Habitaatin vaikutus pohjaeläinten rasvahappokoostumukseen

(1)

HABITAATIN VAIKUTUS POHJAELÄINTEN RASVAHAPPOKOOSTUMUKSEEN

PETRI KESTI

Pro gradu -tutkielma Itä-Suomen yliopisto Ympäristö- ja biotieteiden laitos

Biologia 2017

(2)

ITÄ-SUOMEN YLIOPISTO

Ympäristö- ja biotieteiden laitos, biologia

KESTI, PETRI: Habitaatin vaikutus pohjaeläinten rasvahappokoostumukseen.

Pro gradu -tutkielma (40 op), 33 s., liitteitä 2 Tammikuu 2018

Avainsanat: rasvahapot, pohjaeläimet, humusjärvet, vähähumuksiset järvet.

Rasvahapoilla on tärkeä osa kaikkien organismien fysiologisissa toiminnoissa. Varsinkin mo- nityydyttymättömät rasvahapot (polyunsaturated fatty acids, PUFAs) omega-3 (ω3)- ja omega-6 (ω6)- rasvahappojen joukosta ovat tärkeitä ravinnon kautta saatavia rasvahappoja. Näistä rasvahapoista erityisesti EPA (eikosapentaeenihappo, 20:5ω3) ja DHA (dokosaheksaeenihappo, 22:6ω3) ovat ihmisillekin tärkeitä esim. kognitiivisessa kehityksessä sekä sydän- ja verisuonitautien ehkäisyssä. Vesiekosysteemeissä nämä rasvahapot ovat tyypillisiä, esim. rasvai- silla lohikaloilla. Erilaiset pohjaeläimet ovat tärkeä ravintokohde monille kaloille, minkä vuoksi pohjaeläinten rasvahappojen laatuun ja runsauteen vaikuttavat tekijät olisikin hyvä tuntea. Järvien rehevöitymisellä ja vesien tummentumisella on huomattu olevan vaikutus tär- keiden rasvahappojen koostumuksiin vesistön organismeissa. Tässä pro gradu -tutkielmassa tutkitaan kahden eri järvityypin (vähähumuksiset ja humusjärvet) ja kahden eri elinympäristön (kasvi- ja kivikkoranta) vaikutuksia pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin.

Pro gradu -tutkielmaani kerättiin näytteitä kymmenestä Pohjois-Karjalan järvestä. Järvistä kuusi oli humusjärviä ja neljä vähähumuksisia järviä. Lipidiuutot suoritettiin kloroformi- metanoli uutolla (2:1). Kaasukromatografia varten rasvahapot muutettiin metyyliestereiksi (fatty acid methyl esters, FAMEs) happokatalysoidun transesterifikaatioreaktion avulla. FA- ME:t analysoitiin kaasukromatografin ja siihen liitetyn massaspektrometrin avulla.

Analyyseihin otettiin mukaan neljä yleisintä pohjaeläintaksonia: vesisiirat (Asellus aquati- cus), vesipunkit (Hydracarina), keijukorennot (Zygoptera: Lestidae) ja päivänkorennot (Ep- hemeroptera: Heptageniidae). Lisäksi analyyseihin otettiin mukaan muutama katka (Amphi- poda: Gammaridae). Pohjaeläintaksonien välillä oli tilastollisesti merkitsevä ero niiden rasvahappokoostumuksissa (p < 0,0005). Pohjaeläimen kuuluminen tiettyyn taksoniin selitti suurimman osan sen rasvahappokoostumuksesta (n. 52%). Humus- ja kirkasvetisten järvien välil- lä oli merkitsevä ero kaikkien muiden paitsi tyydyttyneiden rasvahappojen (saturated fatty acids, SAFAs) osalta (Kruskall Wallis p = 0,393). Habitaattityyppien (kasvi- ja kivikkoranta) välillä ei löytynyt tilastollisesti merkitsevää eroa rasvahappokoostumuksissa.

Tulosten perusteella humusjärvissä elävien pohjaeläinten PUFA- osuudet kokonaisrasva- happomäärästä ovat pienemmät, kuin vähähumuksisissa järvissä elävien pohjaeläinten. Tämä vaikuttaa pohjaeläinten laatuun esim. kalojen ravintona, ja sitä kautta välttämättömien rasvahappojen (essential fatty acids, EFAs) siirtymisessä ravintoketjua ylöspäin. Ilmastonmuutok- sella arvellaan olevan mm. vesistöjen lämpenemisen ja rehevöitymisen kautta negatiivinen vaikutus vesiekosysteemien PUFA- tuotantoon, mikä tulee näkymään myös pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa. Pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin vaikuttavat tekijät olisi hyvä tuntea, koska vesiekosysteemit ovat ihmisillekin tärkeä PUFA:n lähde.

(3)

UNIVERSITY OF EASTERN FINLAND

Department of Environmental and Biological Sciences, biology

KESTI, PETRI: Impact of habitat on the fatty acid composition of zoobenthos.

MSc. Thesis (40 cp), 33 pp., Appendices 2 January 2018

Key words: fatty acids, zoobenthos, polyhumic lakes, clear-water lakes.

Fatty acids are important in a variety of physiological functions in all organisms. Especially omega-3 (ω3) and omega-6 (ω6) polyunsaturated fatty acids (PUFAs) are important dietary fatty acids. Omega-3 fatty acids EPA (eicosapentaenoic acid, 20:5ω3) and DHA (docosahex- aenoic acid, 22:6ω3) are important also for humans, since they play a crucial part in the development of cognitive functions and prevention of cardiovascular diseases. These fatty acids are common in aquatic ecosystems and can be derived from e.g. salmonids. Many benthic invertebrates are an important food source for fish, so the factors affecting the fatty acid composition of benthic invertebrates would be important to know. Lake eutrophication and brownification have been found to have an impact on the composition of essential fatty acids in freshwater organisms. The aim of this Master’s thesis is to compare the differences in the fatty acid composition of zoobenthos between polyhumic lakes and clear-water lakes, and between vegetated and unvegetated shorelines.

Zoobethos samples were taken from ten North Karelian lakes. Six of the lakes were polyhumic and four were clear-water ones. Extraction of lipids was done with a chloroform- methanol (2:1). For gas chromatography, the fatty acids were transformed into fatty acid methyl esters (FAMEs) via acid-catalyzed transesterification reaction. FAMEs were analyzed with a gas chromatograph equipped with a mass selective detector.

Four most common zoobenthos taxa were analyzed: waterlouse (Asellus aquaticus), water mites (Hydracarina), spread-winged damselflies (Zygoptera: Lestidae) and mayflies (Ephem- eroptera: Heptageniidae). Few amphipods (Amphipoda: Gammaridae) were also analyzed.

There were significant differences in the fatty acid composition between the zoobethos taxa (p

< 0,0005). Species identity contributed most to the differences in fatty acid composition ob- served between different zoobenthos taxa (52%). The proportions of different fatty acid clas- ses differed significantly between polyhumic lakes and clear-water lakes with the exception of saturated fatty acids (SAFAs) (Kruskall Wallis p = 0,393). There was no significant differ- ence between vegetated and unvegetated shorelines based on their fatty acid composition.

Results show that the PUFA ratios (percentages relative to total fatty acids) are smaller in zoobenthos inhabiting polyhumic lakes compared to the ones inhabiting clear-water lakes.

This affects their nutritional quality for e.g. fish, which will affect the transfer of essential fatty acids (EFAs) up the food web. Because of increasing water temperature and eutophica- tion, climate change has been predicted to have a negative effect on the PUFA production of aquatic ecosystems. This is will presumably influence the fatty acid composition of zoobenthos.It would be important to know the factors affecting the fatty acid composition of zoobenthos because aquatic ecosystems are an important source of PUFA for humans also.

(4)

SISÄLLYSLUETTELO

1 JOHDANTO ... 2

2 POHJAELÄINTEN RASVAHAPPOKOOSTUMUKSEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT... 3

3 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET JA HYPOTEESIT ... 7

4 AINEISTOT JA MENETELMÄT ... 8

4.1 Tutkimusjärvet ... 8

4.2 Pohjaeläinnäytteiden hankinta ja käsittely ... 9

4.3 Lipidiuutot ... 9

4.4 Kaasukromatografia & massaspektrometria ... 11

4.5 Tilastolliset menetelmät ... 11

5 TULOKSET ... 11

5.1 Pohjaeläimet ... 12

5.2 Rasvahappokoostumukset ... 12

5.2.1 Pohjaeläinten väliset erot rasvahappokoostumuksissa ... 15

5.2.2 Järvien ja järvityyppien väliset erot pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa ... 17

5.2.3 Habitaattityyppien väliset erot pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa ... 20

6 TULOSTEN TARKASTELU ... 21

7 JOHTOPÄÄTÖKSET ... 25

KIITOKSET ... 27

LÄHDELUETTELO ... 28 LIITTEET

(5)

2 1 JOHDANTO

Rasvahapoilla on tärkeä osa kaikkien organismien fysiologisissa toiminnoissa. Niiden pääasi- allinen tehtävä on membraanilipidien rakenneosina toimiminen ja energian varastointi. Kulut- tajat pystyvät kuitenkin harvoin itse syntetisoimaan kaikkia tarvitsemiaan rasvahappoja (Cook

& McMaster 2004). Kuluttajat joutuvatkin turvautumaan tuottajien syntetisoimiin rasvahappoihin, jotka kuluttajat saavat syömällä tuottajia ja toisia kuluttajia. Tällaiset pelkästään ravinnon kautta saatavat tarvittavat rasvahapot on nimetty välttämättömiksi rasvahapoiksi (essential fatty acids, EFAs). Tähän rasvahappojen joukkoon kuuluvat erityisesti tietyt omega-3 (ω-3) ja omega-6 (ω-6) monityydyttymättömät rasvahapot (polyunsaturated fatty acids, PU- FAs) (Sargent et al. 1995 ym.).

Välttämättömät rasvahapot (EFAs) ovat tärkeitä komponentteja erilaisissa fysiologisissa toiminnoissa ja niillä on myös terveyttä edistäviä vaikutuksia. Näistä rasvahapoista erityisesti EPA (eikosapentaeenihappo, 20:5ω3) ja DHA (dokosaheksaeenihappo, 22:6ω3) ovat tärkeitä ihmisille esim. kognitiivisessa kehityksessä sekä sydän- ja verisuonitautien ehkäisyssä (Jiao et al. 2014; Kris-Etherton et al. 2002). Ihmisten lisäksi ω-3- ja ω-6- PUFA:t ovat tärkeitä myös muille ravintoketjun kuluttajille, kuten eläinplanktonille ja kaloille.

