hydrometeorology and Environmental Monitoring (MUGMS, Russia). Chapters concerning macroinvertebrate studies were written by Kristian Meissner (NOREC/SYKE). Studies on macrozoobenthos after federal Russian hydrobiological monitoring methods are grouped in separate chapters and were reported by Sergey Kotov (MUGMS). Chapters concerning fish communities were written by Heikki Erkinaro (NOREC, Finnish Game and Fisheries Research Institute). Diatom community analyses were reported by Hanna Halmeenpää and Pirjo Niemelä (NOREC). Chapters concerning hydromorphological state of the river (River Habitat Survey) were written by Janne Alahuhta (NOREC) and chapters on macrophyte survey by Juha Riihimäki (Finnish Environment Institute). Studies on metal concentrations in aquatic bryophytes were reported by Hanna Halmeenpää (NOREC) and Kari-Matti Vuori (Finnish Environment Institute). Chapters concerning bacterioplankton and phytoplankton were written by Natalya Masuk (MUGMS), chapters on zooplankton by Natalya Dvornikova (MUGMS). Chapters concerning physical and chemical water quality of the rivers Kola and Näätämöjoki were written by Marina Zueva (MUGMS) and Hanna Halmeenpää (NOREC). Hanna Halmeenpää and Pirjo Niemelä (NOREC) took the responsibility of editing the report and writing of common chapters. On grounds of the ecological studies, the Kola River can be divided into three separate areas. At the upper river sections (K2-K3) the ecological status ranged from good to moderate. Signs on nutrient and metal (copper, nickel) loading could be detected both in water quality and in aquatic organisms. The ecological status of the mid-section (K4-K8) of the Kola River basin ranged from good to high. No major human impact could be seen. The estuary section (K9-K12) of the Kola River represented the moderate ecological status. This was probably caused by small, heavily polluted tributaries (Varlamov, Medvegiy and Zemlanoy) draining organic load and nutrient rich waters into main flow and also by other anthropogenic loading along the lower river section. The ecological status of the reference river Näätämöjoki was high on grounds of all the biological parameters used in this study.
  • Rautio, Liisa Maria; Haldin, Lotta; Storberg, Karl-Erik; Aaltonen, Eeva-Kaarina; Nyman, Stefan; Ojaniemi, Yrjö (Länsi-Suomen ympäristökeskus, 2009)
    LSUra 2/2009
    Kyrönjoki on osa Kokemäenjoen-Saaristomeren-Selkämeren vesienhoitoaluetta ja joelle on vuonna 2008 valmisteltu ehdotus vesienhoidon toimenpideohjelmaksi. Kyrönjoen alueella vesienhoidon keskeisiä kysymyksiä ovat hajakuormitus, rakenteelliset muutokset ja happamien sulfaattimaiden aiheuttamat ongelmat. Vesien ekologinen tila vaihtelee Kyrönjoen alueella huonosta erinomaiseen. Ekologista tilaa heikentää erityisesti ravinne-, happamuus- ja metallikuormitus ja joen rakenteeseen tehdyt muutokset. Kemiallinen tila on arvioitu hyvää huonommaksi Kyrönjoen alaosalla, Lehmäjoella ja Orismalan joella. Huono kemiallinen tila on seurausta happamien sulfaattimaiden kuivatuksesta. Toimenpideohjelmassa on arvioitu sektorikohtaisesti (haja- ja loma-asutus, yhdyskuntien jätevedet, turvetuotanto, turkistuotanto, maatalous, metsätalous, vesistörakenteet ja säännöstely, vesistökunnostukset, maaperänhappamuus) tavoitteiden saavuttamiseen edellyttävät toimenpiteet. Vesien hyvän tilan saavuttaminen edellyttää myös tiedollisia, taloudellisia ja hallinnollisia ohjauskeinoja. Neuvontaa ja koulutusta tarvitaan erityisesti haja-asutuksen, maatalouden ja metsätalouden vesiensuojelussa sekä maaperän happamuuteen liittyvissä toimenpiteissä. Ehdotetut toimenpiteet parantavat selkeästi Kyrönjoen tilaa ja hyvä tila voidaan niiden avulla saavuttaa kuudessatoista muodostumassa vuoteen 2015 mennessä. Kahdessakymmenessä kahdessa muodostumassa tarvitaan lisäaikaa vuoteen 2021 tai 2027 asti erillaisten teknillisten ja luonnonolosuhteisiin liittyvien syiden takia. Ehdotettujen toimenpiteiden toteuttaminen parantaa alueen asukkaiden viihtyvyyttä, virkistyskäyttö- ja kalastusmahdollisuuksia ja vedenhankinnan edellytyksiä.
