Alusveden hapetuksen vaikutus pienten humusjärvien syvännepohjaeläimistön tilaan

Abstract

Järvien vedenlaatua ja ekologista tilaa voidaan pyrkiä parantamaan erilaisilla kunnostusmenetelmillä, joista alusveden hapetus on yksi käytetyimmistä. Alusvettä hapetetaan kierrättämällä päällysvettä pohjanläheisyyteen, ja menetelmän avulla pyritään ehkäisemään järven sisäistä kuormitusta. Hapetus kuitenkin nostaa alusveden lämpötilaa ja estää järven luontaisen kerrostumisen. Tieteellisiä tutkimuksia hapetuksen pitkäaikaisista vaikutuksista järvien tilaan on niukasti, vaikka hapetus on ollut suosittu kunnostusmenetelmä jo 1970-luvulta lähtien. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin kolmen keskisuomalaisen järven (Jyväsjärvi, Tuomiojärvi ja Alvajärvi) syvännepohjaeläinyhteisöissä tapahtuneita muutoksia vuosina 2000–2014, huomioiden erityisesti hapetuksen vaikutukset eläinyhteisöihin. Jyväsjärvessä yli 30 vuotta kestänyt alusveden hapetus lopetettiin vuonna 2011, kun taas Tuomiojärvellä hapetusta tehostettiin aloittamalla ympärivuotinen hapetus kesällä 2013. Alvajärvi, jossa alusvettä ei ole hapetettu, toimi tutkimuksessa vertailukohteena. Tausta-aineistona käytettiin tutkimusjärvistä mitattuja alusveden happi- ja lämpötilatietoja sekä päällysveden fosforipitoisuuksia. Jyväsjärven pääsyvänteen alusveden lämpötila kesäkerrostuneisuuskauden lopussa oli hapetetulla jaksolla keskimäärin 16,6 °C ja hapettamattomalla jaksolla 7,8 °C ja hapetuksen pysäytys pienensi myös pohjanläheisen veden happipitoisuutta merkittävästi. Jyväsjärven pääsyvänteen pohjaeläimistön monimuotoisuus väheni ja yhteisö muuttui surviaissääski- ja harvasukasmatovaltaisesta yhteisöstä sulkasääskivaltaiseksi yhteisöksi. Vastaava kehitys oli havaittavissa myös matalassa Ainolan syvänteessä. Pääsyvänteellä pohjaeläinyhteisön ekologisen tilan luokitus parani hapetuksen loputtua, mutta havaitut yhteisömuutokset voivat liittyä osin jo aiemmin alkaneeseen Jyväsjärven pitkäaikaiseen jätevesikuormituksesta toipumiskehitykseen. Tuomiojärvessä hapetuksen tehostaminen nosti alusveden lämpötilaa ja happipitoisuutta. Tuomiojärven syvännepohjaeläinyhteisössä havaitut muutokset olivat pieniä, mutta käänteisiä Jyväsjärvestä saatujen tulosten kanssa. Tutkimustulosten perusteella Jyväsjärven hapetuksen pysäyttäminen paransi järven syvännepohjaeläimistön ekologista tilaa. Pitäviä päätelmiä voidaan tehdä vasta pidemmän seurannan tuloksena, minkä vuoksi hapetuksen vaikuttavuutta järvien ekologiseen tilaan tulisi tutkia laajemmin.

Several techniques have been developed for water resources management to help lakes recover from anthropogenic pollution and stress. One of the most frequently used techniques is hypolimnetic oxygenation (HLO). HLO aims to control the eutrophication by preventing internal phosphorus loading and in Finland, this is typically done by pumping well-oxygenated surface water to the hypolimnion. As a side effect, this circulation of water warms up the hypolimnion and prevents the natural thermal stratification of the lake. Even though HLO has been a popular technique for more than four decades, there is little independent research on the long-term effects of the practice. In this study, benthic macroinvertebrate assemblages were examined in three small humic lakes (Lake Jyväsjärvi, Lake Tuomiojärvi and Lake Alvajärvi) annually between the years 2000 and 2014, to investigate the effects of HLO on structure and status of communities. In Lake Jyväsjärvi, oxygenation was the main management technique for 32 years, until in 2012 the oxygenation process was ceased. In Lake Tuomiojärvi, the performance of oxygenation was increased in 2012. Lake Alvajärvi represents a reference lake that has never been oxygenated. Data on oxygen and phosphorus concentration and temperature, were collected from the study lakes to serve as background information. The ceasing of the oxygenation in Lake Jyväsjärvi lowered the hypolimnetic water temperature (by 8.2 C°) and oxygen concentrations in the main basin. The diversity of benthic macroinvertebrates decreased and the community became dominated by Chaoborus at the expense of chironomids and oligochaetes. Similar effects were detected also in the shallower Ainola basin. Although the ecological state of communities improved after the oxygenation process was ceased, this might be at least partly a continuation of the recovery trend started before the ceasing of the oxygenation process. The concentration of oxygen increased and temperature increased in Lake Tuomiojärvi after the oxygenation was enhanced. Changes in the macroinvertebrate community were small but quite consistently reversal to the changes in Lake Jyväsjärvi. The results suggest that the ceasing of HLO improved the ecological state of macroinvertebrates in Lake Jyväsjärvi. More extensive research should be conducted on the effects of the oxygenation process to the ecological state of lakes, and more reliable conclusions can only be drawn as a result of long-term monitoring of lakes.