Vesiekosysteemeillä on tärkeä rooli maaekosysteemeissä eläville organismeille, sillä ne tarjoavat näiden elintärkeiden ω-3- ja ω-6-rasvahappojen lähteen. Vesiekosysteemeissä elävil- lä organismeilla EPA, DHA ja ARA (arakidonihappo, 20:4ω6) ovat tunnusomaisia rasvahappoja, kun taas maaekosysteemeissä elävillä ALA (alfalinoleenihappo, 18:3ω3) ja LIN (linoli- happo, 18:2ω6). Ihmisille tärkein vesiekosysteemeistä peräisin oleva ω-3- rasvahappojen läh- de ovat kalat, varsinkin rasvaiset lohikalat (Hixson et al. 2015). Pohjaeläimet ovat puolestaan kaloille tärkeä ravintokohde (Makhutova et al. 2011; Sushchik et al. 2003), minkä vuoksi poh- jaeläinten rasvahappojen laatuun ja runsauteen vaikuttavat tekijät olisikin hyvä tuntea.

Järvien vesien tummentumisella eli liuenneen orgaanisen aineksen määrän lisääntymisellä on havaittu olevan vaikutus tärkeiden rasvahappojen koostumukseen jakertymiseen järvien ra- vintoverkoissa. Tämä johtuu pääosin järvien kasviplanktonyhteisön muutoksista vesien tummentumisen ja rehevöitymisen myötä (Taipale et al. 2016). Ilmiön luulisi vaikuttavan myös ravintoketjuun kuuluviin pohjaeläimiin. Tiedot katkojen ja hyönteistoukkien rasvahappokoostumuksista ovat kuitenkin suhteellisen vähälukuisia (Makhutova et al. 2011; Sushchik et al.

2003). Useimmat tutkimukset rasvahappokoostumuksista ja niiden ravintoketjuissa siirtymi- sistä on aiemmin tehty kasviplankton-kasvinsyöjä vuorovaikutuksia tutkimalla (Gladyshev et

(6)

3

al. 2011), jolloin kiinnostus on kiinnittynyt vesikirppujen ja hankajalkaisten rasvahappokoostumuksien tutkimiseen.

Tässä pro gradu -tutkielmassa tutkitaan kahden eri järvityypin (kirkasvetinen ja humuspi- toinen) ja kahden eri habitaattityypin (kasvi- ja kivikkoranta) vaikutuksia pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin. Tämä pro gradu -tutkielma on osa TERLA- konsortiota, joka tutkii maaekosysteemeistä tulevien orgaanisten ainesten vaikutuksia vesistöihin. Terla- konsortio oli osa Suomen Akatemian AKVA- tutkimusohjelmaa 2012-2016. TERLA- konsortion tavoitteena oli tutkia orgaanisten ainesten vaikutuksia järvien vesikemiaan, eliöyhteisöihin ja elintär- keiden rasvahappojen siirtymistä ravintoverkkoissa. Lisäksi TERLA- konsortio tutki orgaanisten ainesten vaikutuksia ihmisterveyteen. Muutokset varsinkin järvien kalojen rasvahappokoostumuksissa ja elohopeapitoisuuksissa voivat merkittävästi vaikuttaa ravinnon kautta saatavien välttämättömien rasvahappojen saantiin, koska kalojen syönnin edut (välttämät- tömät rasvahapot) ja riskit (elohopea) muuttuvat. Lopuksi TERLA- projekti myös tutkii mahdollisia säätelytoimenpiteitä orgaanisten päästöjen vähentämiseksi. TERLA- projektin sisällä tämä pro gradu -tutkielma keskittyy tutkimaan lisääntyneen liuenneiden orgaanisten ainesten määrän mahdollisia vaikutuksia pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin.

2 POHJAELÄINTEN RASVAHAPPOKOOSTUMUKSEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT

Pohjaeläimet eroavat toisistaan mm. elinympäristövaatimuksiltaan, ravintokohteiltaan ja elin- kierroltaan. Pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin vaikuttaakin sekä niiden taksoni että erilaiset ympäristötekijät. Mm. lämpötilalla ja vesistön ravinteisuudella on huomattu olevan vaikutus pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin (Gladyshev et al. 2016; Lau et al. 2013). Suu- rimmat erot pohjaeläinten rasvahappokoostumuksien väleillä johtuvat kuitenkin niiden kuu- lumisesta eri taksoneihin. Ajalliset ja spatiaaliset vaikutukset ovat usein paljon pienempiä (Lau et al. 2012), vaikka niilläkin on merkitystä (Torres-Ruiz et al. 2007).

Pohjaeläimillä on erilaiset tarpeet tietyille rasvahapoille. Ravet & Brett (2006) mukaan EPA saattaa olla tärkein rasvahappo vesikirppujen somaattisen kasvun ja lisääntymisen kannalta. Ravintoketjussa ylempänä oleville organismeille, esim. kaloille, DHA vaikuttaisi olevan tärkein (Sargent et al. 1999). EPA:n ja DHA:n lisäksi ARA on tärkeä PUFA pohjaeläimil- le. ARA:n ja EPA:n lisäksi 20:3ω6 (dihomo-gammalinoleenihappo) toimii eläimillä eikosanoidien esiasteina. Eikosanoidit ovat solusignalointiin liittyviä yhdisteitä, joita monet selkäran- gattomatkin tarvitsevat kasvuun, kehitykseen ja hormonisäätelyyn (Stanley-Samuelson 1994).

(7)

4

Ghioni et al. (1996) mukaan EPA on yleisin eikosanoidien esiaste makean veden hyönteisillä.

Sen lisäksi EPA:lla on myös tärkeä osa solukalvojen rakenteen ylläpidossa. DHA on usein yhteydessä hermosoluihin, ja sillä onkin tärkeä osa hermoston ja verkkokalvon kehityksessä (Böhm et al. 2014). ARA:n puolestaan on huomattu tukevan surviaissääskien ja päivänkoren- tojen somaattista kasvua ja kehitystä (Ahlgren et al. 2009).

Välttämättömien rasvahappojen lisäksi optimaalinen ω-3/ω-6 rasvahappojen ja DHA/ARA- suhde ovat tärkeitä pohjaeläinten normaalille kasvulle ja kehitykselle (Makhuto- va et al. 2011). Myös korkeammalla ravintoketjuissa oleville kuluttajille, esim. kaloille, ravin- tokohteen optimaalinen ω-3/ω-6 rasvahappojen ja DHA/ARA- suhde ovat tärkeitä. Ravinto- kohteen optimaaliset rasvahapposuhteet auttavat kuluttajia ylläpitämään korkeaa kasvua ja lisääntymiskykyä (Ahlgren et al. 2009), sekä optimoimaan immuunipuolustusta (Arts & Koh- ler 2009). ω-3/ω-6- rasvahappojen suhteet ovat pohjaeläimillä hyvin vaihtelevia (<1-7, Ahl- gren et al. 2009), mikä osoittaa paremmin tutkittujen ω-3- rasvahappojen lisäksi myös ω-6- rasvahappojen olevan tärkeitä pohjaeläinten kasvulle ja kehitykselle (Vonk et al. 2016). Esim.

kaloilla ω-3/ω-6- rasvahappojen suhde on usein vähintään 2-3 (Ahlgren et al. 2009), tai mer- kitsevästi sitä korkeampikin (Sushchik et al. 2006).

Yleisesti ottaen suolaisessa vedessä elävillä eläimillä on korkeammat EPA- ja DHA- osuudet, kuin suolattomassa vedessä elävillä (Steffens 1997). Esimerkiksi suolaisessa vedessä elä- villä katkalajeilla (Amphipoda) EPA- osuudet ovat 10-30% kokonaisrasvahappomäärästä (mm. Kattner et al. 1989), kun taas suolattomassa vedessä elävillä lajeilla samat osuudet ovat alle 5% kokonaisrasvahappomäärästä (Makhutova et al. 2003). Lisäksi Makhutova et al.

(2003) havaitsivat suolaisessa ja suolattomassa vedessä elävien Gammarus lacustris- katkojen eroavan rasvahappokoostumuksiltaan.

Ravinnon vaikutuksia pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin on tutkittu suhteellisen vä- hän. Sen sijaan vesikirppujen rasvahappokoostumuksien on huomattu vastaavan niiden ravintokohteiden rasvahappokoostumuksia (Brett et al. 2006). Pohjaeläimet kuuluvat ravintokoh- teidensa/ ravinnonhankintatapojensa mukaan tiettyihin kiltoihin, mikä selittää suurelta osin pohjaeläinten rasvahappokoostumuksen (Makhutova et al. 2011). Tässä pro gradu - tutkielmassa tutkitut pohjaeläintaksonit kuuluvat pääasiassa pilkkojiin ja kaapijoihin, jotka hienontavat ravinnokseen erilaisia kasvimateriaaleja tai hyödyntävät erilaisten pintojen perifytonia. Pedot puolestaan käyttävät ravintonaan muita kuluttajia (Cummins 1973). Yleisesti ottaen saalistavilla pohjaeläimillä on korkeammat pitoisuudet DHA:ta kuin ARA:aa (Ahlgren et al. 2009). Saalistavat pohjaeläimet saavat yleensä ravintonsa kautta pitkäketjuisia (20-22 hiilen) PUFA:ia, jolloin niillä onkin yleensä korkeammat EPA- ja DHA- pitoisuudet. Yleinen

(8)

5

havainto onkin, että tyydyttyneiden rasvahappojen (saturated fatty acids, SAFAs) osuus pie- nenee ja 20-22 hiilisten PUFA:jen osuus kasvaa, kun siirrytään ylemmille trofiatasoille (Lau et al. 2012).

Ravintoon läheisesti liittyvä tekijä pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa on vesistön ravinteikkuus, koska se on suoraan yhteydessä vesistön planktonkoostumukseen. Tämä puolestaan vaikuttaa epäsuorasti ensimmäisen ja toisen asteen kuluttajien rasvahappokoostumuksiin. Yleinen muutos kasviplanktonyhteisössä on piilevien korvautuminen viherlevillä ja sy- anobakteereilla (Taipale et al. 2016). Piilevät sisältävät EPA:aa ja DHA:ta, ja niitä pidetään hyvänä ravinnonlähteenä kuluttajille (Brett & Müller-Navarra 1997), kun taas viherleviltä ja syanobakteereilta nämä PUFA:t puuttuvat usein kokonaan (Martin-Creuzburg et al. 2008).

Humuspitoisuuden kasvu saattaa myös lisätä ω-3- rasvahappoja syntetisoivien kasviplankton- taksonien määrää (Gutseit et al. 2007). Myös Taipale et al. (2016) huomasivat humuspitoisten järvien sisältävän runsaasti limaleviä (Raphidophyta), jotka sisältävät runsaasti EPA:aa. Li- malevät ovat kuitenkin huonosti hyödynnettyjä ravintoketjuissa (Lebret et al. 2012), joten niiden vaikutus kuluttajien rasvahappo-osuuksiin on pieni.

