Syksyn lehdet ruokkivat virtavesiä

Tiesitkö, että jokiin ja puroihin tippuvat puiden ruskalehdet ovat tärkeä ravinnonlähde vesistöjen eliöille? Lehtien kimppuun käyvät erilaiset pohjaeläimet pilkkovat ja hienontavat niitä ravinnokseen. Ilmastonmuutoksen arvellaan muuttavan virtavesiin jäävän lehtimassankin määrää: kun syksyjen sateisuus lisääntyy vielä nykyisestä, niin virtaamat kasvavat ja jokiin tippuvat lehdet huilaavat aiempaa kauemmas. Silloin muuttuu vesiekosysteemikin.

Pohjaeläinten ja mikrobien ajallista ja alueellista vaihtelua luonnontilaisissa ja ihmistoiminnan muokkaamissa joissa tutkii Oulun yliopiston virtavesiekologian tutkimusryhmä. ”Pohjaeläimistö ja mikrobisto kertovat vesistön tilasta, siitä, miten puro hengittää ja sykkii, milloin sillä on rytmihäiriö”, kertoo ryhmää johtava professori Timo Muotka.

”Yksi tutkimuskohteemme on Riisitunturin kansallispuistosta Kitkajärveen laskeva Riisijoki. Se on niin luonnontilainen kuin Suomessa nyt voi olla. Riisijoen latvapurot ovat erittäin edustavia esimerkkejä häiriöille herkistä pienistä latvavesistä.”

Toisesta ääripäästä tutkimuskohteena on Etelä-Pohjanmaalla peltojen halki meanderoiva Isojoki, jota ympäröi kauttaaltaan maanviljelys ja asutus.

”Pyrimme mahdollisimman pitkiin aikasarjoihin, sillä vuosien välinen vaihtelu on suurta. 2000-luvun alusta saakka kerätystä aikasarjasta uskaltaa jo tehdä johtopäätöksiä”, Timo Muotka sanoo.

”Ilmastonmuutos on yksi keskeisimmistä tutkimuksen kohteista. Miten käy pohjoisille virtavesiekosysteemeille, kun ilmasto ja vedet lämpenevät ja sadanta ja virtaamat muuttuvat eri vuodenaikoina?”

”Tärkeä ekologinen kysymys on, ovatko lajirunsaimmat yhteisöt vakaampia ja vastustuskykyisempiä ympäristön muutoksille kuin sellaiset yhteisöt, joissa lajisto on yksipuolisempi?”

Virtavesiekologi kerää pohjaeläimiä ja biofilmiä

Sukelletaanpa puron pohjalle katsomaan, millaista elämää sieltä löytyy. Tutkijatohtori Kaisa-Leena Huttunen kuvailee vedenalaista pieneliöstöä.

”Pohjaeläimet ovat iso ryhmä erilaisia selkärangattomia eläimiä, jotka viettävät ainakin osan elämästään puron pohjalla, joko kasvillisuuden tai kivien pinnoilla, vapaina vedessä leijuen tai mutaan ja hiekkaan kaivautuneina”, Huttunen kertoo.

”Monet surviaissääsken toukat, sukkula- ja harvasukasmadot elävät pohjamudassa. Polttiaisen ja mäkärän toukat elävät pohjasedimentin päällä ja hyttysen toukat veden ja ilman rajapinnalla. Vesiperhosten, koskikorentojen ja päivänkorentojen toukat liikuskelevat puolestaan pohjan kivien ja kasvillisuuden joukossa.”

Oululla on oma nimikkolaji pohjaeläinten joukossa: koskikorento potnapekka nousee joesta hangen päälle jo huhtikuussa ja ilmoittaa näin kevään tulleen.

”Pohjaeläimiä voidaan jaotella myös sen mukaan, mitä ne syövät. Vesisiira on ekologisesti tärkeä laji, joka nimenomaan pilkkoo puiden lehtiä pienemmäksi silpuksi, eli se kuuluu pilkkojiin. Suodattajat syövät vedessä leijuvaa hienoa orgaanista ainesta; esimerkiksi mäkäräisen toukat ovat suodattajia. Kaapijat, kuten kotilot, taas syövät kivien, kasvien ja puunrunkojen pinnoilla olevaa biofilmiä.”

On pohjaeläimissä myös petoja. ”Sudenkorentojen toukat ovat suuria ja ne syövät jopa kalanpoikasia”, Huttunen sanoo.

