Valkjärvi 2014
Arkadian yhteislyseon Valkjärvi 2014 Mika Sipura (toim.) © Arkadian yhteislyseo ja Mika Sipura ISBN 978-952-93-5007-0 (pdf) Kansi: Mika Sipura Taitto: Mika Sipura Arkadian yhteislyseo 2014 Sisällys Sivu Saatteeksi Mika Sipura 3 Nurmijärven seudun järvet Atte Kajander, Olli Nurmes ja Mika Sipura 5 Valkjärven veden kerrostuneisuus Juulia Möksy, Lumi Virolainen ja Mika Sipura 19 Valkjärven bakteeritoiminnan kerrostuneisuus Aleksi Murtomaa, Tatu Sokka ja Mika Sipura 31 Veden matkassa halki Nurmijärven Daniella Haaga, Julia Jokela, Sanna Lindfors ja Mika Sipura 39 Valkjärveen laskevat purot Tomi Ahtola, Ville Salmela, Vertti Vesanto ja Mika Sipura Lähtelänoja Maria Kihlberg, Aleksi Kuronen, Elias Takala, Sampo Yrjölä ja Mika Sipura Valkjärven pohjaeläimet Anni Hekali, Arttu Majoinen ja Mika Sipura Valkjärven vesi- ja rantalinnusto Juho Lätti, Markus Malinen, Mikael Rantalainen ja Mika Sipura Lähteet 53 69 85 97 106 Kiitokset 107 Mitä nyt? 107 Tämän julkaisun kuvituksen on tehnyt ja tekstin toimittanut Mika Sipura. Diagrammit on piirretty, ja regressiokäyrät laadittu SigmaPlot 12.5 -ohjelmalla. Muilta osin tilastolliset analyysit on tehty Systatin MYSTAT 12 -ohjelman freeware-versiolla. Kartta- ja ilmakuva-aineistot on hankittu Maanmittauslaitoksen latauspalvelusta (https://tiedostopalvelu.maanmittauslaitos.fi/tp/kartta). Lisää valokuvia projektin vaiheista löytyy osoitteesta http://tinyurl.com/oufvfjx. Moni Valkjärvi 2014 -projektin opiskelijoista oli mukana myös Arkadian yhteislyseon ja Muonion lukion syksyn 2014 vaelluskurssilla (http://tinyurl.com/khju5du), ja vaelluksen yhteydessä tehdyssä tunturivesitutkimuksessa (http://tinyurl.com/ph94735), Valkjärvi-projektin neljän tuulen pikkusisaressa. 2 Saatteeksi Kartalla yksinäiseltä näyttävä Nurmijärven Valkjärvi on ollut aiemmin osa laajempaa vesistöä, mutta maan pinnan noustessa viimeisimmän jäätikkövaiheen jälkeen moni ympäröivistä vesialueista on kuivunut (Seppä 2006). Peltomaaksi 1850-luvulla kuivatetun Kuhajärven ja 1950-luvulla samaan käyttötarkoitukseen lopullisesti hävinneen Nurmijärven jälkeen Valkjärvi jäi Salpausselän eteläpuolisen Nurmijärven ainoaksi järveksi. Koska Valkjärvi sijaitsee lähes 20 000 asukkaan Klaukkalan välittömässä läheisyydessä, ja perinteikkään maatalousympäristön keskellä, se on virkistysalueena ja maisematekijänä alueen väestölle korvaamaton. Monen nurmijärveläisen ajatuksissa Valkjärvi on kuitenkin potilas. Rannoilla tutkimusvälineiden kanssa liikkuvalle satelee kysymyksiä: Miten järvellä menee, onko sinilevää, riittääkö pohjalla happi? Huoli ei ole aiheeton, sillä luonnostaan rehevä järvi on saanut ihmistoiminnan vilkastuttua lisää ravinteita, ja kärsinyt sinilevien massaesiintymisistä ja happikadosta. Järven pelastamiseksi on perustettu aktiivisesti toimiva Pro Valkjärvi ry, joka on yrittänyt parantaa järven tilaa muun muassa hoitokalastuksin. Pahoin voiva Valkjärvi tarjoaa lukion ympäristöekologian opetukseen erinomaisen esimerkin, ja mahdollisuuden toteuttaa tieteen tekemisen perusteiden opiskelua käytännönläheisesti. Siksi päätimme hakea Arkadian yhteislyseolle Opetus- ja kulttuuriministeriön tukea tiedeopetuksen kehittämiseen syksyllä 2013. Saimme kannustavan palautteen hakemuksellemme, ja 8 000 euron avustuksen, jonka turvin olemme hankkineet tutkimusvälineitä tämän Valkjärvi-projektin pilottihankkeen toteuttamiseksi. Huhti-marraskuun 2014 aikana 21 opiskelijaa on tehnyt kahdeksassa ryhmässä tutkimuksia Valkjärven ja sitä ympäröivien vesistöjen veden laadusta ja eliöstöstä, ja laatinut näiden perusteella käsikirjoitussuunnitelmia ja kuvitusluonnoksia. Näiden pohjalta, ja täsmennyksiä kysellen olen Valkjärvi-kurssin opettajana toimittanut tämän loppuraportin yhtenäiseksi kokonaisuudeksi. Erinomaisten kokemusten rohkaisemana Valkjärven tutkimista on tarkoitus jatkaa vaihtuvin tutkimusaihein. Nurmijärveläisten järvi on saanut omatutkijansa. Nurmijärven Röykässä 31.12.2014 3 Kuva 1. Matkunlammin suorantaa 4 Nurmijärven seudun järvet Atte Kajander, Olli Nurmes ja Mika Sipura Johdanto Tutkitut järvet Suomalaiset järvet jakaantuvat runsasravinteisiin (eutrofisiin), ruskeavetisiin (dystrofisiin) ja kirkasvetisiin (oligotrofisiin). Yleensä lievästi emäksisiä, sameita ja eliöstöltään yltäkylläisiä runsasravinteisia järviä on eniten Etelä- ja Lounais-Suomen tasaisilla savialueilla. Humuksen kahvinruskeaksi värjäämiä happamia järviä tavataan soisilla seuduilla, ja karuja kirkasvetisiä järviä Etelä-Suomen harju- ja moreeniharjanteilla, ja Tunturi-Lapissa. 1. Valkjärvi sijaitsee eteläisen Nurmijärven alavalla savikkoalueella, Klaukkalan taajaman tuntumassa. Sen pinta-ala on 152,2 hehtaaria, tilavuus 10 948 000 kuutiometriä, keskisyvyys 7,19 metriä, syvin kohta 12,3 metriä ja pinnan keskikorkeus merenpinnasta 32,8 metriä (Ympäristöhallinnon Hertta-tietokanta). Valkjärven 809 hehtaarin valuma-alueesta 22 % on peltoa, ja kaikki merkittävimmät järveen laskevat purot virtaavat peltojen halki, joten maatalous on potentiaalinen ulkoisen kuormituksen lähde (Hagman 2009). Vesi poistuu Valkjärvestä Luhtajokeen, ja edelleen Vantaanjoen kautta Suomenlahteen järven poispäästä lähtevän, padolla säännöstellyn laskujoen kautta. Veden keskiviipymäksi on arvioitu peräti 5,8 vuotta (Metsänen 2006). Valkjärven vedelle on tyypillistä saven aiheuttama vaalean harmaa, kasvillisuuden vihertämä, hieman turkoosiin vivahtava väri. Vaikka Nurmijärven kunnan alueella ja sen läheisyydessä on vain kourallinen varsin pieniä järviä, ne edustavat monipuolisesti kaikkia edellä mainittuja pääjärvityyppejä. Tämä tarjoaa erinomaisen mahdollisuuden havainnollistaa varsinaisen tutkimuskohteemme, Nurmijärven Valkjärven, luonteenomaisimpia piirteitä suhteuttamalla tämän veden fysikaalis-kemialliset ominaisuudet alueen muiden järvien vastaaviin. Rantaviivaa Valkjärvellä on 8,03 kilometriä. Ranta on pohjoisinta osaa lukuun ottamatta melko jyrkästi syvenevä, minkä seurauksena vesikasvillisuusvyöhykkeet ovat runsasravinteiselle järvelle epätyypillisen kapeita. Vain järven pohjoispäässä on hieman laajempia kapea- ja leveälehtiosmankäämin, sarjarimmen ja järviruo’on muodostamia ilmaversoisvyöhykkeitä (Kuva 11). Etenkin järven itäreunalla asutus ja loma-asutus hallitsevat rantamaisemaa. Tässä tutkimuksessa mittasimme vedenlaadun perusmuuttujia