Diatom species richness and community composition along an elevational gradient in subarctic ponds

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202008203807
Title: Diatom species richness and community composition along an elevational gradient in subarctic ponds
Author: Heikkinen, Janne
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202008203807
http://hdl.handle.net/10138/318442
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: Subarktiset lammet ovat tärkeitä elinympäristöjä monille vesieliöille. Ilmaston lämpenemisen myötä subarktisiin vesiin liittyvät tutkimukset ovat lisääntyneet, sillä veden lämpötilan nousulla saattaa olla peruuttamattomia vaikutuksia karuihin tunturilampiekosysteemeihin. Silti ekosysteemien tuntemus on vielä melko vähäistä. Piilevät ovat mikroskooppisia ja yksisoluisia pohjaleviätärkeä. Ne ovat tärkeitä ympäristön laadun indikaattoreita. Korkeus on yksi merkittävimmistä muuttujista selittämään piileväyhteisöjen lajirikkautta ja lajistoa sen suoran lämpötilavaikutuksen sekä muiden muuttujien kanssa olevan epäsuoran vaikutuksen kautta. Tämän opinnäytetyön tarkoitus on havainnollistaa piilevälajiston koostumuksen sekä lajirikkauden vaihtelua korkeusgradientilla Kilpisjärvellä ja tutkia, mitkä muuttujat selittävät vaihtelua parhaiten. Tutkimuksessa käytettiin pohjalevien biomassaa mittaavaa laitetta, BenthoTorch:ia ja keskusteltiin laitteen mahdollisuuksista subarktisissa tutkimuksissa. Kenttä- ja laboratoriomittaukset tehtiin käyttäen universaaleja standardeja. Tilastollisina analyyseinä käytettiin regressionmalleja ja monimuuttuja-analyysejä. Veden pH-arvo, alumiinin määrä ja ilman lämpötila selittivät piilevälajirikkauden ja -lajiston vaihtelua parhaiten korkeusgradientilla. Korkeus ei selittänyt merkittävästi vaihtelua itsenäisesti, vaan muokkasi ympäristömuuttujia, jotka vaikuttivat yhteisöjen vaihteluun. Lähekkäin olevat lammet olivat hyvin samanlaisia vesikemian, lajirikkauden sekä piilevälajiston suhteen. Tutkimuslampien lajittelu paikallisen biotoopin mukaan ei antanut lisätietoa tutkimuslampien eroavaisuuksista tai samankaltaisuuksista. Piileväsukujen välillä oli eroja niiden vasteissa ympäristömuuttujien suhteen. Monien lajien suurin tiheys oli korkeusgradientin keskipisteen alapuolella, mutta monilla lajeilla oli myös maksimaalinen korkeusskaala. Harvinaiset lajit esiintyivät korkeusgradientin ääripäissä. Harvinaisten lajien määrä oli korkea (25.8%) ja sen on odotettu nousevan ilmaston lämpenemisen myötä. BenthoTorch-mittaukset olivat luotettavia subarktisella alueella, mutta enemmän tutkimusta tarvitaan, jotta laitteen kokonaispotentiaali saataisiin selville. Tulevissa tutkimuksissa tulisi selvittää enemmän muuttujien välistä suhdetta (esim. kokonaisfosfori ja ionibalanssi), jotta ymmärrettäisiin paremmin tärkeiden piilevälajirikkauteen ja -lajiston vaihteluun vaikuttavien muuttujien merkitys korkeusgradientilla.Subarctic ponds are important habitats for many freshwater species. The recent increase in global temperatures have stressed on the study of these habitats as rising water temperatures may have severe consequences to these cold and harsh ecosystems. Despite its importance, this topic has been largely overlooked in scientific research. Diatoms are microscopic, single-celled benthic algae, which are important indicators for environmental quality. Elevation is one of the main environmental variables controlling the composition and richness of diatom species as it shapes communities through several environmental variables such as temperature and water chemistry. The aim of this thesis was to illustrate the variability in diatom species richness and community composition along an elevational gradient in Kilpisjärvi and reveal the most important environmental drivers. As an additional focus, the applicability of the BenthoTorch sampling device was tested in measuring benthic algae biomass. Field and laboratory measurements were done using universal standards. Statistical analyses included multiple univariate and multivariate data analysis techniques. It was found that water pH, aluminium concentration and air temperature explained the variation in species richness and community composition the most. Elevation had only a secondary, non-significant role in shaping the diatom communities in subarctic ponds. Nearby sites showed similar compositions in terms of water chemistry and diatom communities. Biotope characterisation did not provide any further insight into the differences or similarities of diatom community composition or species richness. There were some differences in how genera responded to environmental variables. The centre of distributional range of many taxa was below the mid-point of the elevational gradient but species often occupied the whole elevational gradient. Rare taxa appeared at the ends of the elevational spectrum. The amount of singleton taxa was high (25.8%) and can be expected to increase with climate change. The BenthoTorch did provide reasonable results for benthic algae in the subarctic when compared to previous literature, but further research is required to grasp its full potential. More examination into the relationship between explanatory variables can be suggested (e.g. total phosphorus and ion balance) to gain better understanding on the changes in diatom species richness and community composition along elevational gradients.
Subject: Global warming
benthic algae
multivariate analysis
BenthoTorch


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Heikkinen_Janne_Master's_Thesis_2020.pdf 3.366Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record