Ilmastonmuutoksen vaikutukset mataliin järviin,
Anne-Mari Ventelä Pyhäjärvi-instituutti
Matala järvi
Lämpenee nopeasti pohjaan asti
On altis tuulten vaikutuksille, tuuli vaikuttaa koko vesipatsaaseen ja veden liikkeen kautta myös sedimenttiin
Voi olla valaistuna pohjaan saakka
Vesi-sedimentti-vuorovaikutuksella voi olla suuri merkitys
Kasvillisuudella suuri merkitys
Paikallisesti myllerryksessä:
Lämpötilat
Valon määrä vedessä (onko jää vai ei)
Routa
Tuulet
Sadanta kuivuus ja tulvat
Jääpeitteen pituus
Lajisto
Vieraslajit
Elinympäristöt
Vaikutukset moniulotteisia ja koko ekosysteemiin vaikuttavia
Kuva: Pekka Tuuri
Esimerkkejä matalista järvistä
Taihu, Kiina
Keskisyvyys 2 m
Pinta-ala 2250 km²
Ihmistoiminnan vaikutus veden laatuun ja ekosysteemiin toistaiseksi suurempi kuin ilmastonmuutoksen
Massiiviset vuosittaiset Microcystis-sinileväkukinnat
Taustalla monimutkaiset typen ja fosforin kiertoon liittyvät mekanismit, joissa lämpötila oleellinen muuttuja
Pyhäjärven vertailuparina Järvet pulassa-tutkimushankkeessa 2012- 2014 ja kahdenvälisessä hanketyössä 2015- (CEWP käynnissä)
Erie, USA
Keskisyvyys 19 m
Pinta-ala 25 700 km2
Rehevöityminen, kunnostustyöt
Lupaava eteneminen, kunnes kasviplankton muuttui Microcystis- valtaiseksi
Säkylän Pyhäjärvi
Keskisyvyys 5,6 m
Pinta-ala 150 km2
+2.25°C per decade (p<0.001)
0 2 4 6 8 10 12
Water Temperature °C
1-May
+1.34°C per decade (p<0.001) 6
8 10 12 14 16 18
Water Temperature °C
1-June
Säkylän Pyhäjärven veden lämpötila avovesikaudella
(1982-2014)
+0.66°C per decade (p=0.037)
14 16 18 20 22
Water Temperature °C
1-July
+0.59°C per decade (p=0.029) 16
18 20 22 24
Water Temperature °C
1-August
+0.32°C per decade (NS) 6
8 10 12 14
Water Temperature °C
1-October
+0.86°C per decade (NS) 0
2 4 6 8 10
Water Temperature °C
1-November
Lathrop, Kasprzak, Ventelä, Tarvainen, et al., 2020
6
Pyhäjärven pintaveden lämpötila nyt ja tulevaisuudessa
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
29.10. 18.12. 6.2. 27.3. 16.5. 5.7. 24.8. 13.10. 2.12. 21.1.
2001-2009 2031-2060 max 2001-2009 max 2031-2060
Mallinnus Niina Kotamäki, SYKE
Jääpeite
Jääpeitteisen ajan lyhenemiseen vaikuttavat paitsi veden ja ilman lämpötila, myös tuulet (Wu et al. 2018)
keskiarvo
1958-99 146,8571
2000-21 113,087
Mihin jääpeitteen puuttuminen vaikuttaa?
Hydrologia
Myrskyt pyörittävät järven sekaisin pohjasta pintaan
Ravinnekierrot, sisäinen kuormitus
Valaistus
Elinympäristöt
rantavyöhyke
Veden lämpötila
Ravinto
Ravintoverkko
Kasviplankton ilmastonmuutoksessa
Pyhäjärven kasviplanktonista hieno ja poikkeuksellisen pitkä (1980-)
tutkimusaikasarja, jolle tehtiin v. 2015 laaja monimuuttuja-analyysi (Deng et al.