neljästä nurmijärveläisestä, ja kahdesta hieman Hyvinkään puolelle jäävästä järvestä kahdesti kevään 2014 aikana (Kuva 2). Järvistä Valkjärvi (1) on ainoa luontaisesti rehevä järvi, ja ainoa jonka valuma-alueella on maataloutta. Toista ääripäätä edustaa kirkasvetisyydestään kuuluisa Sääksi (3), ja kolmatta puhdaspiirteinen suolampi Matkunlammi (6). Vaaksi (2), Länsi-Herunen (4) ja Märkiö (5) ovat puolestaan järviä, joiden vedessä voi valuma-alueen geolo- 2. Vaaksi eli Vaaksinjärvi on huomattavasti Valgian ja kasvillisuuden perusteella olettaa olevan kjärveä pienempi (pinta-ala 47,45 ha), mutta sekä kirkasvetisen että humusjärven piirteitä. syvempi (syvin kohta 22,1 m) järvi Röykän taa5 3. Sääksi eli Sääksjärvi on kirkasvetisyydestään tunnettu ”Nurmijärven helmi” Salpausselän harju- ja reunamuodostumien keskellä sijaitseva laskujoeton lähde. Suurin osa järvestä on alle 4 metriä syvää, syvimmän kohdan ollessa noin 8,5 metriä. Hiekkaista rantaviivaa Sääksillä on 10,35 kilometriä. Sääksi on kesäisin suosittu virkistysalue, mutta loma-asutus ei kuitenkaan ole kovin tiheää. Pohjaveden otto Sääksin lähialueelta laskee järven vedenpintaa, mistä johtuen Sääksiin juoksutetaan ajoittain vettä ominaisuuksiltaan hyvin erilaisesta Vihtilammesta (Salo 2014). Vesi poistuu laskujoettomasta Sääksistä pääosin suodattumalla kivennäismaakerrosten läpi. 4. Länsi-Herunen eli Taka-Herunen on Pohjois-Nurmijärvellä, Hyvinkään rajan tuntumassa sijaitseva pieni (pinta-ala 7,89 ha, rantaviiva 1,25 km) ja matala (syvin kohta vain 3,5 m) kuoppa Salpausselän harjumuodostumien joukossa. Järvi on yhteydessä hieman suurempaan (12 ha), mutta muuten samanlaiseen Itä-Heruseen. Molempien järvien puskurointikyvyn on todettu olevan alhainen, ja niitä on kalkittu happamoitumisen vuoksi edellisen kerran vuonna 1985. Länsi-Herunen sijaitsee tutkituista järvistä korkeimmalla, peräti 73,3 metriä Valkjärven pintaa ylempänä. 5. Märkiö sijaitsee muiden Pohjois-Nurmijärven järvien tapaan Salpausselällä. Valuma-alue on pääosin harju- ja reunamuodostumia, mutta rannoilla on myös soistuneita metsäalueita. Märkiö on matala, keskiosiltaankin laajalti vain metrin syvyinen, mutta sen syvintä kohtaa Hertta-tietokanta ei tunne. Pinta-alaa Märkiöllä on 36,5 hehtaaria ja rantaviivaa 3,65 kilometriä. Märkiön keskimääräinen vedenpinnan korkeus on 102,9 metriä merenpinnan yläpuolella. Kuva 2. Tutkittujen järvien sijainti suhteessa keskeisiin taajamiin. Salpausselän reunamuodostuma kulkee lounas-koillinen -suunnassa Röykän pohjoispuolelta Herusiin. Kuivatettu Kuhajärvi sijaitsi Perttulan kaakkoispuolella, ja Nurmijärvi kirkonkylän lounaispuolella. 6. Matkunlammi on pienehkö (pinta-ala 8,8 ha, rantaviiva 1,43 km) kauttaaltaan suorantainen lampi Salpausselällä. Lampi sijaitsee suojellulla Matkunsuolla, jota reunustavat karut harjumuodostumat. Matkunlammin pinta on 105,9 metriä merenpinnan yläpuolella. Syvyyttä ei liene koskaan tutkittu. Tunnusomaista järvelle on kahvinruskea humusvesi ja höttöinen turvepohja (Kuva 13). Suorantaisuuden takia suora ihmistoiminta Lammen rannalla rajoittuu koillisrannalla sijaitsevaan, satunnaisesti käytettyyn uimapaikkaan. jaman itäpuolella. Vaaksin pinta 57,2 metriä Valkjärven pinnan yläpuolella. Vesi Vaaksiin tulee pääosin Salpausselän distaalirinteiden havumetsäisiltä moreeniharjanteilta, ja osa myös soistuneilta metsäalueilta, joten valuma-alue on hyvin erilainen kuin Valkjärvellä. Vaaksilla on tiheähkösti rakennettua, mutta metsäistä rantaviivaa 4,67 km. Järven vesi on näytepullossa tarkasteltuna kirkasta, mutta syvyydestä ja pohjan rakenteesta johtuen järvi vaikuttaa tummalta. 6 Kuva 3. Yläkuvassa Atte ja Olli mittaavat veden lämpötilaa, happamuutta, redox-potentiaalia, happipitoisuutta ja sähkönjohtavuutta Länsi-Herusella. Matkunlampi oli järvistä ainoa, jossa mittaukset tehtiin rannalta. Muilla järvillä käytettiin uima- ja venerantojen laitureita. Alakuvassa Olli valmistelee veden alkaliteetin mittausta YSI 9300 fotometrillä sekoittamalla reagensseja. Atte toimii kirjurina. 7 Kuva 4. Yläkuvassa Secchi-levy uppoamassa Vaaksinjärveen. Levyn käyttö olisi vaatinut mittauksia veneestä kaikilla järvillä Valkjärveä lukuun ottamatta, sillä pohja näkyi hyvin kaikilla muilla näytteenottopaikoilla. Alakuvassa pohjanäyte Vaaksilta. Järvien pohjat olivat hyvin erilaisia. Vaaksin pohja oli lehtikerroksen peitossa, Sääksillä se oli hiekkaa, Valkjärvellä savea ja Matkunlammilla turvetta. 8 Taulukko 1. Näytteenottopaikkojen sijainti koordinaatein, sekä veden syvyys ja pohjan laatu. Valkjärveä lukuun ottamatta pohjaan laskettu Secchi-levy erottui hyvin näytettä otettaessa. Järvi ETRS-TM35FIN Syvyys (cm) Pohjan laatu 1. Valkjärvi 6697483 : 373671 281 Savi 2. Vaaksi 6707646 : 372033 173 Hiekka, paljon detritusta 3. Sääksi 6710833 : 373195 159 Hieno hiekka 4. Märkiö 6712972 : 373175 133 Hiekka, paljon detritusta 5. Länsi-Herunen 6716649 : 376128 182 Karkea hiekka ja sora 6. Matkunlammi 6713328 : 374563 119 Turve Menetelmät Järvien pintavedestä otetuista vesinäytteistä mittasimme laboratoriossa sameuden, värin ja alkaliteetin, sekä nitraattitypen, nitriittitypen, ammoniumtypen, kokonaisfosfaatin, kaliumin, magnesiumin ja raudan määrän YSI 9300 fotometrillä (alakuva 3). Fotometrillä mitattu sameusarvo perustuu suodatetun ja suodattamattoman vesinäytteen, ja väriarvo tislatun veden ja suodatetun näytteen absorbanssieroon. Muut YSI 9300:lla tehdyt mittaukset perustuvat käsittelemättömän järviveden ja spesifeillä reagensseilla värjätyn veden absorbanssieroon. Vierailimme jokaisella kuudella järvellä kahdesti: 24.4.2014 ja 22.5.2014. Kiersimme näytteenottopaikat iltapäivän aikana järjestyksessä: Valkjärvi, Vaaksi, Märkiö, Matkunlammi, Länsi-Herunen ja Sääksi. Teimme mittaukset ja otimme vesinäytteet uima- ja venerantojen laitureilta, lukuun ottamatta laituritonta Matkunlammia, jonka itärannan jyrkkä turverantatörmä mahdollisti mittaukset ja näytteenoton suoraan rannalta (Kuva 9). Sääksin laituria ei oltu asennettu vielä 24.4., joten otimme näytteet rannalla olleelta ponttonilta hieman yli metrin syvyisestä vedestä. Näyt- Biologisen hapenkulutuksen (BOD7) mittateenottopaikkojen sijainnit koordinaatein, veden simme suuripiirteisellä menetelmällä, pitämälsyvyydet ja pohjan laatu on esitetty taulukossa 1. lä vettä suljetuissa litran