  • Martinmäki, Kati; Hellsten, Seppo; Visuri, Mika; Ulvi, Teemu; Aronsuu, Kimmo (Suomen ympäristökeskus, 2008)
    Suomen ympäristökeskuksen raportteja 11/2008
  • Poikane, Sandra; Kelly, Martyn G.; Várbíró, Gábor; Borics, Gábor; Erős, Tibor; Hellsten, Seppo; Kolada, Agnieszka; Lukács, Balázs András; Lyche Solheim, Anne; Pahissa López, José; Willby, Nigel J.; Wolfram, Georg; Phillips, Geoff (Elsevier BV, 2022)
    Science of The Total Environment
    Nutrient targets based on pressure-response models are essential for defining ambitions and managing eutrophication. However, the scale of biogeographical variation in these pressure-response relationships is poorly understood, which may hinder eutrophication management in regions where lake ecology is less intensively studied. In this study, we derive ecology-based nutrient targets for five major ecoregions of Europe: Northern, Central-Baltic, Alpine, Mediterranean and Eastern Continental. As a first step, we developed regressions between nutrient concentrations and ecological quality ratios (EQR) based on phytoplankton and macrophyte communities. Significant relationships were established for 13 major lake types; in most cases, these relationships were stronger for phosphorus than for nitrogen, and stronger for phytoplankton than for macrophytes. Using these regressions, we estimated the total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN) concentrations at which lakes of different types are likely to achieve good ecological status. However, in the very shallow lakes of the Eastern Continental region, relations between nutrient and biological communities were weak or non-significant. This can be attributed to high nutrient concentrations (in the asymptotic zone of phosphorus-phytoplankton models) suggesting other factors (light, grazing) limit primary production. However, we also show that fish stocking is a major pressure on Eastern Continental lakes, negatively affecting ecological status: lakes with low fish stocking show low chlorophyll-a concentrations and good ecological status despite high nutrient levels, while the lakes with high fish stocking show high chlorophyll-a and low ecological status. This study highlights the need to better understand lakes in biogeographic regions that have been, for historical reasons, less studied. This, in turn, helps reveal factors that challenge the dominant paradigms of lake assessment and management.
  • Jyväsjärvi, Jussi; Lehosmaa, Kaisa; Aroviita, Jukka; Turunen, Jarno; Rajakallio, Maria; Marttila, Hannu; Tolkkinen, Mikko; Mykrä, Heikki; Muotka, Timo (Elsevier, 2021)
    Ecological Indicators 121 (2021), 106986
    Degradation of freshwater ecosystems requires efficient tools for assessing the ecological status of freshwater biota and identifying potential cause(s) for their biological degradation. While diatoms and macroinvertebrates are widely used in stream bioassessment, the potential utility of microbial communities has not been fully harnessed. Using data from 113 Finnish streams, we assessed the performance of aquatic leaf-associated fungal decomposers, relative to benthic macroinvertebrates and diatoms, in modelling-based bioassessment. We built multi-taxon niche -type predictive models for fungal assemblages by using genus-based and sequence-based identification levels. We then compared the models’ precision and accuracy in the prediction of reference conditions (number of native taxa) to corresponding models for macroinvertebrates and diatoms. Genus-based fungal model nearly equalled the accuracy and precision of our best model (macroinvertebrates), whereas the sequence-based model was less accurate and tended to overestimate the number of taxa. However, when the models were applied to streams disturbed by anthropogenic stressors (nutrient enrichment, sedimentation and acidification), alone or in combination, the sequence-based fungal assemblages were more sensitive than other taxonomic groups, especially when multiple stressors were present. Microbial leaf decomposition rates were elevated in sediment-stressed streams whereas decomposition attributable to leaf-shredding macroinvertebrates was accelerated by nutrients and decelerated by sedimentation. Comparison of leaf decomposition results to model output suggested that leaf decomposition rates do not detect effectively the presence of multiple simultaneous disturbances. The rapid development of global microbial database may soon enable species-level identification of leaf-associated fungi, facilitating a more precise and accurate modelling of reference conditions in streams using fungal communities. This development, combined with the sensitivity of aquatic fungi in detecting the presence of multiple human disturbances, makes leaf-associated fungal assemblages an indispensable addition in a stream ecologist’s toolbox.
  • Rankinen, Katri; Enrique, José; Bernal, Cano; Holmberg, Maria; Vuorio, Kristiina; Granlund, Kirsti (Elsevier, 2019)
    Science of The Total Environment 658 (2019), 1278-1292
    In Finland, a recent ecological classification of surface waters showed that the rivers and coastal waters need attention to improve their ecological state. We combined eco-hydrological and empirical models to study chlorophyll-a concentration as an indicator of eutrophication in a small agricultural river. We used a modified story-and-simulation method to build three storylines for possible changes in future land use due to climate change and political change. The main objective in the first storyline is to stimulate economic activity but also to promote the sustainable and efficient use of resources. The second storyline is based on the high awareness but poor regulation of environmental protection, and the third is to survive as individual countries instead of being part of a unified Europe. We assumed trade of agricultural products to increase to countries outside Europe. We found that chlorophyll-a concentration in the river depended on total phosphorus concentration. In addition, there was a positive synergistic interaction between total phosphorus and water temperature. In future storylines, chlorophyll-a concentration increased due to land use and climate change. Climate change mainly had an indirect influence via increasing nutrient losses from intensified agriculture. We found that well-designed agri-environmental measures had the potential to decrease nutrient loading from fields, as long as the predicted increase in temperature remained under 2 °C. However, we were not able to achieve the nutrient reduction stated in current water protection targets. In addition, the ecological status of the river deteriorated. The influence of temperature on chlorophyll-a growth indicates that novel measures for shading rivers to decrease water temperature may be needed in the future.