Tiettyjä rasvahappoja voidaan käyttää myös biomarkkereina, jos ne ovat ominaisia esim.

tietylle leväryhmälle. Ensimmäisen asteen kuluttajista löytyykin usein detrituksen, perifytonin ja bakteerien ominaisia rasvahappoja. Korkeamman asteen kuluttajilla biomarkkerirasvahap- pojen käyttäminen on hieman monimutkaisempaa, koska niiden rasvahappoja on usein hanka- lampi johtaa tiettyyn ravintokohteeseen. Levien rasvahapot ovat varhaisimpia biomarkkereita rasvahappojen osalta, kun tiettyjen piilevien huomattiin syntetisoivan 16:2ω4 ja 16:4ω1 rasvahappoja. Lisäksi piileville tyypillisiä rasvahappoja ovat 16:1ω7 ja EPA (Dunstan et al.

1994; StJohn & Lund 1996). Viherlevät sisältävät ALA:aa ja LIN:iä, mutta ne eivät sisällä 20- 22 hiilen PUFA:ia (Taipale et al. 2013). Bakteereille tyypillisiä rasvahappoja ovat 14-18 hiilisten rasvahappojen haaroittuneet iso- ja anteisomeerit (branched chain fatty acids, BCFAs), kuten i15:0 ja ai15:0 (Kaneda 1991). Lisäksi esim. proteobakteerit (Proteobacteria) sisältävät 16-18 hiilen kertatyydyttymättömiä rasvahappoja (monounsaturated fatty acids, MUFAs) (Desvilettes et al. 1997). Ensimmäisen asteen kuluttajilla nämä rasvahappobiomarkkerit il- mentävät usein detrituksen käyttöä ravintokohteena (Dalsgaard et al. 2003). Napolitano (1999) raportoi myös 18:1ω9:n olevan maaekosysteemeistä peräisin olevan detrituksen biomarkkeri. Maakasvien lehdet sisältävät SAFA:ja, varsinkin hyvin pitkähiiliketjuisia (>22 hiilen) SAFA:ja (Bec et al. 2010; Brett et al. 2009; Taipale et al. 2015). Sestonin rasvahapoista yleisimpiä ovat usein SAFA:t 16:0 ja 18:0, ja pienemmässä määrin MUFA:t ja PUFA:t (Tise- lius et al. 2012). Sestonin rasvahappokoostumus korreloi kuitenkin voimakkaasti sen levä-

(9)

6

koostumuksen mukaan (Gladyshev et al. 2009b; Honeyfield & Maloney 2015). Bec et al.

(2010) havaitsivat kuitenkin, että myös bakteereilla voi olla vaikutus sestonin rasvahappokoostumukseen. Muller-Navarra et al. (2004) löysivät sestonin PUFA- osuuden ja vesistön fosforipitoisuuden välillä voimakkaan negatiivisen korrelaation.

Selkärangattomien kehitysvaiheella on vaikutus niiden rasvahappokoostumukseen. Cak- mak et al. 2007 mukaan Lertha sheppardi (Neuroptera: Nemopteridae) munilla oli korkeammat pitoisuudet 16:1ω-, 18:0 ja 18:3ω3 rasvahappoja, kuin koteloilla ja kolmannen kehitys- vaiheen yksilöillä. Aikuisilla (varsinkin naarailla) 16:1ω- rasvahappojen osuus lisääntyi muihin kehitysvaiheisiin verrattuna, ja aikuisilla oli myös muita kehitysvaiheita suuremmat osuudet 18:1ω- rasvahappoja. Erilaiset sukupolvien pituudet ja elinkiertojen väliset ajalliset vaihtelut johtavat muutoksiin tarpeellisten rasvahappojen määrissä (Smyntek et al. 2008). Rasva- happokoostumuksien muutosten arvellaan liittyvän energia- ja hiilivarastojen optimoimiseen eri kehitysvaiheissa. Ennen muodonmuutosta hyönteisten toukat saattavat hyötyä enemmän SAFA:ista ja MUFA:ista energianlähteenä, kunhan PUFA- tasot pysyvät riittävinä (Hill et al.

2011).

Pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa esiintyy vaihtelua vuodenaikojen mukaan. Esi- merkiksi Sushchik et al. (2006) havaitsivat muutoksia katkojen rasvahappokoostumuksissa vuodenajan mukaan. Vedessä talvehtivilla hyönteistoukilla saattaa olla korkeammat PUFA- pitoisuudet, kuin muilla vedessä elävillä selkärangattomilla (Goedkoop et al. 2000). Vaihto- lämpöiset eliöt lisäävätkin yleensä PUFA:jen määrää kylmemmissä olosuhteissa, jotta solukalvojen toiminta säilyy normaalina (Guschina & Harwood 2009; Masclaux et al. 2009). Ra- vintokohteiden esiintymistiheyksien ja rasvahappokoostumuksien vaihtelut vuodenaikojen mukaan ovat myös suuri vaikuttaja pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin. Esim. leväkanto- jen rasvahappokoostumukset ja yksilömäärät vaihtelevat suuresti vuodenaikojen mukaan, mi- kä puolestaan vaikuttaa perifytonin rasvahappokoostumukseen (Honeyfield & Maloney 2015).

Pohjaeläimillä on erilaiset kyvyt PUFA:jen biosynteesiin (Sushchik et al. 2003). Harvat selkärangattomiin kuuluvat kuluttajat pystyvät pitämään tarvittavat PUFA- tasot yllä pelkän biosynteesin avulla, mutta poikkeuksiakin löytyy. Esim. surviaissääsken toukat pystyvät syntetisoimaan ARA:aa ja EPA:aa ravintonsa LIN:stä ja ALA:sta tarpeeksi tehokkaasti ylläpi- tääkseen normaalia kasvua ja kehitystä (Goedkoop et al. 2007). Caenorhabditis elegans- suk- kulamadon on havaittu omaavan erityinen kyky muuntaa 18:1ω9 LIN:ksi ja ALA:ksi, ja niistä eteenpäin ARA:ksi ja EPA:ksi (Wallis et al. 2002). Vesiperhosten toukilla on puolestaan havaittu olevan hyvin rajallinen kyky syntetisoida 22- hiilisiä PUFA:ia 18- hiilisistä PUFA:ista

(10)

7

(Torres-Ruiz et al. 2010). PUFA- biosynteesi ω-3- ja ω-6- rasvahapoille eläimillä on esitetty Kuvassa 1.

Kuva 1: ω-3- ja ω-6- rasvahappojen biosynteesi eläimillä. Muokattu Hixson et al. (2015) mukaan.

3 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET JA HYPOTEESIT

Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena on tutkia erilaisten habitaattityyppien vaikutuksia pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin. Järvityypeistä vertailun kohteena olivat humusjärvet ja vähähumuksiset järvet. Lisäksi vertailin kahden eri elinympäristön (kasvi- ja kivikkoranta)

(11)

8

vaikutuksia pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin. Tutkimushypoteeseina olivat: 1: Pohja- eläimet eroavat toisistaan rasvahappokoostumuksensa perusteella. 2: Järvi- ja habitaattityypil- lä on vaikutus pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin. 3: Humusjärvien pohjaeläimissä on pienemmät EPA- ja DHA- osuudet kokonaisrasvahappojen määrästä vähähumuksisiin järviin verrattuna.

4 AINEISTOT JA MENETELMÄT

Pro gradu- tutkielmani aineisto kerättiin heinä- syyskuussa 2013. Kirjoittaja on vastannut pro gradu -tutkielmassaan pohjaeläinaineiston lopullisesta tunnistamisesta ja käsittelystä, labora- toriotyöstä ja tilastollisista analyyseistä.

4.1 Tutkimusjärvet

Pro gradu- tutkielmaani kerättiin pohjaeläinnäytteitä kymmenestä eri Pohjois-Karjalan järves- tä. Osa järvistä oli niukka/keskiravinteikkaita ja vähähumuksisia (oligo-mesotrofisia), ja osa humuspitoisia (dystrofisia). Järvet ja niiden ominaisuudet on lueteltu Taulukossa 1.

Taulukko 1: Tutkimusjärvet, niiden sijainti (pituusaste, Pit ja leveysaste, Lev), pinta-ala, suurin syvyys sekä klorofylli a:n (Kla), typen (N), fosforin (P) ja liuenneen orgaanisen hiilen (DOC) konsentraatioiden keskiarvot (pienin – suurin konsentraatio). Järvien järvityyppi on myös mainittu niiden ravinteikkuuden/humuksisuuden mukaan. Muokattu Taipale et al.

(2016) mukaan.

(12)

9 4.2 Pohjaeläinnäytteiden hankinta ja käsittely

Pohjaeläinnäytteet kerättiin kaikista kymmenestä tutkimusjärvestä. Jokaisesta järvestä kerät- tiin pohjaeläinnäytteet molemmista habitaattityypeistä (kasvi- ja kivikkoranta, Kuvat 2a ja 2b). Näytteenottopaikkojen koordinaatit löytyvät Liitteestä 1. Pohjaeläinnäytteiden hankinta suoritettiin heinä- syyskuussa 2013. Näytteenottomenetelmänä käytettiin potkuhaavilla suori- tettua keräämistä. Pohjaeläinnäytteet seulottiin 0,5mm haavin läpi ja siirrettiin ämpäreihin, joita pidettiin kylmiössä korkeintaan yhdestä kahteen päivää. Ämpäreistä pohjaeläimet siirrettiin alustavaa tunnistamista varten valkoisille alustoille, joista ne poimittiin Eppendorf- putkiin. Putkia säilytettiin pakastimessa (-18 ^oC) pohjaeläinten tarkempaan tunnistamiseen asti.

Kuva 2a (vasemmalla): Pohjaeläinnäytteiden ottoa kasvirannalla. Kuva 2b (oikealla): Pohja- eläinnäytteiden ottoa kivikkorannalla. Pohjaeläinnäytteet kerättiin potkuhaavia käyttämällä.

Tunnistamista varten pohjaeläinnäytteet sulatettiin, ja ne puhdistettiin nopeasti MilliQ- vedessä. Näytteiden sisältämät pohjaeläimet tunnistettiin pääosin heimotasolle. Pohjaeläimiä kerättiin kylmäkuivaamista varten 1,5 ml:n eppendorf- putkiin. Putkien suuaukot suljettiin kylmäkuivaamista varten parafilmillä. Parafilmiin tehtiin pieniä reikiä veden haihtumisen mahdollistamiseksi. Kylmäkuivaajana toimi ALPHA 1-4 LDplus (Christ). Kylmäkuivausoh- jelma oli seuraava: Pääkuivaaminen 24 tuntia -31 ^oC, 0,34 mbar ja lopuksi yksi tunti -42 ^oC, 0,10 mbar.