vesiastioissa seitsemän vuorokauden ajan huoneenlämmössä pimeässä, Mittasimme maastossa metrin syvyydestä läm- ja mittaamalla veden happipitoisuus ennen ja jälpötilan, hapen määrän (mg/l), hapen kyllästys- keen inkuboinnin Vernier Labquest2:n optisella prosentin, pH:n ja redox-potentiaalin (mV) YSI happianturilla (ODO-BTA). Mittasimme meProfessional Plus -mittarilla, ja sähkönjohtavuu- netelmän luotettavuuden arvioimiseksi saman den (mS/m) ja TDS:n (Total Dissolved Solids; myös viidestä Arkadian yhteislyseon hanaveden ppm) Aquashock Water Purity Kit -mittarilla. näytteestä, ja saimme tulokset - 0,02 mg, 0,11 Näkösyvyyden määrittäminen Secchi-levyllä tai mg, 0,07 mg, 0,02 mg ja 2,19 mg. Viimeksi mainäkösyvyysputkella ei ollut mahdollista, koska nittu tulos johtuu huonosti pestystä astiasta (heValkjärveä lukuun ottamatta pohja näkyi näyt- terotrofisten bakteerien määrä oli inkuboinnin teenottopaikoissa hyvin. jälkeen 2150 yksilöä / ml, ja vedessä erottui myös 9 15 Sähkönjohtavuus (mS/m) pH 7 10 5 0 1 2 3 4 5 0 6 60 8 6 4 1 2 3 4 5 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 40 30 20 0 6 220 11 200 10 ORP (mV) O2 (mg/l) 2 10 2 9 8 7 0 1 50 10 12 6 5 12 0 24.4.2014 22.5.2014 8 TDS (ppm) Lämpötila (°C) 20 180 160 140 120 1 2 3 4 5 0 6 Järvi Järvi Kuva 5. Maastossa metrin syvyydeltä laiturin päästä (Matkunlamilla rannalta) mitatut muuttujat tutkituissa järvissä. 1 = Valkjärvi, 2 = Vaaksi, 3 = Sääksi, 4 = Märkiö, 5 = Länsi-Herunen ja 6 = Matkunlammi. Huomaa katkaistut akselit pH-, redox-potentiaali- ja happikuvissa. limamaista kiintoainetta). Neljä ensimmäistä lu- keen. Enterobakteerien, koliformien ja E. colin kua kuvannevat lähinnä anturista johtuvaa vä- määrittäminen perustuu näillä alustoilla pesäkhäistä epätarkkuutta. keiden väriin ja kaasuntuotantoon (Kuva 50). Aerobisten heterotrofisten bakteerien, enterobakteerien, koliformien ja Escherichia colin tiheydet laskimme 3M Petrifilm kasvatusalustoilla. Menetelmässä elatusainealustoille (AQHC, AQEB ja AQCC) pipetoidaan millilitra vettä, ja näyte tasoitetaan levyllä painamalla kalvon alle elatusaineen päälle. Bakteeripesäkkeet on laskettavissa vuorokauden inkuboinnin (+35 °C) jäl- Tulokset Maastossa tehtyjen mittausten tulokset on esitetty kuvassa 5. Molemmilla havaintokerroilla vesi oli viileintä vesitilavuudeltaan suurimmissa altaissa, Valkjärvessä, ja Vaaksissa, ja lämpimintä matalarantaisissa ja pienissä altaissa. Ensimmäisellä havaintokerralla teimme Sääksin mittaukset 10 24.4.2014 5 22.5.2014 200 Väri (mg Pl/l) Sameus (FTU) 6 4 3 2 1 0,5 1 2 3 4 5 Runsashumuksinen järvi 50 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 200 0,4 0,3 Hyvä puskurointikyky 0,2 150 100 50 0,1 0,0 100 0 6 Rauta (µg/l) Alkaliteetti (mmol CaCO3/l) 0 150 1 2 3 4 5 0 6 Järvi Järvi Kuva 6. Veden sameus, väri, alkaliteetti ja rautapitoisuus tutkituissa järvissä. 1 = Valkjärvi, 2 = Vaaksi, 3 = Sääksi, 4 = Märkiö, 5 = Länsi-Herunen ja 6 = Matkunlammi. YSI 9300 antaa sameusarvot kahden FTU-yksikön välein, joten tulos on kirkkaissa järvivesissä vain suuntaa antava. aurinkoisella rannalla vain reilun metrin syvyi- Röykän taajaman hanavedessä 54 ppm. ja Klauksessä vedessä, mikä selittää sen yleisestä linjasta kalan jätevedenpuhdistamon poistoputken pääspoikkeavan korkean lämpötilan. tä otetussa näytteessä 351 ppm. Valkjärven, Vaaksin ja Märkiön vesi oli lievästi emäksistä. Matkunlammi oli ensimmäisellä havaintokerralla selvästi happamin, mutta Länsi-Herunen hieman sitä happamampi toisella havaintokerralla. Muutos happamuudessa havaintokertojen välillä oli Matkunlammia lukuun ottamatta hyvin pieni. Eniten happea oli Valkjärven vedessä, ja vähiten Matkunlammissa, Länsi-Herusessa, ja etenkin toisella havaintokerralla Märkiössä. Hapen määrä väheni havaintokertojen välillä eniten Vaaksissa, ja vähiten Matkunlammissa. Redox-potentiaali oli pienin Valkjärvessä ja Vaaksissa, ja korkein Länsi-Herusessa ja Matkunlammissa. Sähkönjohtavuus ja TDS mittaavat käytännössä samaa asiaa, veteen liuenneiden suolojen määrää. Näiden lukemat muuttuivat havaintokertojen välillä hyvin vähän, ja erottelivat järvet selvästi toisistaan. Eniten liuenneita suoloja oli Valkjärven vedessä, ja lähes yhtä paljon Märkiössä. Lukemat olivat huomattavasti pienempiä Vaaksissa ja Sääksissä, ja hyvin pieniä Matkunlammissa, ja etenkin Länsi-Herusessa. TDS oli samaan aikaan Arkadian yhteislyseon hanavedessä 124 ppm, Vesinäytteistä mitattu veden sameus, väri, alkaliteetti ja raudan määrä on esitetty kuvassa 6. Vesi oli sameinta (joskin hyvin eri tavalla sameaa) Valkjärvessä ja Matkunlammissa. Sääksin, Märkiön ja toisella havaintokerralla myös Vaaksin vesi oli niin kirkasta, ettei sameus ollut YSI 9300 -fotometrillä mitattavissa. Matkunlammin vedessä myös väriarvo oli humusvesille tyypillisen korkea. Sääksin vesi oli toisen havaintokerran aikaan YSI 9300:n mittaustarkkuudella väritöntä. 11 Kalium(µg/l) Magnesium (µg/l) 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 1 2 3 4 5 6 Ammoniumtyppi (µg NH4-N/l) Nitriittityppi(µg NO2-N/l) 80 60 40 20 0 60 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 40 30 20 10 1 2 3 4 5 6 5 4 3 2 1 0 6 50 0 1 7 Fosfaattifosfori (µg PO4-P/l) Nitraattityppi (µg NO3-N/l) 100 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 6 Järvi 80 70 24.4.2014 22.5.2014 60 50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 Järvi Kuva 7. Tutkituista järvistä mitatut ravinteiden määrät. 