  • Puro-Tahvanainen, Annukka; Aroviita, Jukka; Järvinen, Erkki A.; Kuoppala, Minna; Marttunen, Mika; Nurmi, Teemu; Riihimäki, Juha; Salonen, Erno (Suomen ympäristökeskus & Lapin elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus, 2011)
    Suomen ympäristö 19/2011
    Inarijärvestä on olemassa kohtuullisen hyvin tutkimus- ja seurantatietoa usean vuosikymmenen ajalta, mikä antaa hyvät mahdollisuudet järven tilaa ja sen kehittymistä kuvaavien mittareiden kehittämiseen ja hyödyntämiseen. Työssä pyrittiin löytämään tutkimus- ja seuranta-aineistoon perustuvia mittareita, jotka kuvaavat monipuolisesti Inarijärven tilaa ja käyttöä, etenkin järven yleisiä hydrologisia ja meteorologisia olosuhteita ja niiden kehittymistä (ilmastonmuutos), järveen tulevaa kuormitusta ja veden laatua, virkistyskäyttöä, rantavyöhykkeen eliöyhteisöjen tilaa, kalakantoja ja kalastusta sekä säännöstelykäytäntöä ja säännöstelyn vaikutuksia. Tavoitteena oli kuvata myös eri muuttujien välisiä vuorovaikutuksia. 2000-luvulla toteutetulla Inarijärven vesiluonnon tilan kannalta aikaisempaa paremmalla säännöstelykäytännöllä on parannettu virkistyskäytön olosuhteita kesällä ja osittain vähennetty säännöstelyn aiheuttamia haittoja rantavyöhykkeen eliöstöön. Vesistön tilan ja käytön kannalta eniten myönteisiä muutoksia on tapahtunut kalakannoissa. Punalihaisten petokalojen saaliit, yksikkösaaliit ja saaliskalojen koko ovat suurentuneet 2000-luvulla hyvän muikkukannan ja tuloksellisten istutusten ansiosta. Inarijärven hydrologisissa mittareissa on havaittavissa merkkejä ilmaston lämpenemisestä. Julkaisu tarjoaa kattavan yhteenvedon Inarijärven tilasta ja sen kehittymisestä viime vuosikymmeninä. Raportin tuloksia voidaan hyödyntää mm. säännöstelykäytännön ja kalaston hoidon kehittämisessä sekä matkailussa, opetuksessa ja yleisessä viestinnässä. Tarkastelu tukee myös vesienhoitotyötä, koska se auttaa ymmärtämään biologisten laatutekijöiden tilaan vaikuttavia tekijöitä ja selittämään syitä järven ekologisen tilan kehityssuunnille. Työssä kehitettyä lähestymistapaa ja mittareita voidaan soveltuvin osin hyödyntää myös muissa vesistöissä.
  • Unknown author (Ympäristöministeriö, 2006)
    Suomen ympäristö 8/2006
    Vesienhoidon asetustoimikunnan asettaman keinotekoisten ja voimakkaasti muutettujen vesien jaoston tehtävänä oli laatia perusteet seikoista, joita on otettava huomioon: - nimettäessä pintavesi keinotekoiseksi tai voimakkaasti muutetuksi vesimuodostumaksi vesienhoidon järjestämisestä annetun lain (1299/2004) 22 §:n mukaisesti - arvioitaessa vesimuodostuman parasta saavutettavissa olevaa ekologista tilaa vesienhoidon järjestämisestä annetun lain 8 §:n mukaisesti. Jaos ehdottaa, että pintavesi voidaan nimetä vesienhoitosuunnitelmassa keinotekoiseksi vesimuodostumaksi, jos kanava on rakennettu maalle tai tekojärvi on rakennettu siten, että yli puolet sen pinta-alasta on muodostunut maalle. Vesimuodostuma voidaan nimetä vesienhoitosuunnitelmassa voimakkaasti muutetuksi, mikäli hyvän ekologisen tilan saavuttamiseksi tarpeellisista hydrologis-morfologisten ominaisuuksien muutoksista aiheutuu merkittäviä haitallisia vaikutuksia ympäristölle tai vesistön käytölle. Tarpeen mukaan voidaan kuitenkin käyttää suoria hydrologis-morfologisia kriteereitä, joista on myös tehty ehdotuksia raportissa. Jaos ehdottaa, että keinotekoisten ja voimakkaasti muutettujen vesien paras saavutettavissa oleva ekologinen tila määritetään tapauskohtaisesti. Parhaassa saavutettavissa olevassa ekologisessa tilassa eliöstön vapaaseen kulkemiseen rakenteellisten esteiden ylitse ja ohitse sekä ylä- että ala-virtaan tulee kiinnittää erityistä huomiota. Harkittaessa näitä rakenteellisia toimia on otettava huomioon eliöstön koko elinkierto. Työssä käytettiin hyväksi jo tehtyjä kansallisia ja kansainvälisiä selvityksiä.