(13)

10 4.3 Lipidiuutot

Lipidiuutot aloitettiin polttamalla analyysiputkia (Kimax) 2 tuntia 450 ^oC:ssa. Sen jälkeen putket pestiin pienellä määrällä kloroformimetanolia (2:1 tilavuuteen). Kylmäkuivatut pohja- eläinnäytteet punnittiin (1-2 mg) ja lisättiin putkiin.. Sen jälkeen putkiin lisättiin lipidien uut- tamiseksi 2 ml kloroformia, 1 ml metanolia ja 0,75 ml MilliQ-vettä. Lisäksi putkiin lisättiin sisäiseksi standardiksi rasvahapon 21.0 (heneicosanoate) metyyliesteriä. Sisäinen standardi valmistettiin liuottamalla 0,97 mg rasvahapon 21.0 metyyliesteriä kloroformiin, ja sitä lisättiin jokaiseen näytteeseen 77 μl. Putket suljettiin typpivirran alla ja sen jälkeen putkien sisältöä hajotettiin ultraäänihauteessa 10 minuuttia. Ultraäänihauteen jälkeen putket sekoitettiin ja laitettiin sentrifugiin 5 minuutiksi 1500 rpm.

Sentrifugoinnin jälkeen putkista siirrettiin alempi lipidejä sisältävä kloroformifaasi uuteen analyysiputkeen lasisen pasteurpipetin avulla. Uutto toistettiin lisäämällä ylempää faasia sisäl- täviin putkiin 2 ml kloroformia. Sen jälkeen putket suljettiin typpivirran alla, sekoitettiin ja sentrifugoitiin edellisen mukaisesti. Sentrifugoinnin jälkeen uusi alafaasi yhdistettiin ensim- mäisestä sentrifugoinnista saatuun alafaasiin. Kerätyt alafaasit haihdutettiin typpivirran ja lämpöblokin (35 ^oC) avulla.

Kaasukromatografia varten rasvahapot muutettiin metyyliestereiksi (fatty acid methyl esters, FAMEs) happokatalysoidun transesterifikaatioreaktion avulla (Christie 1993). Heti haih- dutuksen jälkeen putkiin lisättiin 1 ml heksaania ja 2 ml 1% rikkihappoa metanolissa. Tämän jälkeen putket suljettiin typpivirran alla, ja ne jätettiin inkuboitumaan 90 minuutiksi 90 ^oC.

Inkuboitumisen jälkeen putkiin lisättiin 1,5 ml MilliQ-vettä ja 3 ml heksaania. Tämän jäl- keen putkia sekoitettiin ja sentrifugoitiin 2 minuuttia 1500 rpm. Sentrifugoinnin jälkeen ylempi rasvahappojen metyyliestereitä sisältävä faasi siirrettiin uuteen analyysiputkeen lasisen pasteurpipetin avulla. Uutto toistettiin lisäämällä alempaa faasia sisältäviin putkiin 3 ml heksaania. Sen jälkeen putket sekoitettiin ja sentrifugoitiin edellisen mukaisesti. Sentrifugoin- nin jälkeen uusi yläfaasi yhdistettiin ensimmäisestä sentrifugoinnista saatuun yläfaasiin.

Kerätyt yläfaasit haihdutettiin typpivirran ja lämpöblokin (35 ôC) avulla. Putkiin lisättiin sen jälkeen 300 µl heksaania. Heksaania pipetoitiin putkessa pipetin avulla edes takaisin pari kertaa, jonka jälkeen se siirrettiin GC-putkeen. Sama toistettiin uudestaan. GC-putkia säilytet- tiin -20 ôC:ssa. Ennen kaasukromatografilla ajamista heksaani haihdutettiin GC-putkista typpivirran ja lämpöblokin (35 ôC) avulla. Sen jälkeen GC-putkiin lisättiin ajoa varten 500 µl heksaania.

(14)

11 4.4 Kaasukromatografia ja massaspektrometria

FAME:t analysoitiin kaasukromatografin ja siihen liitetyn massaspektrometrin (Agilent 6890N ja Agilent 5973N) avulla. Kolonnina käytettiin Agilent DB-23:a (30m x 0,25mm x 0,25µm). Heliumia käytettiin kantajakaasuna, ja sen keskimääräinen virtausnopeus oli 45 cm/s. Lämpötilaohjelma oli seuraava: uunin lämpötila oli aluksi 50 ôC yhden minuutin ajan, jonka jälkeen lämpötilaa nostettiin 15 ôC minuutissa 150 ôC asti. Sen jälkeen lämpötilaa nostettiin 1,5 ôC minuutissa 190 ôC asti, mitä seurasi lämpötilan nostaminen 2 ôC minuutissa 210

oC asti. Tämä lämpötila pidettiin yllä 15 minuutin ajan. Kokonaisaika näytteen ajamiseen oli 59,33 minuuttia.

Sisäisenä standardina käytettiin rasvahapon 21:0 (heneicosanoate) metyyliesteriä (Nu- Check Prep, Inc.) ja massaspektrometrin vasteen kalibrointiin ja rasvahappojen tunnistamiseen käytettiin hyödyksi GLC Reference standard 566 C:tä (Nu-Check Prep, Inc.).

Näytteiden sisältämät rasvahapot tunnistettiin massaspektrien ja retentioaikojen avulla. Da- tan käsittelyyn käytettiin ChemStation- ohjelmaa.

4.5 Tilastolliset menetelmät

Epämetristä moniuloitteista pisteytystä (non-metric multidimensional scaling, MDS) käytet- tiin visualisoimaan pohjaeläinten rasvahappokoostumuksien samankaltaisuuksia eri faktoreiden väleillä. Faktoreita oli yhteensä neljä: laji (taksoni), järvi, järvityyppi (humusjärvi ja vä- hähumuksinen järvi) ja habitaattityyppi (kasviranta ja kivikkoranta). MDS- oordinaatio perus- tui Euklidiinisiin etäisyyksiin. Stressiarvoja käytettiin kuvaamaan sitä, kuinka hyvin oordinaatio kuvasi alkuperäistä aineistoa. Mitä pienempi stressiarvo, sitä paremmin aineisto sopii oor- dinaatioon. Stressiarvot, jotka ovat < 0,2 ovat hyväksyttäviä, kun taas > 0,2 olevat stressiarvot ovat käytännössä satunnaisia oordinaatioita (Clarke 1993).

PERMANOVA:aa (permutational multivariate analysis of variance; Anderson et al. 2008) ja SIMPER:iä (Similarity Percentages - species contributions) käytettiin testaamaan faktoreiden välisiä eroja pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa. PERMANOVA- analyysien mer- kitsevyys määritettiin käyttämällä raaka-aineiston rajoittamatonta permutointia (9999 permutointia) ja tyypin III neliösummaa (Anderson et al. 2008). MDS-, PERMANOVA- ja SIM- PER- analyysit tehtiin PRIMER 6 & PERMANOVA +- ohjelmalla.

(15)

12

Muina tilastollisina analyyseinä käytettiin Kolmogorov-Smirnov-testiä, t-testiä, Mann- Whitney U-testiä, Kruskal-Wallis-testiä, yksisuuntaista varianssianalyysiä (one-way analysis of variance, ANOVA) ja Tukeyn PostHoc-testiä. Nämä analyysit suoritettiin IBM SPSS Sta- tistics 23- ohjelmalla.

5 TULOKSET

5.1 Pohjaeläimet

Analyyseihin valittiin pääosin sellaiset pohjaeläintaksonit, jotka esiintyivät mahdollisimman monessa järvi- ja habitaattityypissä. Yhteensä taksoneita oli viisi: vesisiira (Asellus aquati- cus), vesipunkit (Hydracarina), keijukorennot (Zygoptera: Lestidae), päivänkorennot (Ephe- meroptera: Heptageniidae) sekä katkat (Amphipoda: Gammaridae), joita otettiin mukaan muutama.

5.2 Rasvahappokoostumukset

Pohjaeläinnäytteistä löytyi yhteensä 61 erilaista rasvahappoa. Näistä rasvahapoista ne, joita löytyi vähintään kymmenestä näytteestä, on esitelty Taulukossa 2. Yleisimmät pohjaeläin- näytteiden rasvahapot runsaussuhteensa mukaan olivat 16:0, 16:1ω7 ja 18:1ω9 (keskimäärin 20,0%, 16,3% ja 13,3% kokonaisrasvahappomäärästä).

(16)

13

Taulukko 2: Pohjaeläinten keskimääräiset rasvahappo-osuudet (Mean) ja niiden keskihajonnat (SD) prosenttiosuuksina kokonaisrasvahappomäärästä, sekä pohjaeläinten ω3/ω6- rasvahappojen ja DHA/ARA- suhteet. Vain ne rasvahapot, jotka esiintyivät vähintään kymmenessä näytteessä, on listattu. N kuvaa kunkin pohjaeläintaksonin näytteiden lukumäärää.

(17)

14 Taulukko 2 (jatkoa).

*Tunnistamaton PUFA.

(18)

15

Tässä pro gradu -tutkielmassa eri faktoreiden vaikutuksia pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin vertailtiin pääosin rasvahapporyhmien (SAFA, MUFA ja PUFA) sekä ω3/ω6- rasvahappojen ja DHA/ARA- suhteen mukaan. Lisäksi järvityypin vaikutuksia vertailtiin myös muutamien yksittäisten PUFA:jen mukaan (ALA, SDA, ARA, EPA, DHA).

5.2.1 Pohjaeläinten väliset erot rasvahappokoostumuksissa

Pohjaeläintaksonien välillä oli tilastollisesti merkitsevä ero niiden rasvahappokoostumuksissa eri rasvahapporyhmien ja –suhteiden välillä (Taulukko 3). Pohjaeläintaksonien rasvahappopi- toisuudet (µg/mg kuivapainosta) on esitetty Liitteessä 2. Pohjaeläimen kuuluminen tiettyyn taksoniin selitti suurimman osan sen rasvahappokoostumuksesta (n. 52%, PERMANOVA).

Kuvassa 3 on MDS oordinaatio eri pohjaeläintaksonien rasvahappokoostumuksista.

Taulukko 3: Kruskall Wallis- testien tulokset pohjaeläintaksonien, järvien, järvityyppien (hu- musjärvet ja vähähumuksiset järvet) ja habitaattityyppien (kasviranta ja kivikkoranta) välisistä vertailuista.

(19)

16

Kuva 3: MDS (Multidimensional scaling) oordinaatio Hydracarina:n (N=17), Lestidae:n (N=20), Asellus aquaticus:n (N=27), Heptageniidae:n (N=16) ja Gammaridae:n (N=5) rasvahappokoostumuksista. Rasvahapot, jotka korreloivat vahvasti (Pearsonin r> 0,6) jommankumman akselin kanssa, on havainnollistettu vektoreilla. Stressiarvo kaksiuloitteiselle kuvaajalle oli 0,14.