1 = Valkjärvi, 2 = Vaaksi, 3 = Sääksi, 4 = Märkiö, 5 = Länsi-Herunen ja 6 = Matkunlammi. Visuaaliseen tarkasteluun perustuva LaMotten fosfaattifosforitesti osoitti pieniä pitoisuuksia myös Sääksistä, mutta YSI 9300 antoi tulokseksi nollan. Veden alkaliteetti oli hyvin korkea Valkjärvessä, keskitasoa Vaaksissa, Sääksissä ja Märkiössä, ja hyvin alhainen Länsi-Herusessa ja Matkunlammissa. Matkunlammin vedessä oli paljon rautaa. Sääksissä, Valkjärvessä ja toisella havaintokerralla myös Vaaksissa rautaa oli vedessä hyvin vähän. Vesinäytteistä mitatut ravinteiden määrät on esitetty kuvassa 7. Magnesiumia oli selvästi eniten Valkjärven vedessä. Magnesiumin määrä muuttui havaintokertojen välillä hyvin vähän, lukuun ottamatta Märkiötä, jonka veden magnesiumpitoisuus oli toisella havaintokerralla kymmenker12 tainen. Myös kaliumia oli eniten Valkjärvessä, mutta paljon myös Matkunlammissa, ja melko paljon Märkiössä. Vähiten kaliumia oli Länsi-Herusessa. Nitraattityppeä oli selvästi eniten Matkunlammissa, ja melko paljon Valkjärvessä. Vaaksissa ja Märkiössä nitraattityppeä oli hyvin vähän. Nitriitti ei ole vedessä pysyvä yhdiste, joten nitriittitypen määrät olivat hyvin pieniä kaikissa järvissä. Ammoniumtyppeä oli melko paljon Märkiössä, Länsi-Herusessa ja Valkjärvessä, ja hyvin vähän Matkunlammissa ja Vaaksissa. Levien käyttöön Heterotrofisia bakteereja / ml 2000 1500 1000 500 0 100 Enterobakteereja / ml ritiheys mitattiin myös Märkiöstä. Bakteerien määrä ei kuitenkaan heijastunut biologiseen hapenkulutukseen, joka oli etenkin toisella havaintokerralla hyvin alhainen. Ensimmäisellä havaintokerralla Enterobakteereja tavattiin vain Sääksistä, ja toisellakin havaintokerralla Sääksin veden enterobakteeritiheys oli selvästi muita järviä korkeampi. Koliformisia bakteereja (ml. E. coli) ei tavattu järvien vesinäytteistä lainkaan. 2500 1 2 3 4 5 6 Johtopäätökset 24.4.2014 22.5.2014 80 Havaintoaineistomme kuvaa hyvin näiden kuuden järven luonteenomaisia piirteitä. Valkjärvi on Nurmijärven seudun järvistä selvästi emäksisin, samein ja ravinteikkain. Sääksin vesi edustaa toista ääripäätä, sillä sen vesi on kristallinkirkasta ja vähäravinteista. Matkunlammin humusvettä kuvaavat hyvin happamuus, korkea väriarvo, alhainen alkaliteetti, suuri raudan ja nitraattitypen määrä, ja pieni ammoniumtypen ja fosfaattifosforin määrä. Länsi-Herusta luonnehtii alhainen puskuroimiskyky, ja siitä seuraava melko kirkasvetiselle järvelle alhainen pH. Vaaksi on varsin monen muuttujan suhteen Valkjärven ja Sääksin välimuoto, Märkiö taas ravinteikkaan järven, kirkasvetisen järven ja humusjärven sekoitus. 60 40 20 0 3,0 1 2 3 4 5 6 BOD7 (mg) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1 2 3 4 5 6 Järvi Kuva 8. Heterotrofisten bakteerien ja enterobakteerien tiheydet, sekä biologinen hapenkulutus seitsemän vuorokauden aikana tutkituissa järvissä. 1 = Valkjärvi, 2 = Vaaksi, 3 = Sääksi, 4 = Märkiö, 5 = Länsi-Herunen ja 6 = Matkunlammi. Tulokset tarjosivat hyvin vähän yllätyksiä. Ainoa täysin ennakko-oletusten vastainen havainto oli bakteerien suuri määrä Sääksin vedessä. Ensimmäisen kerran tulokseen emme kykene löytämään selitystä, sillä vesi oli kirkasta, eikä uimareita vielä ollut rannalla. Toisen havaintokerran tulos on selitettävissä rantaan ajelehtineella siitepölylautalla. Vaikka siitepölyä ei varsinaisella havaintopaikalla ollut, hajotustoiminta lämpimällä rannalla oli ilmeisen vilkasta, ja bakteereja saattoi levitä myös kauemmas rantaviivasta. soveltuvaa fosfaattifosforia oli eniten Valkjärvessä, ja vähiten Sääksissä. Vaaksissa ja Märkiössä Tutkituista järvistä tiivistä kemiallisen ja ekolofosfaattifosforia oli hieman alle 20 µg/l, Matkun- gisen tilan seurantaa kaipaavat lähinnä Valkjärvi lammissa ja Länsi-Herusessa hieman alle 10 µg/l. ja Länsi-Herunen. Valkjärven valuma-alueella asutus tiivistyy uusien asemakaavoitusten myöYllättäen suurimmat bakteerimäärät havaittiin tä, ja muun muassa hevostilat lisääntyvät, joten kirkkaassa ja vähäravinteisessa Sääksissä (Kuva ulkoinen ravinnekuormitus saattaa ilman las8). Ensimmäisellä havaintokerralla aerobisten keutusaltaiden, kosteikkojen ja suojavyöhykkeiheterotrofisten määrä oli Sääksin vedessä mo- den rakentamisen kaltaisia toimenpiteitä kasvaa ninkertainen kaikkiin muihin järviin verrattuna, (Hagman 2009). Länsi-Herusesta on puolestaan mutta toisella kertaa lähes yhtä korkea baktee- mitattu aiemmissa tutkimuksissa melko korkeita 13 Kuva 9. Mittausten jälkeen Atte ottaa viiden litran vesinäytteen Matkunlammista laboratorioanalyysejä varten, ja Olli pakkaa välineet seuraavaa paikkaa varten. Sää ei aiheuttanut maastopäivinämme mielipahaa. 14 Kuva 10. Toisella mittauskerralla (22.5.) Sääksin hiekkaranta oli paksulti männyn siitepölyn kuorruttama. Vaikka keräsimme näytteet kirkkaasta vedestä laiturin päästä, siitepöly selittänee suuret bakteerimäärät vedessä. ravinnemääriä, ja se on heikon puskuroitumisky- järvessä vähintään yhtä puhtaalta kuin keväällä, kynsä johdosta myös altis happamoitumiselle. joten järvien ekologista tilaa kesällä 2014 voinee pitää hyvänä. Syynä sinilevien vähäisyyteen Heinäkuun lopun helteiden aikaan (22.-28.7.) saattaa olla vähäluminen talvi, ja siitä seurannut tekemissämme tarkastuksissa yhdeltäkään näyt- vähäinen ulkoinen kuormitus, ja lähes sateeton teenottopaikalta ei löytynyt silmin havaittavia heinäkuu, jonka seurauksena ravinteita valui järmääriä sinilevää, ja vesi näytti kaikissa kuudessa viin hyvin vähän levien parhaaseen kasvuaikaan. Kuva 11. Valkjärven rehevyys näkyy erityisesti järven matalassa pohjoispäässä, jossa levittäytyvät melko laajat ilmaversoiskasvustot. Kuvassa etualalla ulpukan (Nuphar lutea) kelluslehtiä. Keskellä sarjarimpeä (Butomus umbellatus). Taustalla oikealla kapealehtiosmankäämiä (Typha angustifolia) ja järviruokoa (Phragmites australis). Rannalla lahtea reunustaa tervaleppävyö (Alnus glutinosa). 15 Kuva 12. Valkjärven kahdet kasvot. Yläkuvassa matalaa, ulpukan kelluslehtien ja sarjarimpitupsujen kirjomaa Lähtelänlahtea 9.7.2014. Vesi on levien ja viherkasvien vihertäväksi värjäämää. Alakuva on otettu 26.4.2014 Tielahdelta Åberginnokan ”Kaltsin” ohi kohti Lähtelänlahtea. Valkjärven rannat ovat paikoin hyvin jyrkkiä ja kallioisia, ja tyynien jaksojen jälkeen vesikin näyttää melko kirkkaalta. 16 Kuva 13. Ylemmässä kuvassa Matkunlammin itärantaa 8.7.2014, alemmassa Olli ja Atte tekemässä mittauksia Vaaksin uimarannalla 24.4.2014. Pyöröpolarisaatiosuotimen avulla järvien vedenlaadut erot näkyvät selvästi: humuksinen Matkunlammi on kahvinruskea, Vaaksi kirkas. Syvyydestään johtuen Vaaksikin tosin näyttää usein tummalta. Vertaa näitä myös Valkjärven veden väriin kuvassa 12. 17 Kuva 14. Soutumatka kohti mittausasemia alkoi täältä Lähtelänlähdeltä 12 kertaa. Keskisyvänteen mittausasema ja pohjoisempi hapetin jäävät juuri ja juuri niemen taakse. 