Piileväyhteisöjen ajallinen vakaus Etelä-Suomen pienvirtavesissä

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201912114130
Title: Piileväyhteisöjen ajallinen vakaus Etelä-Suomen pienvirtavesissä
Author: Kinnunen, Antti
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201912114130
http://hdl.handle.net/10138/308233
Thesis level: master's thesis
Degree program: Maantieteen maisteriohjelma
Master's Programme in Geography
Magisterprogrammet i geografi
Specialisation: Luonnonmaantiede
Physical Geography
Naturgeografi
Discipline: none
Abstract: Paikallisen eliöyhteisön vakauteen vaikuttavat useat taustamuuttujat laajan spatiaalis-temporaalisen mittakaavan historia- ja dispersaalitekijöistä paikalliseen tuotannontasoon ja häiriötekijöihin. Virtavedet ovat tässä suhteessa hyvin erityislaatuinen elinympäristö; hydrologiset olosuhteet ja ravinnetasapaino vaihtelevat vuodenkierron aikana huomattavasti, häiriöt heijastuvat ylävirran puolelta suhteellisen nopeasti alavirtaan päin ja lisäksi virran aiheuttama dispersaali homogenisoi mikro-organismien yhteisöjä tehokkaasti. Virtavesissä esiintyvät kasvupaikat ovatkin olosuhteiltaan ajallisesti huomattavan vaihtelevia ja toisaalta jatkuvan yksisuuntaisen dispersaalin alaisina. Virtavesien mikro-organismien populaatiodynamiikka poikkeaakin näin ollen huomattavasti seisovista vesistöistä. Tutkielmassa tarkasteltiin kuuden Etelä-Suomalaisen piileväyhteisön ajallista vakautta kesän 2017 aikana. Tutkimusasetelmaan pyrittiin luomaan mahdollisimman selkeä gradientti luonnontilaisten ja urbaanien ympäristöjen välille ja tunnistamaan keskeisiä yhteisöjen vakauteen vaikuttaneita taustatekijöitä. Lisäksi tarkasteltiin, miten yhteisöjen vakaus erosi erityyppisten elinympäristöjen välillä sekä tutkittiin piilevistä johdettujen vedenlaatua kuvaavien TDI- ja IPS-indeksien ajallista vakautta ja indeksien saamiin arvoihin vaikuttaneita taustamuuttujia. Tutkielman näytteenottojakso toteutettiin 17.5.2017 - 18.10.2017 välisenä aikana, jolloin näytteenotolla saatiin katettua valtaosa Etelä-Suomen alueen kasvukaudesta. Näytteenottokertoja oli yhteensä kahdeksan, pääsääntöisesti 21 päivän välein. Piilevänäytteiden lisäksi tutkimusaloilta määritettiin veden fysikaalis-kemiallista laatua sekä lähiympäristön fysikaalista tilaa kuvanneita taustamuuttujia, joiden avulla pyrittiin tunnistamaan piileväyhteisöissä esiintyneihin muutoksiin vaikuttaneita keskeisiä taustatekijöitä. Tilastollisina menetelminä sovellettiin lineaarista regressioanalyysiä sekä erilaisia monimuuttujamenetelmiä, kuten ei-metristä moniulotteista skaalausta (NMDS), rajoitettua vastaavuusanalyysiä (CCA) sekä yleistettyjä lineaarisia sekamalleja (GLMM). Tulokset osoittivat, että näytteenottopaikat erosivat selkeästi toisistaan sekä fysikaalis-kemialliselta vedenlaadultaan että piileväyhteisöiltään. Piileväyhteisöjen lajistoon ja sen rakenteeseen vaikuttivat yleistä kuormitusta, tuotannontasoa sekä paikkakohtaista hydrologiaa kuvaavat taustamuuttujat. Paikkakohtaiseen lajimäärään vaikuttivat voimakkaimmin vesistön sähkönjohtokyky, kokonaisfosforipitoisuus sekä näytteenottojakson aloituksesta kulunut aika. Piileväyhteisöjen vakauteen vaikuttivat erityisesti ihmistoimintaa sekä ekosysteemin tuotannontasoa kuvaavat taustamuuttujat. Yleisesti ottaen yhteisöt olivat ajassa vakaimpia urbaaneilla tutkimusaloilla, joskin näillä paikoilla pienipiirteinen temporaalinen vaihtelu oli luonnontilaisia ympäristöjä suurempaa. Molempien tarkasteltujen piileväindeksien saamat arvot poikkesivat toisistaan tilastollisesti merkitsevällä tasolla eri tutkimusalojen välillä. IPS-indeksi ei tulosten mukaisesti kuvannut fysikaalis-kemiallisessa vedenlaadussa esiintyneitä eroavaisuuksia. Sitä vastoin TDI-indeksi korreloi kuvaamiensa vedenlaadun muuttujien kanssa IPS:ää paremmin. Tutkimuksen tulokset vastasivat pitkälti alan keskeistä teoreettista viitekehystä sekä aikaisempien tutkimusten tuloksia ja niiden voidaankin katsoa entisestään vahvistavan näkemystä, jonka mukaan piileväyhteisöt ovat lajistoltaan keskimäärin monimuotoisimpia runsastuottoisilla mutta alhaisen yleisen kuormitustason kasvupaikoilla. Yhteisöjen ajallinen vakaus noudatti myös samoja