Vesipunkit ja päivänkorennon toukat sisälsivät suuret määrät SAFA:ja, kun taas katkat ja keijukorennon toukat sisälsivät suuret määrät PUFA:ia. Huomattavaa oli myös vesisiirojen suuri MUFA- osuus (Taulukko 4). Keijukorennon toukien ja vesisiirojen välillä oli suurimmat erot rasvahappokoostumuksissa SIMPER:n mukaan (keskimääräinen etäisyyden neliö 718,24) kun taas PERMANOVA:n mukaan suurimmat erot olisivat olleet vesipunkkien ja vesisiirojen rasvahappokoostumuksien välillä (keskimääräinen etäisyys 25,486; p = 0,0001; t = 4,1824).

Katkojen ja keijukorennon toukkien EPA- osuudet olivat tilastollisesti merkitsevästi korkeammat muihin pohjaeläintaksoneihin verrattuna (Tukey PostHoc p < 0,0005 kaikkiin muihin verrattuna), ja katkat sisälsivät myös eniten DHA:ta (Taulukko 2). Katkoilla ja keijukorennon toukilla oli korkeimmat ω-3/ω-6 rasvahappojen suhteet. Katkat erosivat selkeästi muista poh- jaeläimistä DHA/ARA- suhteeltaan (Taulukko 4).

(20)

17

Taulukko 4: Pohjaeläintaksonien ω-3/ω-6- suhde, DHA/ARA- suhde sekä SAFA-, MUFA- ja PUFA- osuudet prosentteina kokonaisrasvahappomäärästä.

5.2.2 Järvien ja järvityyppien väliset erot pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa

Järvien välillä oli merkitseviä eroja pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa (Taulukko 3).

Suurimmat erot järvien väleillä löytyivät SIMPER:n mukaan Harkkojärven ja Nuorajärven välillä (keskimääräinen etäisyyden neliö 720,60). PERMANOVA ei kuitenkaan löytänyt mer- kitsevää eroa näiden kahden järven välillä (p = 0,6679; t = 0,64464). Järvien välillä löytyi merkitsevät erot w3/w6- rasvahappojen ja DHA/ARA- osuuksien välillä (ANOVA, p-arvot 0,002 ja 0,001; F9,84 = 3,207 ja F9,84 = 3,721). Kuorinka erosi merkitsevästi Pyhäjärveä lukuun ottamatta kaikista muista tutkimusjärvistä DHA/ARA- osuuksien mukaan (Tykey PostHoc p

≤ 0,022 kaikkiin muihin verrattuna). Yksittäisten PUFA:jen kohdalla järvien välillä löytyi tilastollisesti merkitsevät erot ALA- ja SDA- osuuksista (ALA: ANOVA p = 0,006; F9,84 = 2,844. SDA: Kruskal Wallis p = 0,005; χ² = 2,764; df 9).

Vähähumuksisten järvien ja humusjärvien välillä oli tilastollisesti merkitsevä ero pohja- eläinten rasvahappokoostumuksissa SAFA:ja lukuun ottamatta (Taulukko 3, Kuvat 4 ja 5).

Kuvassa 4 on MDS oordinaatio vähähumuksisten järvien ja humusjärvien rasvahappokoostumuksista. Suurimmat erot kirkasvetisten ja humuspitoisten järvien välillä löytyivät SIMPER:n mukaan rasvahappojen 16:1ω7, 18:0 ja EPA välillä (keskimääräiset etäisyyksien neliöt 236, 72 ja 54,2). Yksittäisten pohjaeläintaksonien kohdalla löytyi tilastollisesti merkitsevä ero vesisiirojen MUFA- ja PUFA- osuuksien välillä, sekä keijukorennon toukkien MUFA- osuuksien välillä (Asellus aquaticus: T-testi: p-arvot < 0,0005 molemmissa, df 25. Lestidae: T-testi: p

= 0,018; df 18). Katkojen kohdalla ei voitu tehdä vertailua eri järvityyppien välillä, koska niitä löytyi vain vähähumuksisista järvistä.

(21)

18

Kuva 4: MDS (Multidimensional scaling) oordinaatio pohjaeläinnäytteiden rasvahappokoostumuksista järvityypin mukaan. Vähähumuksisten järvien näytteiden N = 36 ja humusjärvien näytteiden N = 49. Rasvahapot, jotka korreloivat vahvasti (Pearsonin r > 0,6) jommankumman akselin kanssa, on havainnollistettu vektoreilla. Stressiarvo kaksiuloitteiselle kuvaajalle oli 0,14. H = humusjärvi. K = vähähumuksinen järvi.

Yksittäisten PUFA:jen kohdalla löytyi tilastollisesti merkitsevät erot kaikkien muiden paitsi ARA- osuuksien kohdalla eri järvityyppien välillä (Taulukko 5). Vähähumuksisissa järvissä oli ARA- osuuksia lukuun ottamatta korkeammat yksittäisten PUFA:jen osuudet kokonaisras- vahappomäärästä humusjärviin verrattuna (Taulukko 5, Kuva 6).

(22)

19

Kuva 5: Rasvahapporyhmien prosenttiosuudet kokonaisrasvahappomäärästä humusjärvien ja vähähumuksisten järvien välillä. H- kirjain rasvahapporyhmän perässä tarkoittaa humusjärviä ja K- kirjain tarkoittaa vähähumuksisia järviä. Y- akselilla on rasvahapporyhmien prosenttiosuus kokonaisrasvahappomäärästä. Laatikot kuvaavat rasvahapporyhmien osuuksien ylä- ja alakvartiileja ja laatikoiden sisällä olevat vaakaviivat osuuksien mediaaneja. Viikset kuvaavat pienimmän ja suurimman osuuden väliä, jotka ovat < 1,5 kertaa laatikon korkeuden (yläkvar- taali – alakvartaali) etäisyydellä joko sen ylä- tai alareunasta. Piste kuvaa näytettä, jonka osuus on yli 1,5 kertaa laatikon korkeuden etäisyydellä joko sen ylä- tai alareunasta (outlier).

Taulukko 5: Mann-Whitney U- testin tulokset yksittäisten PUFA:jen (ALA, SDA, ARA, EPA ja DHA) osuuksista humusjärvien ja vähähumuksisten järvien välillä.

(23)

20

Kuva 6: Yksittäisten PUFA:jen (ALA, SDA, ARA, EPA ja DHA) prosenttiosuudet humusjär- vissä ja vähähumuksisissa järvissä. Y- akselilla on rasvahappojen prosenttiosuus kokonaisras- vahappomäärästä. Laatikot kuvaavat rasvahappojen osuuksien ylä- ja alakvartiileja ja laatikoiden sisällä olevat vaakaviivat osuuksien mediaaneja. Viikset kuvaavat pienimmän ja suurimman osuuden väliä, jotka ovat < 1,5 kertaa laatikon korkeuden (yläkvartaali – alakvartaali) etäisyydellä joko sen ylä- tai alareunasta. Piste kuvaa näytettä, jonka osuus on yli 1,5 kertaa laatikon korkeuden etäisyydellä joko sen ylä- tai alareunasta (outlier). Asteriski kuvaa näytet- tä, jonka osuus on yli kolme kertaa laatikon korkeuden etäisyydellä joko sen ylä- tai alareunasta (extreme).

5.2.3 Habitaattityyppien väliset erot pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa

Habitaattityypien välillä ei ollut merkitsevää eroa pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa (Taulukko 3). ANOVA löysi kuitenkin tilastollisesti merkitsevän eron DHA/ARA- osuuksien suhteesta (p = 0,011; F1,84 = 6,749). Katkojen kohdalla ei voitu tehdä vertailua eri habitaattityyppien välillä, koska näytteiden kokonaismäärä oli pieni (N = 4) ja kasvihabitaatista löytyi

(24)

21

vain yksi näyte. Myöskään keijukorennon toukkien kohdalla ei voitu tehdä vertailua eri habitaattityyppien välillä, koska kaikki yksilöt löytyivät kasvihabitaatista.

6 TULOSTEN TARKASTELU

Tutkimukseen valitut pohjaeläintaksonit kuuluvat erilaisiin kiltoihin ravinnonhankintatapojensa ja ravintonsa puolesta. Päivänkorentojen toukat ovat kerääjiä/kaapijoita, jotka keräävät pinnoilta perifytonia ravinnokseen. Keijukorentojen toukat ovat muiden sudenkorentojen toukkien tapaan petoja, jotka saalistavat ravinnokseen muita eläimiä (Cummins 1973). Ve- sisiirat ovat pilkkojia/laiduntajia, jotka käyttävät ravinnokseen maaekosysteemeistä peräisin tulevaa detritusta ja pinnoilla kasvavia leviä (Moog 2002). Katkat on usein luokiteltu pilkko- jiksi, mutta ne voivat olla myös detrituksensyöjiä, kasvinsyöjiä tai petoja. Niiden on myös havaittu toteuttavan kannibalismia (Dick 1995). Vesipunkit ovat hyvin monimuotoinen ryh- mä, (Sabatino et al. 2000), ja tutkimukset niiden rasvahappokoostumuksista ovat hyvin puut- teelliset.

Muiden julkaisemissa aiemmissa tutkimuksissa on havaittu, että vuodenajalla on vaikutusta pohjaeläinten rasvahappokoostumukseen. Lau et al. (2013) havaitsivat, että vesisiiroilla oli merkitsevästi isommat ω-3- rasvahappojen konsentraatiot keväällä, verrattuna syksyyn tai kesään. Vuodenaikaiset lämpötilojen vaihtelut ovat yksi vaikuttava tekijä pohjaeläinten rasvahappokoostumuksien ajoittaiseen vaihteluun. Gladyshev et al. (2016) huomasivat, että lämpi- mämmissä joenosissa elävät pohjaeläimet sisälsivät vähemmän pitkähiiliketjuisia PUFA:ia, kuin kylmemmissä joenosissa elävät. Myös kalojen on huomattu sisältävän vähemmän tyy- dyttymättömiä rasvahappoja, kun niitä on kasvatettu lämpimämmissä olosuhteissa (Glemet et al. 1997). McMeans et al. (2015) huomasivat, että vesikirppujen ja hankajalkaisten EPA- osuudet kasvoivat lämpötilan laskiessa, ja päinvastoin. Lisäksi Gladyshev et al. (2009a) spekuloivat, että ilmaston lämpeneminen tulee ylipäänsä vähentämään PUFA:jen tuotantoa ve- siekosysteemeissä.

Tutkimusten mukaan yleisimmät SAFA:t eri pohjaeläinaineistojen mukaan ovat 16.0, 18.0 ja 14.0. Vastaavasti yleisimmät MUFA:t ovat 16:1ω7, 16:1ω9 ja 18:1ω9, ja yleisimmät PU- FA:t ovat EPA, ALA, LIN ja ARA (Guo et al. 2016). Oma aineistoni tukee näitä tuloksia (Taulukko 2). Lau et al. (2012) raportoivat vesisiirojen ω-3/ω-6- rasvahappojen suhteeksi 0,8.