18 Valkjärven veden kerrostuneisuus Juulia Möksy, Lumi Virolainen ja Mika Sipura Johdanto kutsutaan lämpötilan harppauskerrokseksi eli termokliiniksi. Termokliinin päällä oleva kerros Järvien pystysuuntaisen kerrostuneisuuden hel- on päällysvettä (epilimnium), ja sen alapuolella poimmin havaittava komponentti ja muiden oleva kerros alusvettä (hypolimnium). muuttujien kerrostuneisuuden syy on makeissa vesissä lämpötila. Vesi on tiheimmillään nelias- Järvet jakaantuvat kerrostuneisuuden suhteen teisena, joten lähellä tätä lämpötilaa oleva vesi kahteen pääryhmään: holomiktisiin ja merosiirtyy pohjaan, ja kauempana tästä lämpötilasta miktisiin (Lewis 1983). Holomiktisiin järvissä oleva vesi pintaan. Koska erityisesti tuuli sekoit- lämpötilajakauma on ainakin kerran vuodessa taa pintakerrosta, kerrostuneen järven pintaosa tasainen pinnasta pohjaan, ja vesikerrokset seon usein tasalaatuista, mutta pintakerroksen koittuvat, kun taas meromiktisissa järvissä on alla vesi jäähtyy hyvin nopeasti pohjaa kohti las- pysyvä veden sekoittumista estävä lämpökerkeuduttaessa. Tätä nopean muutoksen kerrosta rostuneisuus. Meromiktiset järvet ovat yleensä Kuva 15. Juulia ja Lumi mittaamassa lämpötilan, happipitoisuuden, pH:n ja redox-potentiaalin syvyysprofiilia Lähtelänlahden edustalla YSI Professional Plus -mittarilla. Lumi laskee anturia veteen metri kerrallaan, ja odottaa lukemien tasaantumista. Vaikka laite tallentaa mittaustulokset muistiinsa, Juulia kirjoittaa tulokset varmuuden vuoksi myös lomakkeelle. 19 pohjan veden ollessa viileämpää (kylmempää), ja syksyllä se jäähtyy +4 asteeseen lämpimämmän (kevyemmän) pohjan veden päälle. Suomen järvissä tapahtuu siksi keväisin ja syksyisin veden täyskierto, mutta talvisin ja kesäisin niihin muodostuu kerrostuneisuus. Polymiktiset järvet ovat puolestaan liian matalia pysyvän kerrostuneisuuden syntymiseen, joten vesi sekoittuu läpi vuoden usein esimerkiksi tuulen vaikutuksesta. Lewis (1983) jakaa polymiktiset järvet edelleen jatkuviin polymiktisiin, joiden vesi sekoittuu lähes päivittäin, ja epäjatkuviin polymiktisiin, joiden vesi voi olla kerrostunutta useiden viikkojen ajan. Rehevyydestä johtuen Valkjärven pohjan mikrobien soluhengitys kuluttaa paljon happea, joten pohjan profundaalivyöhykkeen ja alusveden eliöt saattavat kärsiä hapen puutteesta mikäli happea ei siirry tehokkaasti pintakerroksista kohti pohjaa. Tämä on todennäköisintä kevättalvella ja syyskesällä, pitkään kestäneen kerrostuneisuuden jälkeen. Kerrostuneisuuden kestoaika on siksi järven hoitoa ajatellen keskeinen tieto. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on seurata Valkjärven veden lämpötilan, ja happipitoisuuden kerrostuneisuutta kevään ja alkukesän 2014 aikana, ja yrittää löytää vastaus kysymykseen: muodostuuko Valkjärveen kesän edetessä pohjaosien happitilannetta heikentävä lämpötilan harppauskerros eli termokliini? Kuva 16. Kerrostuneisuusmittausten havaintoasemat. Sijainnit vaihtelivat tuulesta johtuen mittauskerroittain muutamia kymmeniä metrejä. Asemien syvyydet ovat: keskisyvänne (1) = 12,3 m, pohjoinen (2) = 9,8 m, itäinen (3)= 12,1 m, eteläinen (4) = 10,2 m ja läntinen (5) = 8,8 m. Menetelmät erittäin syviä ja jyrkkärantaisia, tai niiden pohjan Mittasimme veneestä veden lämpötilan (°C), havesi on suolaista. Suomen meromiktiset järvet pen määrän (mg/l) ja hapen kyllästysprosentin 20 metrin kaapelilla ja polarografisella happisenovat tyypillisesti syvissä rotkolaaksoissa. sorilla varustetulla YSI Professional Plus -mitHolomiktiset järvet jakaantuvat edelleen mono- tarilla (Kuva 18) pintavedestä, ja metrin välein miktisiin, dimiktisiin ja polymiktisiin. Mono- pinnasta pohjaan saakka viidestä paikasta (Kuva miktisissä järvissä vesimassa sekoittuu kerran 16). Pintamittauksessa upotimme anturin veteen vuodessa. Ne ovat joko lämpimiä, jolloin pintave- niin, että lämpötila-anturi oli juuri ja juuri vesi on viileänä vuodenaikana lyhyen aikaa pohjan den alla, ja happisensori noin 8 cm:n syvyydessä. vettä viileämpää, tai kylmiä, jolloin pintavesi su- Pohjan mittauksessa 900 gramman sinkkipainollaa vain lyhyeksi ajaksi (Dodds & Whiles 2010). la ja muovisuojuksella varustetun anturin (Kuva 18) annettiin levätä vapaasti pohjassa, joten pehSuomen järvet ovat enimmäkseen dimiktisiä, meämmällä savipohjalla se saattoi olla useiden sillä pintavesi lämpenee keväällä +4 asteeseen senttimetrien syvyydessä pohjasedimentissä. 20 Toistimme mittaukset 11 kertaa kevään ja kesän 2014 aikana, ja kerran loppusyksyllä (Kuva 20) viidellä mittausasemalla. Näistä hieman yli 12 metriä syvä keskisyvänne on vain muutamien kymmenien metrien etäisyydellä järven pohjoisemmasta hapettimesta. Kiersimme mittausasemat numerojärjestyksessä 3 kolmen tunnin kuluessa. Kaikki mittaukset teimme klo 12-18. saturaatiota. Laitteen valmistaja selittää tämän saturoituneessa ilmassa tapahtuvasta kalibroinnista johtuvaksi ominaisuudeksi. Sensorin membraanin vaihtaminen, tai uudelleenkalibrointi eri lämpötilassa ei vaikuta tulokseen, joten eri aikoina tehdyt mittaukset ovat täysin vertailukelpoisia. Esitämme tässä tutkimuksessa tulokset sellaisina kuin mittari ne antoi. YSI Professional Plus antoi yleisesti yli sadan prosentin happisaturaatiolukuja. Korkeimmat luvut (~ 112 %) mittasimme kesällä, jolloin hapen supersaturaatio saattoi johtua levien yhteytyksestä. Suuria lukemia (~ 107 %) saimme kuitenkin myös varhain keväällä kylmän veden aikaan, jolloin levien yhteyttäminen ei voi aiheuttaa super- Teimme kaikki mittaukset alle 3 m/s tuulessa, poutasäällä. Vuorokauden ylimmän ja alimman lämpötilan, tuulen keskinopeuden ja sademäärän vuorokaustinen vaihtelu 2,6 kilometrin päässä Valkjärven keskipisteestä sijaitsevalla Klaukkalan sääasemalla (www.saapalvelu.fi/klaukkala) mittausjakson aikana on esitetty kuvassa 17. Lämpötila (°C) 30 Alin lämpötila Ylin lämpötila 25 20 15 10 5 0 Tuulen nopeus (m/s) -5 4,0 Keskimääräinen tuulen nopeus 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Sademäärä (mm) 0,0 42 40 38 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1.4.14 1.5.14 1.6.14 1.7.14 1.8.14 1.9.14 1.10.14 Kuva 17. Sääolojen vaihtelu mittausjaksolla Klaukkalan sääasemalla, noin kahden kilometrin päässä Valkjärven keskipisteestä. Huomionarvoista jaksossa oli toukokuun lopun lyhyt hellejakso, kesäkuun viileys, heinäkuun kuivuus, sekä heinä-elokuun helteisyys ja vähätuulisuus. 21 Kuva 18. Ylemmässä kuvassa YSI Professional Plus mittari, ja sen lämpötila- happi- pH- ja redox-anturit suojuksineen. Käytimme anturissa 900 gramman sinkkipainoa, jotta mittauspää laskeutusi syvyyksiin mahdollisimman kohtisuoraan. Alemmassa kuvassa Lumi mittaa, ja Juulia merkitsee lukemat lomakkeelle. Etenkin happianturin lukemien tasaantumisessa kului joskus useita minuutteja. 