  • Mäenpää, Milla; Tolonen, Sini (Suomen ympäristökeskus, 2011)
    Suomen ympäristö 23/2011
    Manner-Suomen seitsemälle vesienhoitoalueelle laadittiin vesienhoitosuunnitelmat vuosille 2010–2015 osana Euroopan Unionin vesipolitiikan puitedirektiivin toimeenpanoa. Valtioneuvosto hyväksyi ensimmäiset vesienhoitosuunnitelmat 10.12.2009.  Vesienhoitosuunnitelmien valtakunnalliseen koosteeseen on koottu keskeisiä tietoja alueellisista vesienhoitosuunnitelmista sekä kokonaisarvio vesienhoidon ensimmäisen suunnittelukauden kokemuksista. Vesienhoito perustuu valuma-aluelähtöiseen suunnitteluun, jossa tulee sovittaa yhteen vesienhoidon kannalta merkittävät toiminnot ja sektorit. Elinkeino-, liikenne-, ja ympäristökeskukset (ELY-keskukset) vastaavat suunnittelusta omalla toimialueellaan. Vaikka vesiensuojelulla on Suomessa pitkä perinne, vesienhoidon suunnitteluprosessi oli monella tapaa Suomen suunnitteluperinteestä poikkeava menettely. ELY-keskusten toimialueelleen perustamat yhteistyöryhmät toimivat osana suunnitelmien valmistelua ja lisäsivät eri viranomaisten ja sidosryhmien vuorovaikutusta ja yhteistyötä. Kansalaisten kuuleminen oli poikkeuksellisen laajaa ja kuuleminen järjestettiin kolmessa vaiheessa suunnittelua. Vesienhoitosuunnitelmissa on arvioitu lähes kaikkien rannikkovesien sekä yli 5 km2:n kokoisten järvien ja valuma-alueeltaan yli 200 km2:n jokien tila. Tällä hetkellä pääosa Suomen sisävesistä on erinomaisessa tai hyvässä ekologisessa tilassa. Vesienhoitosuunnitelmien mukaan hyvä tila voidaan vuoteen 2015 mennessä turvata tai saavuttaa yli 90 prosentissa tarkastellusta järvipinta-alasta ja noin 70 prosentissa jokipituuksista. Rannikkovesien tilan paraneminen on hitaampaa, mutta niidenkin tila on tarkoitus saada hyväksi viimeistään vuonna 2027. Muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta lähes kaikkien pohjavesien arvioidaan olevan hyvässä tilassa vuoteen 2015 mennessä. Ympäristötavoitteisiin pääseminen vaatii toimia kaikilla sektoreilla, mutta eri vesienhoitoalueilla toimet painottuvat alueen ominaispiirteiden vuoksi eri tavalla. Pääosa suunnitelmien vesiensuojelutoimista on nykykäytännön mukaisia eli sellaisia, jotka perustuvat velvoittaviin säädöksiin tai päätöksiin. Näiden toimien kokonaiskustannukset ovat vuosittain noin 1,5 miljardia euroa. Suunnitelmissa esitetyt lisätoimet kasvattavat kustannuksia noin 15 prosenttia. Lisätoimenpiteet kohdistetaan erityisesti sinne, missä ne ovat välttämättömiä vesien hyvän tilan saavuttamiseksi tai säilyttämiseksi.