Lisäksi he raportoivat vesisiirojen SAFA-, MUFA-, ja PUFA- osuudet kokonaisrasvahappo- määristä (23.3 ± 0.5%; 33.6 ± 0.8% ja 24.2 ± 1.4%). Vaikka omissa tuloksissani MUFA-

(25)

22

osuus on suurempi (47,79 ± 8,63% kokonaisrasvahappomäärästä), rasvahapporyhmien väliset runsaussuhteet ovat samankaltaisia (Taulukko 4). Myös Dahl (2006) mukaan vesisiirojen ω- 3/ω-6- rasvahappojen suhde oli 0,8 ja DHA/ARA- suhde oli 0,3. Omassa aineistossani vesisiirojen ω-3/ω-6- rasvahappojen suhde oli 0,89 ja DHA/ARA- suhde oli 0,11. Lau et al. (2013) mukaan vesisiirojen ω-3/ω-6- rasvahappojen suhde on yhteydessä järven ravinteisuuteen. Re- hevämmissä järvissä olevilla vesisiiroilla oli pienemmät ω-3/ω-6 rasvahappojen suhteet kuin vähäravinteisemmissa järvissä olevilla. Myös EPA:n suhde kokonaisrasvahappomäärään ja EPA/ω-3- rasvahappojen suhde olivat pienemmät ravinteikkaammissa järvissä. Tämän on arveltu johtuvan piilevien määrän noususta rehevimmissä järvissä. Lisäksi on huomattu, että EPA:n ja DHA:n suhde sestonin kokonaishiilimäärään on kääntäen verrannollinen vesistön fosforikonsentraatioon (Muller-Navarra et al. 2004). Lau et al. (2012) osoittivat, että vesisiirat sisälsivät paljon maaperän detrituksen (18:1ω9 ja 18:2ω6), bakteerien (18:1ω7) ja piilevien (16:1ω7) biomarkkerirasvahappoja. Omankin aineistoni vesisiiroissa nämä rasvahapot olivat yleisiä (Taulukko 2). Myös heidän raportoimansa vesisiirojen EPA- osuus kokonaisrasvahap- pomäärästä on sopusoinnussa omien tulosteni kanssa (4,2 ± 0,4%). Vähähumuksisten järvien vesisiiroilla erilaiset PUFA:t olivat tyypillisiä rasvahappoja, kun taas humusjärvien vesisiiroilla rasvahappo 16:1ω7 oli tyypillinen (Pearsonin r > 0,6; Kuva 7).

Tutkimuksessa käytetyllä taksonitason tarkkuudella saattaa olla vaikutusta tuloksiin, jos taksonit jakautuvat ravinnonhankintatavoiltaan erilaisiin sukuihin ja/tai lajeihin. Lau et al.

(2012) mukaan pelkkä tiettyyn lajiin kuuluminen selittää yli 70% pohjaeläinten rasvahappokoostumuksesta. Ensimmäisen asteen kuluttajilla eroavaisuuksia rasvahappokoostumuksissa on havaittavissa vasta luokkatason yläpuolella, kun taas korkeamman asteen kuluttajilla (pe- doilla) erot tulevat selkeämmiksi jo luokkatasoa alemmilla taksoneilla. Myös Sushchik et al.

(2003) tulivat siihen johtopäätökseen, että heidän tutkimansa pohjaeläintaksonit erosivat vain vähän PUFA- koostumuksiltaan. Mutta he korostivat myös eroavaisuuksia varsinkin 20- ja 22- hiilisten PUFA:jen pitoisuuksissa, koska ne saattavat kertoa eri taksonien kyvyistä biosyn- tetisoida pidempiketjuisia PUFA:ia ravinnon mukana saatavista 18- hiilisistä PUFA:ista.

(26)

23

Kuva 7: MDS (Multidimensional scaling) oordinaatio vesisiirojen rasvahappokoostumuksista järvityypin mukaan. Vähähumuksisten järvien näytteiden N =11 ja humusjärvien näytteiden N

= 16. Rasvahapot, jotka korreloivat vahvasti (Pearsonin r > 0,6) jommankumman akselin kanssa, on havainnollistettu vektoreilla. Stressiarvo kaksiuloitteiselle kuvaajalle oli 0,02. H = humusjärvi. K = vähähumuksinen järvi.

Ravintokohteilla voi kuitenkin olla vaikutus eri pohjaeläinryhmien välisiin rasvahappokoostumuksiin. Goedkoop et al. (2000) löysivät merkitseviä eroja tutkimiensa pohjaeläinten rasvahappokoostumuksien välillä, jotka juontuivat erilaisista ravintokohteista. Eroavaisuudet liittyivät piilevien 16:1ω7 ja bakteerien i17.0 biomarkkerirasvahappoihin. Vesikirpuilla mata- lat ω-3/ω-6- rasvahappojen pitoisuudet on liitetty maaekosysteemeistä peräisin oleviin ravin- tokohteisin (esim. kasvien lehdet) (Taipale et al. 2015).

Habitaattityypien välillä ei havaittu olevan tilastollisesti merkitseviä eroja pohjaeläinten rasvahappokoostumuksissa. Ainoa tilastollisesti merkitsevä ero löytyi DHA/ARA- osuuksista.

Tämä selittynee sillä, että suurin osa katkoista (neljä näytettä viidestä) löytyi kasvihabitaateis- ta. Katkat sisälsivät suuret määrät DHA:ta muihin pohjaeläintaksoneihin verrattuna, joten niillä oli suuri vaikutus habitaattityyppien väliseen eroon DHA/ARA- suhteissa. Yksittäisten PUFA:jen kohdalta löytyi eroja humusjärvien ja vähähumuksisten järvien väliltä (Kuva 6).

Selkeimmät eroavaisuudet löytyivät humusjärvien ja vähähumuksisien järvien vesisiirojen väliltä; ARA- osuudet olivat ainoat tilastollisesti merkityksettömät yksittäisten PUFA:jen

(27)

24

osuudet (t-testi, p = 0,056; F = 0,167; df 25). Vähähumuksisilla järvillä oli pääosin korkeammat yksittäisten PUFA:jen osuudet kokonaisrasvahappomäärästä, kuin humusjärvillä. Humus- järvissä maaekosysteemeistä peräisin olevilla orgaanisilla partikkeleilla on suurempi vaikutus sestonin rasvahappokoostumukseen, kuin vähähumuksisissa järvissä (Brett et al. 2012), mikä vaikuttaa myös ravintoketjussa ylempänä olevien eliöiden rasvahappokoostumuksiin.

Guo et al. (2016) mukaan kaikki vesiselkärangattomat sisältävät pii- ja viherlevien sekä syanobakteerien rasvahappobiomarkkereita. Lisäksi myös bakteerien ja sienien rasvahappobiomarkkereita esiintyy suuremmissa määrin ainakin päivänkorennoilla ja katkoilla. Kaikki tutkimani pohjaeläintaksonit keijukorennon toukkia lukuun ottamatta sisälsivät suuret määrät 16:1ω7:ää, joten piilevät, ja mahdollisesti bakteeritkin, ovat sisältyneet niiden ravintokohteisiin. Lisäksi pohjaeläinnäytteistä löytyi suhteellisen paljon 18:1ω7:ää, joka on bakteeripitois- ten ravintokohteiden biomarkkeri (Navarrete et al. 2000). Kaikista tutkimistani pohjaeläintak- soneista löytyi lisäksi pieniä määriä rasvahappoja 16:2ω4 ja 16:3ω4, jotka ovat piilevien biomarkkerirasvahappoja (Taipale et al. 2013). Lisäksi Volk & Kiffney (2012) havaitsivat suurta yhtäläisyyttä perifytonin ja päivänkorennon toukkien rasvahappokoostumuksien välillä. Lau et al. (2012) mukaan päivänkorennon toukissa oli runsaasti 16:1ω7:ää, mikä näkyy myös omissa tuloksissani (Taulukko 2). Huomattava osuus niiden rasvahapoista sisälsi myös 18:1ω7:ää (13,5% kokonaisrasvahappomäärästä), joten bakteerien luulisi sisältyvän niiden ravintokohteisiin, joko suoraan tai epäsuorasti perifytonin kautta. Ensimmäisen asteen kuluttajilla ruokakohteen sisältämät rasvahapot näyttäisivätkin vaikuttavan suuresti niiden rasvahappokoostumuksiin, mikä on havaittavissa myös omissa tuloksissani. Esim. vesisiirojen kohdalla näkyy suuri vaihtelu humusjärvien ja vähähumuksisten järvien välillä. Todennäköi- sin syy eroavaisuuksiin on mahdolliset erot ravinnon koostumuksessa eri järvityyppien välillä.

Bloor (2010) mukaan vesisiirat suosivat ravintonaan sienien ja bakteerien ym. hajottamia leh- tiä, joten muutokset näiden hajottajien lajistokoostumuksissa tai runsaussuhteissa voivat olla yksi vaikuttava osatekijä vesisiirojen rasvahappokoostumuksissa. Marcus et al. (1978) mukaan vesisiirat syövät myös tuoreita kasvien lehtiä, mutta myös niiden pinnalla kasvavia epi- fyyttejä, joko tarkoituksellisesti tai lehtien mukana.

Volk & Kiffney (2012) mukaan Heptageniidae- päivänkorentojen SAFA-, MUFA-, ja PU- FA- osuudet kokonaisrasvahappomäärästä olivat 40,74%, 21,78% ja 37,30%. Lau et al.

(2012) saivat eri Ephemeroptera- lahkon taksoneille vastaavasti osuudet 27-32%, 32-37% ja 20-25%. Omat tulokseni tukevat enemmän Lau et al. (2012) tuloksia (Taulukko 4). Volk &

Kiffney (2012) tutkivat virtavesien pohjaeläintaksoneja, mikä saattaa selittää tulosten eroa-

(28)

25

vuuden. Heidän mukaansa joessa elävien pohjaeläinten rasvahappokoostumukset riippuvat jokien ympäristömuuttujista, kuten ravintokohteista ja eliöyhteisöistä

Petomaisilla keijukorennon toukilla oli korkea EPA- osuus (13,6% kokonaisrasvahappo- määrästä), mikä johtuu suurelta osin niiden ravintokohteista (Bell et al. 1994). Koska tärkei- den fysiologisten toimintojen omaavat rasvahapot otetaan talteen ruoasta, niiden pitoisuudet kasvavat ravintoketjun yläpäässä (Strandberg et al. 2015). Sudenkorennot ovatkin tärkeä ω-3- rasvahappojen lähde maaekosysteemeissä eläville organismeille (Gladyshev et al. 2011; Po- pova et al. 2017). Popova et al. (2017) mukaan sudenkorennot tarjoavat varsinkin linnuille keskitasoisen EPA:n ja DHA:n lähteen. Heidän tutkimuksessaan mukana olleen isokeijuko- rennon (Lestidae: Lestes dryas) EPA- ja DHA- pitoisuudet olivat 2.28 ± 0.05 ja 0.03 ± 0.00 mg/g märkäpainosta. Gladyshev et al. (2011) saivat omassa tutkimuksessaan samankaltaisia tuloksia. Omissa tuloksissani keijukorennon toukkien EPA- ja DHA- pitoisuudet olivat 19,91

± 8,38 ja 0,2 ± 0,1 µg/mg kuivapainosta. Omissa tuloksissani keijukorennon toukkien EPA- ja DHA- pitoisuudet ovat lähes kymmenkertaiset edellä mainittuihin tutkimuksiin verrattuna.