22 Tulokset Lämpötilan ja hapen kyllästysprosentin vertikaalivaihtelu keskisyvänteessä on esitetty kuvassa 20. Yhdeksän vuorokautta jäiden lähdön (12.4.) jälkeen tehty ensimmäinen mittaus osoitti pinnan ja pohjan lämpötilaeron olevan varsin pieni, ja hapen kyllästysprosentin säilyvän yli 90 prosentissa aina 11 metrin syvyyteen saakka. Lämpimän ja tuulisen vuorokauden jälkeen seuraavana päivänä tehdyssä mittauksessa vesi oli sekoittunut: pintaveden lämpötila oli laskenut, mutta yhdestä kuuden metrin syvyyteen lämpötila oli noussut, ja hapen saturaatio lisääntynyt aina yhdeksään metriin saakka. Sää säilyi tämän jälkeen viileänä, joten toukokuun alun mittauksessa (6.5.) koko vesipatsas oli lämmennyt vain reilulla asteella, ero pohjan ja pinnan välillä oli pieni, ja happitilanne oli hyvä lähes pohjaan saakka. Toukokuun lopun helteisen jakson jälkeen 25.5. pintavesi oli lämmennyt selvästi, ja lämpötila laski ilman selvää harppauskerrosta pohjaa kohti. Erikoisen muotoisen käyrän muodostava hapen kyllästysprosentti oli pintavedessäkin vain hieman yli 80, ja esimerkiksi kahden metrin syvyydessä prosenttiluku oli pienempi kuin kuuden metrin syvyydessä. Ilman viilennyttyä nopeasti, ja muututtua tuulisemmaksi vesi jäähtyi dramaattisen nopeasti (vielä kahden metrin syvyydessäkin yli 10 astetta kolmessa vuorokaudessa), ja happitilanne parani ensimmäisten mittausten tasalle pohjasedimenttiä lukuun ottamatta. Viileän kesäkuun aikana Valkjärvi lämpeni hitaasti, ja hapen määrä pysyi korkeana pohjaa lukuun ottamatta. Kesäkuun vaihduttua helteiseksi heinäkuuksi pintavesi lämpeni nopeasti, ja 14.7. veteen oli muodostunut selvä lämpötilan harppauskerros 3-5 metrin syvyyteen. Lämpötilan harppauskerros jyrkkeni 22.7. mittauksessa entisestään, ja jakoi happipitoisuuden selvästi kahtia: vesi pinnasta kolmen metrin syvyyteen oli supersaturoitunutta, kun taas neljän metrin alapuolella kyllästysprosentti oli alle 50. Kuva 19. Etualalla Valkjärven pohjoisempi hapetin. Taustalla häämöttää valkoisena hapettimista eteläisempi. Kesällä molemmat pumppaavat happea alusveteen, talvella vain toinen. metrin syvyyteen noin 104, ja neljän metrin syvyydessä 100, mutta kolmen metrin syvyydessä 113. Aistinvaraisesti arvoituna Valkjärven vesi oli 14.7. kirkkaimmillan kesän 2014 aikana. Erityisesti heinäkuun loppu ja elokuun alku olivat helteisiä, ja yölämpötilatkin korkeita (Kuva 17), joten 5.8. tehty mittaus oli kesän 2014 ääritilanne. Pintaveden lämpötila oli kolmeen metriin saakka 23,8 °C, minkä jälkeen lämpötila laski yli seitsemän astetta metrin matkalla. Tästä syvemmälle laskeuduttaessa lämpötila laski hyvin vähän, ja pohjasedimenttikin on yli 15 asteista. Myös hapen määrä romahti kolmen ja viiden metrin välillä lähes täydestä saturaatiosta 35 prosenttiin. Alusvedessäkin on silti kohtuullisesti happea pohjasedimenttiä lukuun ottamatta. Heinäkuun puolivälin (14.7.) hapen kyllästysasteessa näkyy mielenkiintoinen supersaturaa- Marraskuun alussa koko vesipatsas oli jäähtynyt tiopiikki kolmen metrin syvyydessä. Hapen 6,5-asteiseksi, ja kuten spatiaalisesta aineistosta kyllästysprosentti oli tuolloin pinnasta kahden (Kuva 21) nähdään, koko järven veden lämpöti23 Lämpötila (°C) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 21.4. 22.4. 06.5. 25.5. 28.5. 05.6. 17.6. 27.6. 14.7. 21.7. 05.8. 1.11. -1 -2 Etäisyys pinnasta (m) -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 Hapen kyllästysprosentti 0 -1 -2 Etäisyys pinnasta (m) -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 21.4. 22.4. 06.5. 25.5. 28.5. 05.6. 17.6. 27.6. 14.7. 21.7 05.8. 1.11. -11 -12 Kuva 20. Valkjärven keskiselänteen lämpötilan ja happipitoisuuden vertikaaliprofiili 12 mittauskerralla. Alimmassa mittaussyvyydessä anturi painoineen lepää pohjassa, kenties osittain jopa hieman pohjasaven sisässä. Koska mittauskohtaa ei pystytty saamaan täsmälleen samaan pisteeseen, alimman pisteen syvyys vaihteli välillä 12.0 - 12.3 metriä. 24 Lämpötila (°C) Etäisyys pinnasta (m) 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 Etäisyys pinnasta (m) Etäisyys pinnasta (m) 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 Etäisyys pinnasta (m) Lämpötila (°C) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 Keskisyvänne -1 -2 Pohjoinen -3 Itäinen -4 Eteläinen -5 Läntinen -6 -7 -8 -9 -10 -11 21.4.2014 -12 -13 Lämpötila (°C) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 06.5.2014 22.4.2014 -12 -13 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 0 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5 -6 -6 -7 -7 -8 -8 -9 -9 -10 -10 -11 -11 -12 25.5.2014 28.5.2014 -12 05.6.2014 -13 -13 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 0 0 -1 -1 -1 -2 -2 -2 -3 -3 -3 -4 -4 -4 -5 -5 -5 -6 -6 -6 -7 -7 -7 -8 -8 -8 -9 -9 -9 -10 -10 -10 -11 -11 -11 -12 -12 14.7.2014 27.6.2014 -12 17.6.2014 -13 -13 -13 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 21.7.2014 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 01.11.2014 05.8.2014 -13 Kuva 21. Valkjärven lämpötilan syvyysprofiilit viidellä havaintoasemalla 12 mittauskerralla. Kunkin aseman alimmassa mittauspisteessä anturi lepäsi pohjassa, tai osittain pohjasaven sisässä. Kiersimme asemat ensimmäisen kuvan osoittamassa järjestyksessä kolmen tunnin aikana, joten sään aiheuttamat muutokset asemien välillä ovat mahdollisia, mutta luultavasti hyvin vähäisiä. 