  • Aroviita, Jukka; Vuori, Kari-Matti; Hellsten, Seppo; Jyväsjärvi, Jussi; Järvinen, Marko; Karjalainen, Satu Maaria; Kauppila, Pirkko; Korpinen, Samuli; Kuoppala, Minna; Mitikka, Sari; Mykrä, Heikki; Olin, Mikko; Rask, Martti; Riihimäki, Juha; Räike, Antti; Rääpysjärvi, Jaana; Sutela, Tapio; Vehanen, Teppo; Vuorio, Kristiina (Suomen ympäristökeskus, 2014)
    Suomen ympäristökeskuksen raportteja 12/2014
    Maa- ja metsätalouden hajakuormitus on laaja-alaisimmin Suomen vesien tilaa heikentävä tekijä, mutta tietämys kuormituksen vaikutuksista vesien ekologiseen tilaan on ollut puutteellista. Tähän julkaisuun on koottu Maa- ja metsätalousministeriön rahoittaman hajakuormituksen vesistövaikutusten seurannan (ns ”MaaMet-seuranta”) ensimmäisten vuosien 2007-2012 tulokset. Työssä tarkastellaan 152 hajakuormitetun joki-, järvi- ja rannikkovesimuodostuman ekologista tilaa fysikaalis-kemiallisten (ravinteet) ja biologisten laatutekijöiden (kasviplankton, vesikasvit ja päällyslevät, pohjaeläimistö, kalasto) perusteella. Tutkimuksessa selvitetään erityisesti laatutekijöiden tila-arvioiden suhdetta ihmistoiminnan aiheuttamiin ympäristöpaineisiin. Näiden yhteyksien ymmärtäminen on edellytys kustannustehokkaiden vesiensuojelutoimien suunnittelulle. Tulosten perusteella hajakuormitus on merkittävä ekologista tilaa huonontava tekijä. Tyydyttävässä tai sitä huonommassa tilaluokassa oli fysikaalis-kemiallisten laatutekijöiden perusteella 69 % joki-, 66 % järvi- ja 98 % rannikkokohteista, kun taas vähintään yhden biologisen laatutekijän mukaan tilaluokka oli hyvää huonompi 68 % jokikohteista, 87 % järvistä ja 100 % rannikkovesikohteista. Fysikaalis-kemiallisilla tilamuuttujilla oli voimakas yhteys valuma-alueen peltoisuuteen. Samoin useimmilla biologisilla tilamuuttujilla oli yhteys valuma-alueen peltojen osuuteen ja ravinnepitoisuuksiin. Selvimmin tämä ilmeni jokimuodostumissa. Karkeasti arvioiden jokikohteet olivat hyvää huonommassa ekologisessa tilassa niiden valuma-alueen peltoisuuden ylittäessä 10–15 % ja järvet peltoisuuden ylittäessä 5–10 %. Vasteiden voimakkuus ja muoto kuitenkin vaihtelivat merkittävästi sekä ekosysteemien (joet, järvet ja rannikot) että laatutekijöiden välillä. Useamman laatutekijään perustuva ekologisen tilan arviointi vähensi virhettä ja voimisti paineyhteyttä. Monipuolinen ekologisen tilan arviointi parantaakin ihmistoiminnan aiheuttaman ekologisen tilan muutoksen arviointia. Biologisten muuttujien arvoissa oli paljon vaihtelua. Tämä aiheutuu sekä luontaisista tekijöistä että näytteenoton ja luokittelujärjestelmän epätarkkuudesta. Tutkimus on tuonut esille useita oleellisia kehittämistarpeita ekologisen tilan arviointijärjestelmässä. MaaMet-seuranta tuottaa tärkeää uutta tietoa Suomen hajakuormitettujen vesien tilasta. Jatkossa kun ekologista tilaa kuvaavien muuttujien vaihtelun suuruus ja syyt tiedetään paremmin, voidaan tarkemmin ymmärtää hajakuormituksen vaikutukset pintavesien ekologiseen tilaan. Näin seurannan tulosten arvo kasvaa seurantavuosien karttuessa. Paikallisesti kattava ja ajallisesti jatkuva hajakuormitettujen vesien seuranta on välttämätön edellytys kustannustehokkaiden vesiensuojelutoimien suunnittelulle ja niiden vaikutusten luotettavalle todentamiselle pyrittäessä kohti jokien, järvien ja rannikkovesien hyvää ekologista tilaa.
  • Vilmi, Annika; Järvinen, Marko; Karjalainen, Satu Maaria; Kulo, Katja; Kuoppala, Minna; Mitikka, Sari; Ruuhijärvi, Jukka; Sutela, Tapio; Aroviita, Jukka (Suomen ympäristökeskus, 2021)
    Suomen ympäristökeskuksen raportteja 50/2021
    Maatalous ja metsätalous vaikuttavat Suomen vesistöjen tilaan laaja-alaisesti. Maatalouden vesistövaikutukset ovat seurausta etenkin vuotuisista lannoituksista ja maanmuokkauksesta. Metsätalouden vesistövaikutukset taas johtuvat erityisesti valuma-alueiden ojituksista ja uomien perkaamisesta sekä hakkuista. Molemmilla sektoreilla tehokas maankuivatus ja maaperän muokkaus aiheuttavat ravinteiden, kiintoaineen ja humuksen hajakuormitusta vesistöihin. Hajakuormituksen vesistövaikutukset ilmenevät rehevöitymisenä ja vesistöjen tummumisena, uomien liettymisenä ja ekologisen tilan heikkenemisenä. EU:n vesipuitedirektiivi edellyttää vesistövaikutusten seurantaa, jos maankäytön aiheuttama hajakuormitus muodostaa merkittävän riskin sille, että hyvän ekologisen tilan ympäristötavoitetta ei saavuteta. Maatalouden ja metsätalouden hajakuormituksen vaikutuksia vedenlaatuun ja vesien ekologiseen tilaan on seurattu valtakunnallisesti vuodesta 2008 lähtien yli sadan järvi- ja jokikohteen muodostaman ns. MaaMet-seurantaverkon avulla. Raporttiin koottiin MaaMet-seurantaohjelman vuosien 