Tämä selittyy kuitenkin kuiva- ja märkäpainon aiheuttamista eroista. Lau et al. (2012) mukaan saalistavat pohjaeläimet ja vesisiirat sisältävät ω-6- rasvahappoja, mm. 20:2ω6 ja 20:3ω6, joita ei ollut heidän muissa taksoneissaan merkitseviä määriä. Omat tulokseni tukevat heidän tuloksiaan (Taulukko 2).

Makhutova et al. (2003) mukaan Gammarus lacustris- katkan rasvahapoista noin kolmas- osa oli kertatyydyttymättömiä ja noin 12% oli monityydyttymättömiä. Omassa aineistossani katkojen rasvahapoista suurempi osuus oli tyydyttymättömiä; noin 40% oli kertatyydyttymät- tömiä ja noin 35% oli monityydyttymättömiä. Katkat erosivat selkeästi muista pohjaeläimistä DHA/ARA- suhteeltaan, mikä selittyy niiden korkealla DHA- pitoisuudella (Taulukko 2, Tau- lukko 4). Makhutova et al. (2011) mukaan monissa tutkimuksissa katkojen ω-3/ω-6- ja DHA/ARA- suhteiden on mainittu olevan 1-3 ja ≤1. Omat tulokseni ovat samankaltaisia (Tau- lukko 4). Katkojen korkea DHA- pitoisuus saattaa osittain johtua muiden kuluttajien syömi- sestä ja jopa kannibalismista, ainakin Dick (1995) raportoi tällaisesta käytöksestä. Lisäksi korkea DHA- osuus voi liittyä kehittyneeseen hermostoon, koska DHA:ta on runsaasti her- mostossa (Lauritzen et al. 2001). Onkin erikoista, että muilla tutkituilla pohjaeläintaksoneilla ei ollut korkeita DHA- osuuksia, vaikka esim. keijukorentojen toukat ovat aktiivisia saalista- jia. Makhutova et al. (2011) spekuloivat, ettei hyönteisten toukilla ole mekanismeja 22- hiilisten PUFA:jen kerryttämiseen. DHA:n arvellaan olevan kaloilla rajoittava rasvahappo kasvun kannalta (Ballantyne et al. 2003). Näin ollen korkean DHA- osuuden omaavat katkat ovat rasvahappokoostumukseltaan hyvä ravinnonlähde kaloille, kuten myös Makhutova et al.

(29)

26

(2011) päättelivät. EPA- osuudet olivat katkoilla myös korkeat (Taulukko 2). Makhutova et al. (2003) mukaan katkat saattavat valikoida sedimenteistä EPA:aa sisältäviä partikkeleja ravinnokseen, mikä saattaa selittää niiden korkeat EPA- osuudet. Katkojen PUFA- osuuksiin näyttäisikin vaikuttavan sekä niiden käyttämä ravinto että niiden kyky syntetisoida pitkäket- juisia PUFA:ia lyhyempiketjuisista PUFA:ista (Maazouzi et al. 2007).

Taipale et al. (2016) tutkivat pääasiassa kalaa syövien ahventen (Perca fluviatilis) EPA- ja DHA- osuuksia sekä pitoisuuksia pääosin samoista järvistä, kuin tässä pro gradu - tutkielmassa. Heidän mukaansa 41 ± 3% ahventen rasvahapoista koostui ω-3 PUFA:ista, ja DHA oli niistä yleisin (34 ± 3% kokonaisrasvahappomäärästä). EPA:n ja 18- hiilisten ω-3 PUFA:jen osuudet olivat huomattavasti pienempiä (7 ± 1% ja 1 ± 0,3% kokonaisrasvahappo- määrästä). Lau et al. (2012) puolestaan raportoivat 8-12 cm pitkien (pääasiassa pohjaeläimiä syövien) ahventen SAFA-, MUFA- ja PUFA- osuuksiksi 27.6 ± 0.3%; 12.5 ± 0.4% ja 48.2 ± 0.6% kokonaisrasvahappomäärästä. EPA:n ja DHA:n osuudet kokonaisrasvahappomäärästä olivat 10.5 ± 0.5% ja 18.7 ± 0.7%, ω-3/ω-6- rasvahappojen suhde oli 2,5 ± 0,1. Ahventen PU- FA- osuudet ovat huomattavasti pohjaeläinten PUFA- osuuksia suurempia, missä näkyy PU- FA:jen rikastuminen ravintoketjua ylöspäin mentäessä. Lisäksi kalat ovat evolutiivisella as- teikolla pohjaeläimiä korkeammalla, joten ne tarvitsevatkin paljon tiukempaa PUFA- osuuk- siensa säätelyä (Sushchik et al. 2006).

Taipale et al. (2016) lisäksi myös Strandberg et al. (2016) tutkivat pääasiassa kalaa syövien ahventen rasvahappokoostumuksia samoista järvistä, kuin tässä pro gradu –tutkielmassa. Mo- lemmissa tutkimuksissa ahventen EPA- ja DHA- osuudet ja pitoisuudet olivat pienemmät humusjärvissä vähähumuksisiin järviin verrattuna. Omien tulosteni perusteella pohjaeläinten rasvahappokoostumuksien eroavaisuudet eri järvityyppien väleillä ovat vaikuttaneet pohja- eläinten laatuun kalojen ravintona.

7 JOHTOPÄÄTÖKSET

Tutkimushypoteesit pitivät paikkansa lukuun ottamatta habitaattityypin (kasvi- ja kivikkoranta) vaikutusta, mistä ei löydetty tilastollisesti merkitseviä eroja muusta kuin DHA/ARA- suh- teista. Jo fylogeneettisten erojen vuoksi tutkimuksessa olleet pohjaeläintaksonit erosivat toisistaan rasvahappokoostumuksiensa perusteella. Järvityypillä huomattiin kuitenkin olevan vaikutus niiden rasvahappokoostumuksiin. Tulosten perusteella humusjärvissä elävillä pohja- eläimillä on pienemmät ω-3- ja ω-6-rasvahappojen osuudet, kuin vähähumuksisissa järvissä

(30)

27

elävillä. Näin ollen vesistön kirkkaudella on vaikutusta pohjaeläinten laatuun esim. kalojen ravintona.

Korkean DHA- osuuden omaavat katkat ovat rasvahappokoostumukseltaan hyvä ravinnon- lähde kaloille. Humuspitoisista järvistä katkoja ei löytynyt, minkä perusteella järvien vesien tummentuminen tulee vaikuttamaan haitallisesti EFA:jen koostumuksiin ja määriin jo pohja- eläintaksonistojen muuttumisen takia. Lisäksi EPA:n ja DHA:n pienemmät osuudet kokonais- rasvahappomäärästä humusjärvien pohjaeläimissä viittaavat siihen, että humusjärvissä elävät pohjaeläimet eivät tarjoa korkeamman tason kuluttajille niin paljon EFA:ja, kuin vähähumuk- sisemmissa järvissä elävät pohjaeläimet. Tämä on seurausta pohjaeläinten ravintokohteiden muuttumisesta tai laadun heikkenemisestä EFA:jen osalta. Lisäksi mahdolliset leväkantojen muutokset vaikuttavat vesiekosysteemien PUFA- tuotantoon jo ravintoketjujen alkupäässä, millä on vaikutusta myös pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin.

Rasvahappokoostumuksia käsittelevien tutkimuksien nykyinen painopiste on ollut selvittää kalojen rasvahappokoostumuksia ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Tämän vuoksi pohjaeläinten rasvahappokoostumuksiin liittyvien tutkimuksien määrät ovat suhteellisen vähäisiä, joten omista tuloksistani on hankala vetää johtopäätöksiä tiettyjen taksonien kohdalla. Vesisiiroista ja varsinkin katkoista löytyi hyvin julkaisuja, mutta muiden taksonien kohdalla julkaisuja löy- tyi vähän tai ei ollenkaan. Lisäksi tiettyjä pohjaeläintaksoneita ei löytynyt tarpeeksi rinnak- kaisten näytteiden tekemiseen, mutta niistä saatuja rasvahappokoostumuksia voidaan pitää vähintään suuntaa antavana.

Ilmastonmuutoksella tulee olemaan vaikutus vesiekosysteemeissä elävien organismien rasvahappokoostumuksiin. Ilmastonmuutos vaikuttaa vesistöjen lämpötilaan, ravinteisuuteen ja lajistokoostumukseen. Leväkantojen muutokset tulevat vaikuttamaan varsinkin pelagisten alueiden eliöiden rasvahappokoostumuksiin. Järvien ravinteikkuuden arvellaan nousevan ilmastonmuutoksen takia, mikä tulee vaikuttamaan järvien eliökoostumuksiin tuottajatasosta alkaen. Muutokset ravintoketjujen alkupäässä tulevat vaikuttamaan kuluttajien rasvahappokoostumuksiin. Järvien rehevöitymisen ja vesien tummentumisen on huomattu vähentävän EFA:jen siirtymistä ravintoketjujen yläpäähän, millä on vaikutusta mm. ihmisten käyttämien kalojen ravintoarvoon

Ilmastonmuutoksen vaikutuksia järvien rantavyöhykkeisiin ei ole tutkittu paljoa. Ilmas- tonmuutoksen vaikutukset voivat olla suuria varsinkin matalilla rantavyöhykkeillä, koska niiden vedet lämpenevät enemmän suhteessa ulappa-alueisiin ja niiden vedenkorkeudet saattavat vaihdella rajusti. Jatkotutkimuksia ajatellen olisi myös hyvä tehdä vertailevia tutkimuksia erilaisten habitaattityyppien vaikutuksista pohjaeläinten rasvahappoihin. Ravintoverkkotutki-

(31)

28

mukset voisivat olla mielenkiintoisia tutkimusvaihtoehtoja, jotta saataisiin tietoa pohjaeläin- ten ravintokohteiden vaihteluista eri järvi- ja habitaattityyppien välillä. Lisäksi tiettyjen poh- jaeläintaksonien rasvahappokoostumuksista löytyy hyvin vähän tietoa, joten niitäkin olisi hy- vä kartuttaa tulevaisuudessa.