2016)
Kasviplanktonissa tapahtunut paljon muutoksia vuosien kuluessa
2000-luvulla tapahtuneet muutokset selittyivät ilmastoon liittyvillä muuttujilla
Planktothrix –sinilevä on selvästi ilmastonmuutoksen myötä runsastunut
Levän rasvahappokoostumus ja ravintoarvo niin huono, että eläinplanktonin (Daphnia) lisääntyminen estyy
Ei kuitenkaan ainakaan vielä koko ajan valtalaji
Pyhäjärven kasviplankton
Vaikutus kaloihin
Lämpötilapiikkien vaikutus voimakas, jos järvessä ei ole pakopaikkaa (syvänne)
Kylmän veden kalat (siika, muikku) kärsivät
Massakuolemia, jos lämpötila yli +25 C
Yleisiä Keski-Euroopassa ja Virossakin
Ahvenkalat hyötyvät
Lois- ym. Infektiot ja muut kalataudit voivat lisääntyä ja yhteisvaikutus
lämpötilan kanssa voi olla tappava
Pyhäjärven kiiskikuolemat kesällä 2021
Makuhaitat
Sinilevämyrkyt Imagohaitat
Tuottamaton ravintoketju
• Muutokset ravintoketjussa voivat vaikuttaa kalantuotantoon
• Syötäväksi kelpaamattomien
kasviplanktonlajien lisääntyminen
• Eläinplanktonin romahtaminen
Sisäinen kuormitus
Pyhäjärven kokonaiskuormituksesta merkittävä, mutta huonosti tunnettu osa sisäisellä kuormituksella
Ventelä et al. 2019 kirjassa Spears & Stedman (eds.): Internal
Phosphorus Loading in Lakes: Causes, Case Studies, and Management. J.
Ross Publishing. 440 pp.
Tuulieroosio
Kasvillisuuden merkitys
Zhu et al. 2015, Taihulla vesikasvillisuus vähensi merkittävästi resuspensiota
Ulkoinen kuormitus
Matalat järvet herkkiä ulkoiselle kuormitukselle
Ilmastonmuutos
Talviaikaisen kuormituksen kasvu
Äärevyys, tulvat vs. kuivuus
Kuivana kesänä veden laatu voi olla erinomainen, jos kuivuuden vuoksi ei ole ulkoista kuormitusta ollenkaan
Tulvatilanteet nostavat kuormituksen huippuunsa
Ravinnekuormitus 1980-2020
http://wwwi2.ymparisto.fi/i2/vesimittari/L3400132/index.html
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 Virtaama (m³/s)
Kokonaisfosfori (t/a)
Yläneenjoki
I-III IV V-IX X-XII Virtaama
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 Virtaama (m³/s)
Kokonaisfosfori (t/a)
Pyhäjoki
I-III IV V-IX X-XII Virtaama
http://wwwi2.ymparisto.fi/i2/vesimittari/L3400132/index.html
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50
0 50 100 150 200 250 300 350
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 Virtaama (m³/s)
Kokonaistyppi (t/a)
Yläneenjoki
I-III IV V-IX X-XII Virtaama
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 Virtaama (m³/s)
Kokonaistyppi (t/a)
Pyhäjoki
I-III IV V-IX X-XII Virtaama
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 Virtaama (m³/s)
Kiintoaine (t/a)
Yläneenjoki
I-III IV V-IX X-XII Virtaama
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 Virtaama (m³/s)
Kiintoaine (t/a)
Pyhäjoki
I-III IV V-IX X-XII Virtaama
Ilmastonmuutoksen vaikutus vesiensuojelutyöhön
Varauduttava lähes kaikkeen
Tehokas veden laatua tukeva (hoito)kalastus toimii myös muuttuvassa ilmastossa
Vaikuttaa muuten vaikeasti hallittavaan sisäiseen kuormitukseen
Jos suuri osa ulkoisesta ravinnekuormituksesta kuormituksesta tulee kasvukauden ulkopuolella, biologiset menetelmät toimivat huonosti
kosteikot ja muut perinteiset vesiensuojelurakenteet toimivat tulvatilanteissa negatiivisesti
Valuma-alueiden kokonaisvaltainen hydrologinen hallinta
Virtaamapiikkien ja tulvien hallinta
Varautuminen kuivuuteen
Kasteluvesien varastointi, laatu
Pelto- ja metsämaan maan rakenne ja kasvukunto
Kyky pidättää vettä
Ravinteet kasvien käyttöön
Viljelyn ja metsätalouden käytännöt
Ravinteiden kierrätys resurssitehokkuus
Kiertotalous
Kestävä ruoantuotanto
Lopuksi….
Erityisen varmaa on se, että ääritilanteet ja ennalta-arvaamattomuus lisääntyvät
Vanhan tiedon perusteella EI voi aina ennustaa tulevaa, koska mekanismit muuttuvat
Ekosysteemitason muutokset todennäköisiä eivät palaudu
Lajit tai jopa kokonaiset ekosysteemit voivat kadota