2008–2020 seurannan tulokset. Työn pääpaino on ekologisen tilan, vedenlaadun ja biologisten tekijöiden, ja maankäytön välisten yhteyksien sekä ajallisen vaihtelun tarkastelussa. Tilan arviointi perustui vesienhoidon kolmannen suunnittelukierroksen luokittelukriteereihin. Seurantaverkon tulokset rinnastettiin ihmistoiminnan vähiten vaikuttamien ympäristöhallinnon seurantakohteiden tuloksiin. Maatalousalueiden jokia ja -järviä luonnehtivat korkeat ravinnepitoisuudet, selvästi muuttuneet biologiset yhteisöt ja heikentynyt ekologinen tila. Valuma-alueen peltoisuus selitti merkittävästi vedenlaadun ja biologisten muuttujien vuosien 2008–2020 keskimääräistä tilaa. Peltojen suurempi osuus valuma-alueella johti heikompaan vedenlaatuun ja ekologiseen tilaan. Metsätalousalueiden jokikohteilla ja järvissä tapahtuneet muutokset olivat suhteessa pienempiä kuin maatalousalueilla, mutta myös niiden ekologinen tila oli selvästi heikentynyt. Metsätalouskohteita luonnehtivat etenkin korkeat orgaanisen typen ja hiilen pitoisuudet, jotka liittyivät valuma-alueen turvemaiden ojituksiin ja metsien hakkuisiin. Mitä suurempi osuus turvemaista oli ojitettu, sitä heikompi vedenlaatu jokivesissä oli. Metsätalouden vaikutukset ilmenivät voimakkaammin jokikohteilla kuin järvissä. Yhtenäistä muutosta vedenlaadussa ja ekologisessa tilassa ei seurantajaksolla 2008–2020 havaittu. Yksittäisillä jokikohteilla ja järvillä ekologinen tila oli muuttunut vaihtelevasti. Koska ekologisessa tilassa ei havaittu yhtenäistä paranevaa trendiä, ovat vesiensuojelutoimet todennäköisesti olleet riittämättömiä ja huonosti kohdennettuja. Jatkossa seurantaa tulisi kehittää erityisesti metsätalouden toimenpiteiden vaikutusten laajuuden ja intensiteetin tarkemmaksi kuvaamiseksi. Raportissa käsitellään hajakuormitettujen pintavesien vesiensuojelun ja -hoidon kehitystarpeita. Seuranta-aineiston arvo kasvaa seurantavuosien karttuessa. MaaMet-seurantaverkko tuottaa ensi-arvoisen tärkeää valtakunnallista tietoa maatalouden ja metsätalouden hajakuormituksen vaikutuksista vesien tilaan. Valtakunnallisesti kattava ja ajallisesti jatkuva vesistövaikutusten seuranta on välttämätön edellytys kustannustehokkaalle vesienhoidon suunnittelulle.
  • Cai, Yongjiu; Zhang, You; Hu, Zhixin; Deng, Jianming; Qin, Boqiang; Yin, Hongbin; Wang, Xiaolong; Gong, Zhijun; Heino, Jani (2019)
    Ecological Indicators 103: 713-721
    Metacommunity theory emphasizes that local communities are jointly affected by environmental filtering and spatial processes. However, the roles of spatial processes are often given insufficient attention in bioassessment practices, which may bias the assessments of ecological status based on biotic metrics. Here, we quantified the relative importance and the seasonal stability of spatial processes, natural conditions and human-induced factors in structuring variation in different bioassessment metrics based on macroinvertebrate communities. Our study systems were two extensively sampled large and shallow lakes with strong nutrient gradients related to human disturbance. The roles of different drivers were examined for three kinds of indicators: general diversity, trait-based and taxonomic distinctness metrics, and their performance in characterizing human disturbance was evaluated. Overall, human-induced and spatial factors were all important in explaining variation in the three types of bioassessment metrics. Contrary to our expectations, however, we found that the importance of spatial processes on bioassessment metrics can be comparable to the effects of local environmental conditions at the within-lake scale. Furthermore, the results showed substantial seasonal variability in the relative roles of different drivers, which might be linked to life-cycle seasonality of macroinvertebrates. As expected, trait-based metrics generally were best associated with human-induced variables in both lakes, whereas general diversity and taxonomic distinctness metrics performed poorly. The low effectiveness of taxonomic distinctness metrics might due to low species richness associated with high nutrient levels. To conclude, our results suggest that bioassessment cannot exclusively rely on the idea of environmental filtering even if we focus on fine spatial scales. We hence strongly urge that spatial processes, natural drivers and temporal variability should be better considered in combination in the development and application of bioassessment approaches. In addition, taxonomic distinctness measures should be used with caution, especially for the ecosystems and organism groups typically characterized by low species richness.