25 O2 (mg/l) 0 Etäisyys pinnasta (m) -1 -2 Etäisyys pinnasta (m) 0 21.4.2014 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 22.4.2014 -1 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5 -6 -6 -7 -7 -8 -8 -8 -9 -9 -9 -10 -10 -10 -11 -11 -11 -12 -12 -12 -13 -13 -3 -4 -5 -6 -7 -1 -2 Keskisyvänne Pohjoinen Itäinen Eteläinen Läntinen 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 25.5.2014 0 -1 28.5.2014 0 -1 -2 -3 -3 -3 -4 -4 -4 -5 -5 -5 -6 -6 -6 -7 -7 -7 -8 -8 -8 -9 -9 -9 -10 -10 -10 -11 -11 -11 -12 -12 -12 -13 -13 -1 -2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 17.6.2014 0 -1 -2 0 27.6.2014 -1 -2 -3 -3 -4 -4 -4 -5 -5 -5 -6 -6 -6 -7 -7 -7 -8 -8 -8 -9 -9 -9 -10 -10 -10 -11 -11 -11 -12 -12 -12 -13 -13 -13 -1 -2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 21.7.2014 0 -1 -2 06.5.2014 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 05.6.2014 -13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -3 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -2 0 Etäisyys pinnasta (m) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 O2 (mg/l) -2 0 Etäisyys pinnasta (m) O2 (mg/l) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 05.8.2014 0 -1 -2 -3 -3 -3 -4 -4 -4 -5 -5 -5 -6 -6 -6 -7 -7 -7 -8 -8 -8 -9 -9 -9 -10 -10 -10 -11 -11 -11 -12 -12 -12 -13 -13 -13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14.7.2014 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 01.11.2014 Kuva 22. Valkjärven veden happipitoisuuden syvyysprofiilit viidellä havaintoasemalla 12 mittauskerralla. Kunkin aseman alimmassa mittauspisteessä anturi lepäsi pohjassa, tai osittain pohjasaven sisässä, mikä selittää hapen vähäisen määrän ylempään mittauskohtaan verrattuna. Happianturin suojuksen rakenteen (kuva 17) takia savi ei todennäköisesti peittänyt happianturin membraania. 26 la näytti olevan sama. Vesi oli täysin kyllästynyt Johtopäätökset hapella kahdeksaan metriin saakka, ja tämän alapuolellakin happitilanne oli kohtuullinen. Kevät ja kesä 2014 olivat sääoloiltaan erinomaisia tutkimukseemme (Kuva 17). Sää lämpeni noKuvassa 21 on esitetty lämpötilan spatiaalinen peasti heti jäidenlähdön (12.4.) jälkeen, viileni vaihtelu havaintoasemien välillä. Valkjärven ve- uudelleen toukokuun alussa, ja lämpeni hetkeksi simassan lämpöolojen heilahtelu sään muuttu- hellelukemiin toukokuun puolivälin jälkeen. Keessa tulee esiin jo kahdessa ensimmäisessä mit- säkuu oli poikkeuksellisen kylmä, mutta heinätauksessa. Tyynen jakson jälkeen, 12 vuorokautta kuu ja elokuun alku poikkeuksellisen lämpimiä. jäiden sulamisesta 21.4. pintavesi oli lämmennyt Heinäkuun lopussa monessa suomalaisessa järhieman, mutta vesi jäähtyi nopeasti syvemmäl- vessä saavutettiin lämpöennätyksiä, ja tiedotusle laskeuduttaessa. Yön ja seuraavan päivän voi- välineet uutisoivat lämpötilasta johtuvan vähämakas tuuli jäähdytti pintaveden ja siirsi lämpöä happisuuden haitallisista vaikutuksista kaloihin. syvemmälle, joten käyrät nousivat pystyyn. Ilma Monissa uutisissa kerrottiin yli 30 asteen pintavirtasi suoraan pohjoisesta, läpi pitkän pohjois- lämpötiloista melko kookkaissakin järvissä, mutlahden, joten lämmin vesimassa pakkautui ete- ta Valkjärven keskisyvänteessä pintaveden keskiläiselle ja läntiselle havaintoasemalle, ja muiden lämpötila ei koskaan ylittänyt +24 astetta. asemien pintavesi jäähtyi selvästi enemmän. Myös 25.5. ja 5.6. eteläisen ja läntisen havainto- Aineistostamme nousee esiin kaksi tyypillistä aseman pintavesi oli selvästi muita lämpimäm- Valkjärven piirrettä: 1) lämpiminä aikoina järpää. Hellekauden jälkeen 5.8. läntisen ja eteläisen veen muodostuu lämpötilan harppauskerros 3-5 havaintoaseman vesi oli muita lämpimämpää 3-7 metrin syvyyteen, mikä aiheuttaa harppauksen metrin välillä, mutta pintavesi oli kaikissa ha- myös happipitoisuudessa, ja 2) sääolosuhteiden vaintoasemissa yhtä lämmintä. (tuulen ja lämpötilan) vaihtelu heiluttaa Valkjärven vesimassan lämpöoloja nopeasti. Lewisin Toukokuun alku oli viileä etenkin yölämpötilo- (1983) luokittelussa Valkjärvi olisi siis epäjatkujen osalta, mikä selittänee yhdenmukaisen läm- va polymiktinen järvi, tai jotakin dimiktisen ja pötilajakauman 6.5. Ilmeisesti järvi oli kokenut polymiktisen järven välistä. Positiivisena asiana keväisen täyskierron uudelleen. Myöskään 1.11. on kuitenkin syytä huomata, että silloinkin kun havaintoasemien välillä ei ollut lainkaan eroja. harppauskerros muodostuu, happea on kohtuullisen paljon alusvedessäkin, ja ainostaan pohjaHapen määrää (mg/l) kuvaavat spatiaaliset käy- sedimentti kärsii hapen puutteesta. Tämän voirät on esitetty kuvassa 22. Huomionarvoisia ovat tanee kokonaan tai osittain selittää hapettimilla. erityisesti toukokuun helleaallon käyrät 25.5., heinäkuun hellejakson käyrät 14.7. ja lämpi- Sään vaikutus Valkjärven kerrostuneisuuteen on mimmän hellejakson käyrät 5.8. Toukokuun lo- hyvin nähtävissä kuvissa 21 ja 22. Ensimmäinen pun käyristä nähdään pinnan vähähappisuuden mittaus (21.4.) tehtiin vuodenaikaan nähden olevan voimakkainta läntisessä, eteläisessä ja lämpimänä iltapäivänä (päivän ylin lämpötilakeskisyvänteen havaintoasemassa ja vähäisem- päivänä yli +18 °C), heikkotuulisten vuorokaupää pohjoisessa havaintoasemassa. Itäisessä ha- sien jälkeen. Pintakerrokset ovat siksi melko vaintoasemassa happitilanne on sen sijaan veden lämpimiä, mutta jo kahdesta metristä alkaen sylämpötilaan nähden erinomainen myös pinnas- vemmät osat tasaisen kylmiä. Seuraavana päiväsa. Heinäkuun puolivälin (14.7.) käyrät sen sijaan nä (22.4.) päivän ylin lämpötila oli vain +10 °C, kertovat kolmen metrin hypersaturaatiopiikin ja pohjoistuuli voimistui. Kuvasta 21 nähdään koskevan koko järveä, joskin tässäkin itäinen ha- miten tuuli on, paitsi sekoittanut lämmintä vettä vaintoasema eroaa muista. Hellejakson jälkeinen syvemmälle, myös pakannut lämmintä ja hapekäyräparvi 5.8. puolestaan vahvistaa eteläisen ja kasta pintavettä järven eteläpäähän, eteläiseen läntisen havaintoaseman eroavan myös happi- ja läntiseen havaintoasemaan. Kylmintä ja väloiltaan muista: niissä hapen määrä laskee muita hähappisinta pintavesi oli itäisellä havaintoaseasemia jyrkemmin harppauskerroksessa. malla, jonka kohdalla tuulella oli pisin rata kul27 Etäisyys pinnasta (m) Lämpötila (°C) 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Iitin Märkjärven keskisyvänne 29.7.2014 Näkösyvyys 265 cm Sähkönjohtavuus pintavedessä 5,46 mS/m 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hapen kyllästysprosentti Kuva 23. Iitin Märkjärven keskisyvänteen (ETRS-TM35FIN 6760894 : 460480) lämpötila- ja happikerrostuneisuus hellekauden jälkeen, ukkosmyräkän lähestyessä 29.7.2014. Huomaa hapen harppauskerroksen jyrkkyys ja alusveden viileys suhteessa Valkjärven keskisyvänteeseen 5.8.2014 (kuva 20). kea järven pintaa. Sääolosuhteiden muutoksen veden sekoittumisen, minkä seurauksena happiseurauksena kerrostumisen jo aloittanut järvi tilanne oli 28.5. yksi mittausjakson parhaista. sekoittui täysin, ja koki 6.5. mitattujen tulosten perusteella kevättäyskierron uudelleen. Voimakas supersaturaatio kolmen metrin syvyydessä lämpimänä aikana 14.7. saattaa johtua Toinen suuri muutos tapahtui kolmen vuorokau- yhteyttävistä levistä. Valkjärven vesi on yleensä den aikana 25.