KIITOKSET

Haluan kiittää pro gradu -tutkielmani pääohjaajaa Paula Kankaalaa mielenkiintoisen tutki- musaiheen tarjoamisesta. Kiitokset Sami Taipaleelle lipidiuuttoihin perehdyttämisestä. Lisäk- si suuret kiitokset Minna Hiltuselle kaasukromatografin käyttöön perehdyttämisestä, kroma- togrammien tulkintojen auttamisesta ja PERMANOVA- ohjelman käyttöön perehdyttämises- tä.

LÄHDELUETTELO

Ahlgren, G., Vrede, T., Goedkoop, W. 2009: Fatty acid ratios in freshwater fish, zooplankton and zoobenthos - are there specific optima? – Teoksessa: Arts, M., Brett M., Kainz M.

(toim.) Lipids in aquatic ecosystems: 147-178. Springer. Dordrecht.

Anderson, M., Gorley, R., Clarke, K. 2008: PERMANOVA+ for PRIMER: guide to software and statistical methods. – PRIMER-E Ltd, Plymouth, UK.

Arts, M., Kohler, C. 2009: Health and condition in fish: the influence of lipids on membrane competency and immune response. – Teoksessa: Arts, M., Brett M., Kainz M. (toim.) Li- pids in aquatic ecosystems: 237-255. Springer. Dordrecht.

Ballantyne, A., Brett, M., Schindler, D. 2003: The importance of dietary phosphorus and highly unsaturated fatty acids for sockeye (Oncorhynchus nerka) growth in Lake Washing- ton - a bioenergetics approach. – Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 60:

12-22.

Bec, A., Perga, M., Desvilettes, C., Bourdier, G. 2010: How well can the fatty acid content of lake seston be predicted from its taxonomic composition? – Freshwater Biology 55: 1958- 1972.

Bell, J., Ghioni, C., Sargent, J. 1994: Fatty acid compositions of 10 freshwater invertebrates which are natural food organisms of Atlantic salmon parr (Salmo salar): a comparison with commercial diets. – Aquaculture 128: 301-313.

Bloor, M. 2010: Animal standardisation for mixed species ecotoxicological studies: Establish- ing a laboratory breeding programme for Gammarus pulex and Asellus aquaticus. – Zoo- logica Baetica 21: 179-190.

Brett, M., Arhonditsis, G., Chandra, S., Kainz, M. 2012: Mass flux calculations show strong allochthonous support of freshwater zooplankton production is unlikely. – PloS ONE 7:

e39508. doi: 10.1371/journal.pone.0039508.

Brett, M., Kainz, M., Taipale, S., Seshan, H. 2009: Phytoplankton, not allochthonous carbon, sustains herbivorous zooplankton production. – Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106: 21197-21201.

(32)

29

Brett, M., Müller-Navarra, D. 1997: The role of highly unsaturated fatty acids in aquatic foodweb processes. – Freshwater Biology 38: 483-499.

Brett, M., Müller-Navarra, D., Ballantyne, A., Ravet, J., Goldman, C. 2006: Daphnia fatty acid composition reflects that of their diet. – Limnology and Oceanography 51: 2428-2437.

Böhm, M., Schultz, S., Koussoroplis, A., Kainz, M. 2014: Tissue-specific fatty acids response to different diets in common carp (Cyprinus carpio L.). – PLoS ONE 9(4): e94759.

doi:10.1371/journal.pone.0094759.

Cakmak, O., Bashan, M., Satar, A. 2007: Total lipid and fatty acid compositions of Lertha sheppardi (Neuroptera: Nemopteridae) during its main life stages. – Biologia 62: 774-780.

Christie, W. 1993: Preparation of Ester Derivatives of Fatty Acids for Chromatographic Analysis. – Teoksessa: Christie, W. (toim.), Advances in Lipid Methodology, vol 2: 69- 111. Oily Press, Dundee.

Clarke, K. 1993: Non-parametric multivariate analyses of changes in community structure. – Australian Journal of Ecology 18: 117-143.

Cook, H., McMaster, C. 2004: Fatty acid desaturation and chain elongation in eykaryotes. – Teoksessa: Vance, D., Vance, J. (toim.), Biochemistry of lipids, lipoproteins and mem- branes. New comprehensive biochemistry, neljäs painos, vol. 31: 181-204. Elsevier. Am sterdam.

Cummins, K. 1973: Trophic relations of aquatic insects. – Annual Review of Entomology 18:

183-206

Dahl, J. 2006: Functional feeding groups of benthic macro-invertebrates in Swedish lakes and streams and importance of spatial scale. MSc-thesis. Swedish University of Agricultural Sciences, Department of Environmental Assessment, Report, 1999:4

Dalsgaard, J., St John, M., Kattner, G., Müller-Navarra, D., Hagen, W. 2003: Fatty acid trophic markers in the pelagic marine environment. – Advances in marine biology 46: 225- 340.

Desvilettes, C., Bourdier, G., Amblard C., Barth, B. 1997: Use of fatty acids for the assessment of zooplankton grazing on bacteria, protozoans and microalgae. – Freshwater Biolo- gy 38: 629-637.

Dick, J. 1995: The cannibalistic behaviour of two Gammarus species (Crustacea: Amphipoda) – Journal of Zoology 236: 697-706.

Dunstan, G., Volkman, J., Barrett, S., Leroi, J., Jeffrey, S. 1994: Essential polyunsaturated fatty acids from 14 species of diatom (Bacillariophyceae). – Phytochemistry 35: 155-161.

Ghioni, C., Bell, J., Sargent, J. 1996: Polyunsaturated Fatty Acids in Neutral Lipids and Phos- pholipids of Some Freshwater Insects. – Comparative Biochemistry and Physiology 114, Part B: 161-170.

Gladyshev, M., Arts, M., Sushchik, N. 2009a: Preliminary estimates of the export of omega-3 highly unsaturated fatty acids (EPA+DHA) from aquatic to terrestrial ecosystems. – Teok- sessa : Arts, M., Brett M., Kainz M. (toim.) Lipids in aquatic ecosystems: 179-209. Spring- er. Dordrecht.

Gladyshev, M., Kharitonov, A., Popova, O., Sushchik, N., Makhutova, O., Kalachev, G. 2011:

Quantitative Estimation of Dragonfly Role in Transfer of Essential Polyunsaturated Fatty Acids from Aquatic to Terrestrial Ecosystems. – Doklady Biochemistry and Biophysics 438: 141-143.

Gladyshev, M., Sushchik, N., Shulepina, S., Ageev, A., Dubovskaya, O., Kolmakova, A., Kalachova, G. 2016: Secondary production of highly unsaturated fatty acids by zoobenthos across rivers contrasting in temperature. – River Research and Applications 6: 1252-1263.

Gladyshev, M., Sushchik, N., Anishchenko, O., Makhutova, O., Kolmakov, V., Kalachova, G., Kolmakova, A., Dubovskaya, O. 2011: Efficiency of transfer of essential polyunsatu-

(33)

30

rated fatty acids versus organic carbon from producers to consumers in a eutrophic reservoir. – Oecologia 165: 521-531.

Gladyshev, M., Sushchik, N., Makhutova, O., Dubovskaya, O., Kravchuk, E., Kalachova, G., Khromechek, E. 2009b: Correlations between fatty acid composition of seston and zooplankton and effects of environmental parameters in a eutrophic Siberian reservoir. – Lim- nologica 40: 343-357.

Glemet, H., Gerrits, M., Ballantyne, J. 1997: Membrane lipids of red muscle mitochondria from land-locked and sea-run Arctic char (Salvelinus alpinus). – Marine Biology 129: 673- 679.

Goedkoop, W., Demandt, M., Ahlgren, G. 2007: Interactions between food quantity and quality (long-chain polyunsaturated fatty acids concentrations) effects on growth and development of Chironomus riparius. – Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 64:

425-436.

Goedkoop, W., Sonesten, L., Ahlgren, G., Boberg, M. 2000: Fatty acids in profundal benthic invertebrates and their major food resources in Lake Erken, Sweden: seasonal variation and trophic indications. – Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 57: 2267- 2279.

Guo, F., Kainz, M., Sheldon, F., Bunn, S. 2016: The importance of high-quality algal food sources in stream food webs – current status and future perspectives. – Freshwater Biology 61: 815-831.

Guschina, I., Harwood, J. 2009: Algal Lipids and Effect of the Environment on their Bio- chemistry. – Teoksessa: Arts, M., Brett M., Kainz M. (toim.) Lipids in aquatic ecosystems:

1-24. Springer. Dordrecht.

Gutseit, K., Berglund, O., Graneli, W. 2007: Food quality for Daphnia in humic and clear water lakes. – Freshwater Biology 52: 344-356.

Hill, W., Rinchard, J., Czesny, S. 2011: Light, nutrients and the fatty acid composition of stream periphyton. – Freshwater Biology 56: 1825-1836.

Hixson, S., Sharma, B., Kainz, M., Wacker, A., Arts, M. 2015: Production, distribution, and abundance of long-chain omega-3 polyunsaturated fatty acids: a fundamental dichotomy between freshwater and terrestrial ecosystems. – Environmental Reviews 23: 414-424.

Honeyfield, D., Maloney, K. 2015: Seasonal patterns in stream periphyton fatty acids and community benthic algal composition in six high-quality headwater streams. – Hydrobio- logia 744: 35–47.

Jiao, J., Li, Q., Chu, J., Zeng, W., Yang, M., Zhu, S. 2014: Effect of n-3 PUFA supplementa- tion on cognitive function throughout the life span from infancy to old age: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. – American Journal of Clinical Nutrition 100: 1422-1436.

Kaneda, T. 1991: Iso- and anteiso-fatty acids in bacteria: Biosynthesis, function and taxonomic significance. – Microbiological Reviews 55: 228-302.

Kris-Etherton, P., Harris, W., Appel, L. 2002: Fish consumption, fish oil, omega-3 fatty acids, and cardiovascular disease. – Circulation 106: 2747-2757.

Lau, D., Goedkoop, W., Vrede, T. 2013: Cross-ecosystem differences in lipid composition and growth limitation of a benthic generalist consumer. – Limnology and Oceanography 58: 1149-1164.

Lau, D., Vrede, T., Pickova, J., Goedkoop, W. 2012: Fatty acid composition of consumers in boreal lakes – variation across species, space and time. – Freshwater Biology 57: 24-38.

Lauritzen, L., Hansen, H., Jorgensen, M., Michaelsen, K. 2001: The essentiality of long chain n-3 fatty acids in relation to development and function of the brain and retina. – Progress in Lipid Research 40: 1-94.