  • Rääpysjärvi, Jaana; Karjalainen, Satu Maaria; Karttunen, Krister; Kuoppala, Minna; Aroviita, Jukka (Suomen ympäristökeskus, 2016)
    Suomen ympäristökeskuksen raportteja 20/2016
    Suomen pinta-alasta valtaosa on metsätalousmaata. Metsätaloustoimenpiteiden vaikutuksia virtavesien biologiseen tilaan on kuitenkin selvitetty vain vähän. Tämän hankkeen tavoitteena oli tuottaa lisää tietoa metsätalouden vaikutuksista purojen ja jokien ekologiseen tilaan sekä kehittää biologista vaikutusseurantaa pienissä virtavesissä. Hankkeessa tarkasteltiin vedenlaatua ja biologisia laatumuuttujia (päällyslevät, vesisammalet ja pohjaeläimistö) suhteessa metsätalouden intensiteettiin 12 purokohteen (pääasiassa Luken metsätalouden kuormituksen seurantaverkko) ja 40 jokikohteen (pääasiassa MaaMet-seurannan metsätalouskohteet) aineiston avulla. Paikkavalinnoissa pyrittiin minimoimaan maatalouden vaikutus pois. Purokohteiden biologisen tilan kartoittamiseksi tehtiin maastotöitä elo-syyskuussa 2015. Hanke toteutettiin Suomen ympäristökeskuksen toimesta ja sen rahoitti maa- ja metsätalousministeriö. Tulosten perusteella metsätalousalueilla sekä puroissa että jokivesissä etenkin typpipitoisuudet olivat selkeästi taustapitoisuuksia suuremmat. Pitoisuuksia selitti valuma-alueen metsäojitusten määrä, mutta myös luontaiset tekijät ja yhteisvaikutukset. Purokohteilla luonnollinen vaihtelu oli hyvin suurta, mikä ilmeni erityisesti biologisissa mittareissa. Hankkeessa tutkituilla Luken seurantaverkon kuudella metsä-talouskohteella päällyslevien, vesisammalten ja pohjaeläinten tila ei ollut merkittävästi heikentynyt. Jokikohteissa vedenlaatu (typpipitoisuus, veden väri) sekä päällyslevien ja vesikasvillisuuden tila heik-kenivät metsätalouden määrän (ojitusten) lisääntyessä. Purokohteilla testattiin päällyslevien määrän mittaamisessa optista, a-klorofylliä mittaavaa Bentho-Torch-fluorometriä, joka on biologisen tilan arviointiin kehitetty uusi laite. Fluorometri soveltuu käytettäväksi kivipintojen päällyslevien kokonaismäärän ajalliseen seurantaan esimerkiksi erilaisten metsäta-loustoimenpiteiden yhteydessä. Fluorometrin käyttöön liittyviä menetelmiä tulee kuitenkin vielä kehittää luotettavan seurantatiedon varmistamiseksi. Erityisesti intensiivisen metsätalouden ja tiheään ojitettujen valuma-alueiden alapuolisissa jokivesissä ekologinen tila oli heikentynyt. Niin kuin muukin ympäristön tilan seuranta, metsätalouden vaikutusten luotettava seuranta edellyttää edustavaa seurantakohteiden ja elinympäristöjen valintaa. Metsätalouden vesiensuojelutoimien vaikuttavuudesta virtavesien ekologiseen tilaan tarvittaisiin lisää tietoa vesienhoidon suunnittelun tueksi.
  • Bailet, Bonnie; Bouchez, Agnes; Franc, Alain; Frigerio, Jean-Marc; Keck, François; Karjalainen, Satu-Maaria; Rimet, Frederic; Schneider, Susanne; Kahlert, Maria (Pensoft, 2019)
    Metabarcoding and Metagenomics
    Diatoms are known to be efficient bioindicators for water quality assessment because of their rapid response to environmental pressures and their omnipresence in water bodies. The identification of benthic diatoms communities in the biofilm, coupled with quality indices such as the Indice de polluosensibilité spécifique (IPS) can be used for biomonitoring purposes in freshwater. However, the morphological identification and counting of diatoms species under the microscope is time-consuming and requires extensive expertise to deal with a constantly evolving taxonomy. In response, a molecular-based and potentially more cost-effective method has been developed, coupling high-throughput sequencing and DNA metabarcoding. The method has already been tested for water quality assessment with diatoms in Central Europe. In this study, we applied both the traditional and molecular methods on 180 biofilms samples from Northern Europe (rivers and lakes of Fennoscandia and Iceland). The DNA metabarcoding data were obtained on two different DNA markers, the 18S-V4 and rbcL barcodes, with the NucleoSpin Soil kit for DNA extraction and sequenced on an Ion Torrent PGM platform. We assessed the ability of the molecular method to produce species inventories, IPS scores and ecological status class comparable to the ones generated by the traditional morphology-based approach. The two methods generated correlated but significantly different IPS scores and ecological status assessment. The observed deviations are explained by presence/absence and abundance discrepancies in the species inventories, mainly due to the incompleteness of the barcodes reference databases, primer bias and strictness of the bioinformatic pipeline. Abundance discrepancies are less common than presence/absence discrepancies but have a greater effect on the ecological assessment. Missing species in the reference databases are mostly acidophilic benthic diatoms species, typical of the low pH waters of Northern Europe. The two different DNA markers also generated significantly different ecological status assessments. The use of the 18S-V4 marker generates more species inventories discrepancies, but achieves an ecological assessment more similar to the traditional morphology-based method. Further development of the metabarcoding method is needed for its use in environmental assessment. For its application in Northern Europe, completion and curation of reference databases are necessary, as well as evaluation of the currently available bioinformatics pipelines. New indices, fitted for environmental biomonitoring, should also be developed directly from molecular data.