Pohjaeläinten lisäksi virtavesiekologia kiinnostavat mikrobit. Planktoniset mikrobit leijuvat vapaina vedessä, ja kivien päälle kertyvä liukas kerros on biofilmiä, joka koostuu bakteereista, sienistä ja levistä.

”Mikrobien, lähinnä bakteerien ryhmät ja lajisuhteet ja niiden muutokset kertovat vesistön tilan vaihteluista nopeammin kuin pohjaeläimet, koska niiden elinkierto on valtavan nopeaa.”

Miten virtavesien pohjaeläimistä ja mikrobeista saadaan näytteitä? ”Pohjaeläinnäytteitä kerättäessä joen pohjaa häiritään potkimalla, jolloin pohjasta irronnut materiaali eläimineen kulkeutuu alapuolella pidettävään haaviin.  Mikrobien näytteenotto tehdään pyyhkimällä biofilmiä kivien pinnasta pesusienellä. Käytän myös keraamisia laattoja biofilmin kasvualustana.”

”Tutkin pohjaeläimistön ja mikrobiston ajallista vaihtelua vuodenajasta ja vuodesta toiseen sekä luonnontilaisissa että ihmisen muuttamissa vesistöissä. Erityisesti minua kiinnostaa lajien esiintymisen ja runsaussuhteiden muutokset ja erilaiset ympäristötekijät muutosten takana”, Kaisa-Leena Huttunen kertoo.

Puron vedenalaista pieneliöstöä tutkivan tutkijatohtori Kaisa-Leena Huttusen työn vaiheita (ylhäältä vasemmalta alas oikealle): vesikiikarointi, haaviin jääneiden näytteiden tarkastelu, vesinäytteen ottaminen ja näyte pohjasta seulotuista puunlehdistä. Kuvat: Maija Murtoperä

Keinopuroissa tehdään kokeellista tutkimusta

Tutkijatohtori Jussi Jyväsjärvi on kiinnostunut erityisesti ihmisen vaikutuksesta vesiekosysteemeihin.

”Metsätalous on vaikuttanut rajusti virtavesiin”, hän sanoo. ”Puiden uiton vuoksi raivattiin tuhansia uomia, mikä myllersi jokien pohjia ja sekoitti ekosysteemien toiminnan. Metsien ja soiden ojitus on lisännyt ravinteiden, kiintoaineksen ja humuksen määriä vesistöissä, millä on ollut dramaattisia vaikutuksia veden laatuun ja eliöstöihin.”

Myös maataloudella on ollut samankaltaisia vaikutuksia vesistöihin. ”Kun ympäristön myllerrys ja muutokset ovat riittävän voimakkaita, vesistö muuttuu pysyvästi. Ekologiassa puhutaan tipping pointista, jolla tarkoitetaan sitä pistettä, minkä jälkeen ekosysteemi ei enää palaudu entiselleen.”

Paltamossa sijaitseva Luonnonvarakeskuksen kalanviljelylaitos on kokenut muodonmuutoksen, ja nyt siellä tehdään muun muassa virtavesitutkimusta. ”Paltamon asemalla on keinopuroja, joissa teemme kokeellista tutkimusta. Voimme säätää uomien virtaamaa, ravinteiden ja humuksen määrää sekä varjostusta”, Jyväsjärvi kuvailee.

Vesien tummentuminen on globaali ilmiö, joka johtuu lisääntyneestä humuksen valunnasta.

Vesien tummentuminen on globaali ilmiö, joka johtuu lisääntyneestä humuksen valunnasta. Maankäytön muutokset, ilmaston lämpeneminen, muutokset sade- ja kuivuuskausissa sekä ilman rikki- ja typpilaskeuman väheneminen ovat veden ruskettumisen takana.

”Tutkin tummentumisen vaikutuksia vesiluontoon Paltamossa lisäämällä keinouomaan humusta. Se varjostaa ja liettää vesistöä mutta toimii myös mikrobien polttoaineena ja voi kiihdyttää puron metaboliaa eli aineenvaihduntaa. Tämä taas lisää vedestä ilmakehään vapautuvan hiilidioksidin määrää”, Jussi Jyväsjärvi kertoo.

Viheliäinen takaisinkytkentä siis: ihmistoiminta ja ilmastonmuutos tummentavat vesiä, ja tummentuminen lisää kasvihuonekaasun vapautumista ilmakehään.

Teksti: Satu Räsänen

Oulun yliopiston virtavesiekologian tutkimusryhmä

Pääkuva: Puro Kilpisjärvellä. Kuvaaja: Soili Jussila / Rodeo

 

Viimeksi päivitetty: 4.10.2018