lainalaisuuksia, vakaimpien yhteisöjen esiintyessä korkean ympäristökuormituksen alaisilla paikoilla mutta alhaisen tuotannontason mukaisissa olosuhteissa.The stability of local organism communities is affected by multiple variables from historical dispersal factors of broad spatiotemporal scale to more local variables of ecosystem trophic level and disturbance variables. Streams are a very a unique living environment in this regard, as their hydrological circumstances and nutrient balance vary substantially throughout the year, disturbances reflect from upstream locations to downstream relatively fast and the dispersal created by current causes microorganism communities to resemble one another along upstream-downstream gradient. As such, stream habitats are temporally remarkably variable by their environmental conditions and on the other hand subject to continuous one-way migration from upstream sites. The population dynamics of stream micro-organisms differs greatly from lentic systems as a result. In this thesis the temporal stability of six Southern Finnish diatom communities was studied during the summer 2017. A clear gradient from urban to natural environments, characterized by their catchment’s land use variables was sought after in the initial study setting. The aim of the study was to recognize the most important variables affecting the stability of diatom communities as well as to study how the stability of communities differed between varying habitats characterized by their pwater quality and physical environment. In addition, the stability and performance of diatom indices IPS and TDI was studied. The sampling period of the study was conducted between 17th of May 2017 and 18th of October 2017, covering the majority of Southern Finnish growing period. In total eight samples were collected per site, primarily following the temporal cycle of 21 days. In addition to diatom samples the physicochemical water quality and physical environmental variables were studied from the sampling locations. These were used to recognize the central environmental variables affecting the changes observed in diatom communities. Linear regression analysis and a variety of multivariable analyses, such as non-metric multidimensional scaling (NMDS), canonical correspondence analysis (CCA) and generalized linear mixed models (GLMM) were utilized as statistical methods. The results indicated that the sampling sites differed significantly by their physicochemical water quality as well as their diatom communities. The diversity and structure of diatom communities was affected most strongly by variables representing the overall environmental stress and disturbance level, trophic level and local hydrology. The local species count was most strongly correlated with electrical conductivity, total phosphorus concentration and time elapsed since the onset of sampling period. The stability of diatom communities was mainly affected by environmental variables representing anthropogenic activity and trophic level of the ecosystem. The communities were generally most temporally stable in urban sampling locations, although they were temporally more variable than their natural habitat counterparts over short observation time span. The values of both studied diatom indices differed significantly between sampling locations. According to the results the IPS-index failed to reflect differences in physicochemical water quality. By contrast, the TDI-index was temporally relatively stable and also correlated better with physicochemical water quality variables. The results were mostly in accordance with the most crucial reference frame of the study field as well as the results of previous studies. As such, they can be seen to further reinforce the view that diatom communities are most species diverse in high trophic level and low environmental stress habitats. The temporal stability of the communities followed the same principles with the most stable communities being present in high environmental stress, low trophic level habitats.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Kinnunen_Antti_Pro_gradu_2019.pdf 3.337Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record