  • Zhang, You; Cheng, Long; Li, Kuanyi; Zhang, Lu; Cai, Yongjiu; Wang, Xiaolong; Heino, Jani (2019)
    Limnology and Oceanography 64 (3): 1047-1058
    Eutrophication alters the trophic dynamics in lakes and may result in biotic homogenization. How nutrient enrichment drives patterns of taxonomic and functional (i.e., trait‐based) homogenization of macroinvertebrate assemblages at within‐lake (local) and among‐lake (regional) scales is, however, not well understood. Taxonomic and functional compositions of macroinvertebrate assemblages in 41 lakes of the middle and lower reaches of the Yangtze River and Huaihe River were analyzed at within‐lake and among‐lake scales. Our results indicated that there was a significant difference in macroinvertebrate assemblages among lakes under different trophic status, and that total phosphorus was the major environmental factor that regulated both taxonomic and functional beta diversity of macroinvertebrate assemblages. That the abundances of pollution‐tolerant species (e.g., Limnodrilus hoffmeisteri and Microchironomus tabarui) increased with trophic state contributed the most to among‐lake dissimilarity. Functional beta diversity was significantly positively correlated with taxonomic beta diversity, while functional beta diversity was on average lower than taxonomic beta diversity. A combination of univariate and multivariate techniques revealed that nutrient enrichment homogenized taxonomic and functional diversity of benthic macroinvertebrate assemblages in shallow lakes at within‐lake and among‐lake scales, and that there was an overall trend toward taxonomic homogenization that exceeded the trend of functional homogenization. Thus, taxonomic and functional compositions should be considered simultaneously to improve understanding of the response of aquatic communities to anthropogenic disturbance, as the loss and gain of species may be influenced by species‐specific features, and functional composition may exhibit a relatively high correspondence with changes in environmental conditions.
  • Aroviita, Jukka; Hellsten, Seppo; Jyväsjärvi, Jussi; Järvenpää, Lasse; Järvinen, Marko; Karjalainen, Satu Maaria; Kauppila, Pirkko; Keto, Antton; Kuoppala, Minna; Manni, Kati; Mannio, Jaakko; Mitikka, Sari; Olin, Mikko; Perus, Jens; Pilke, Ansa; Rask, Martti; Riihimäki, Juha; Ruuskanen, Ari; Siimes, Katri; Sutela, Tapio; Vehanen, Teppo; Vuori, Kari-Matti (Suomen ympäristökeskus, 2012)
    Ympäristöhallinnon ohjeita 7/2012
    Suomen ensimmäinen pintavesien ekologisen ja kemiallisen tilan luokittelu laadittiin vuonna 2008 vesienhoidon ensimmäisen suunnittelukauden ohjeistuksen (Ympäristöhallinnon ohjeita OH 3/2009) mukaisesti. Tässä oppaassa esitetään päivitetyt arviointiperusteet pintavesien ekologisen ja kemiallisen tilan arviointiin ja luokitteluun vesienhoidon toista suunnittelukautta varten. Ohje on ensisijaisesti tarkoitettu ELY-keskuksille vesienhoidon suunnittelussa käytettäväksi vesien tilan luokitteluun. ELY-keskusten on tärkeää huomioida ja ottaa systemaattisesti käyttöön ohjeessa esitetyt päivitetyt arviointiperusteet. Vesien tilan luokittelussa käytettäviä parametreja on tapauskohtaisesti sisällytettävä toiminnanharjoittajien velvoitetarkkailuihin ja YVA-selvityksiin. Ohjeessa esitetään ne muutokset ja lisäykset, jotka vuosien 2012–2013 aikana toteutettavassa luokittelussa tulee huomioida verrattuna ensimmäisen suunnittelukauden ohjeistukseen. Muilta osin noudatetaan ensimmäisen luokittelukierroksen ohjeistusta (Ympäristöhallinnon ohjeita OH 3/2009). Kaikki luokittelutekijöiden arviointiperusteet (vertailuarvot ja luokkarajat) ovat tässä ohjeessa liitteinä, eikä ohjeen OH 3/2009 liitetaulukoita tule käyttää.