-28.5. Näistä ensimmäisellä mit- melko sameaa, joten leville parhaat olosuhteet tauskerralla pintavesi oli lämmennyt helleaallon ovat pinnassa. Heinäkuussa Valkjärvi oli kuitenseurauksena jo yli 20 asteeseen, ja vielä 3 metrin kin hyvin kirkasvetinen, joten voi olla että yhsyvyydessäkin vesi oli 18-asteista. Hapen määräs- teyttävien levien kerros keskittyi kolmen metrin sä lämpötilan kerrostuneisuus luultavasti näkyisi syvyyteen. Seuraavassa mittauksessa supersatuhyvin, ellei männyn siitepölystä johtunut mi- raatio ulottui pinnasta kolmen metrin syvyyteen, krobitoiminta olisi kuluttanut happea erityisesti ja oli voimakkaimmillaan metrin syvyydessä pinnassa (Kuva 28). Seuraavana päivänä 26.5. (kyllästysaste 112 %). Pinnassa kelluvia sinileväilman lämpötila laski nopeasti, ja puuskittainen lauttoja havaitsimme mittauksissamme vain 27.6. tuuli yltyi. Tämän seurauksena järven lämpötila ja happiolot olivat 28.5. täysin toisenlaiset. Järven Kuvassa 23 on esitetty vertailun vuoksi syvyyspintaosat olivat jäähtyneet yli kymmenen astet- profiilitulokset Iitin Märkjärveltä kuumimman ta, ja lämpötilan profiilikäyrä pönöttää pystyssä hellejakson jälkeen heinäkuun lopussa. Valkjär(Kuva 20). Tämä yhdessä tuulen kanssa aiheutti ven tapaan myös Märkjärvi kärsii rehevöitymi28 sestä, mutta veden ominaisuuksiltaan se eroaa tyypillisenä Salpausselän pohjoispuolina järvisuomen järvenä melkoisesti. Märkjärven pinta-ala on 423 hehtaaria, ja sen syvin kohta on 15,6 metriä, mutta koska järven keskisyvyys on vain 4,35 metriä, Märkjärven vesitilavuus (18 406 200 m3) on vähemmän kuin kaksinkertainen Valkjärven tilavuuteen nähden. Kuten kuvasta 23 nähdään, Märkjärven keskisyvänteen vesi jäähtyy melko jyrkästi kolmen ja kuuden metrin välissä, mikä aiheuttaa erittäin jyrkän hapen harppauskerroksen neljän ja kuuden metrin väliin: kuudessa metrissä happea ei ole juuri lainkaan. Märkjärven keskisyvänteen alusvesi kuuden metrin alapuolella on hyvin viileää ja lähes hapetonta pohjaan saakka. Kun tätä verrataan Valkjärven tilanteeseen lämpimimpänä aikana 5.8., huomataan, ettei Valkjärven kerrostuneisuus sittenkään ole kovin voimakas. Vesi lämpenee syvällä jopa 16-asteiseksi, eikä lämpötilaero pinnan ja syvänteen välillä ole kovin suuri. Vaikka Valkjärven veden happitilanne heikkenee huomattavasti kolmen metrin syvyydestä alaspäin, happea riittää kuitenkin helteisimpänäkin aikana lähes pohjaan saakka. Yksi selitys tähän eroon voi olla Valkjärven molempien hapetinten toiminta läpi kesän (Kuva 19). Märkjärvellä ei ole hapettimia. Pienikokoista ja kompaktin muotoista järveä on helppo ajatella yhtenäisenä kokonaisuutena tai monoliittina, jonka vesimassa on kauttaaltaan samanlaista. Tutkimuksemme aikana havaintoasemien välillä oli kuitenkin eroja, ja niille kehittyi omat luonteenpiirteensä. Itäinen asema on karskein. Vesi on syvää, lähin ranta jyrkkä ja tuulensuojaa on asemista vähiten. Keskisyvänne ja pohjoinen asema tuntuvat suojatummilta, kenties loivan länsirannan vaikutuksesta. Eteläisen havaintoaseman vesi on usein kolmea aiemmin mainittua lämpimämpää, ja helteisimpänä aikana hapen määrä väheni nopeasti harppauskerroksen alla. Läntinen havaintoasema on lässyin. Se on selvästi muita matalampi, ja vesi usein lähes pohjaan saakka lämmintä, tai ainakin pinnassa on paksu lämpimän veden kerros. Itäisen havaintoaseman vesi vaikutti usein tummansiniseltä, jopa mustalta, pohjoisen aseman ja keskisyvänteen vesi sinisen ja turkoosin sekoitukselta, eteläisen aseman vesi vihreältä ja läntisen aseman vesi vaalean harmaanvihreältä. Vesissä on eroja. Kuva 24. Sään suosiessa syvyysprofiilien mittaminen ei ole niitä kaikkein raskaimpia töitä. Lumi odottaa mittarin lukeman tasoittumista, ja Juulia Lumin käskyä laskea anturi metrin alemmas. 29 Kuva 25. Näytteenottoa Valkjärven keskisyvänteellä. Tatu on nostanut vettä seitsemän metrin syvyydestä. Aleksi laskee veden hanasta näytepulloon. Huomaa myös Tatun asiallinen John Deere -lippis. 30 Valkjärven bakteeritoiminnan kerrostuneisuus Aleksi Murtomaa, Tatu Sokka ja Mika Sipura Johdanto Menetelmät Yksi rehevöityvien vesien merkittävimmistä ongelmista on lisääntynyt mikrobiaalinen hengitys, joka kerrostuneissa tai jään peittämissä vesissä johtaa hapen määrän vähenemiseen, ja äärimmillään alusveden tai koko vesimassan happikatoon. Oppikirjoissa asia esitetään usein niin, että rehevöitymisen seurauksena syntynyt suuri leväbiomassa vajoaa kuoltuaan pohjaan, missä aerobiset bakteerit kuluttavat leviä hajottaessaan hapen. Tämä herätti eräällä lukion biologian oppitunnilla kysymyksiä: 1) Miten paljon bakteereja on muualla vedessä? 2) Eikö hajottajabakteerien määrä ja hapenkulutus voisi olla suurinta pintavedessä, sillä se on lämpimämpää, ja pintaveteen yhteyttävät levät kuolevat? 3) Jos hapen määrä on pohjasedimentissä ja pohjan tuntumassa pysyvästi alentunut, eivätkö olosuhteet siellä suosi erityisesti anaerobisia bakteereja? Miksi happea tarvitsevat anaerobiset bakteerit toimisivat ahkerimmin siellä missä happea ei juuri ole? Teimme mittaukset ja otimme näytteet Valkjärven keskisyvänteestä (piste 1 kuvassa 16) kolme kertaa kevätkesän 2014 aikana, ja kerran loppusyksyllä (päivämäärät kuvassa 28). Mittasimme lämpötilan (°C), hapen määrän (mg/l) ja hapen kyllästysprosentin 20 metrin kaapelilla ja polarografisella happisensorilla varustetulla YSI Professional Plus -mittarilla pinnasta, ja kaikilta syvyyksiltä metrin välein pohjaan saakka. Vesinäytteet otimme hanalla suljettavalla, painolla laukaistavalla kahden litran WaterMark -vaakanoutimella (Kuva 26) samoilta syvyyksiltä suoraan yhden litran inkubointipulloihin (Kuva 27). Tämän tutkimuksen tarkoituksena on hakea havaintoaineiston turvin vastauksia edellä esitettyihin kysymyksiin. Monissa tutkimuksissa aerobisten heterotrofisten bakteerien on todettu olevan runsaimmillaan veden pintaosissa, ja vähälukuisimmillaan termokliinin kohdalla ja pohjassa (Maier ym. 2009), mutta jakauman on todettu riippuvan järven ominaisuuksista, ja vaihtelevan vuoden- ja vuorokaudenajoittain (esim. Tammert ym. 2005, Maier ym. 2009). Vuoden 2014 aikana Valkjärvi oli ajoittain hyvin samea, toisinaan taas erittäin kirkas, joten myös bakteeritoiminnan voi olettaa vaihtelevan ajallisesti. Laboratoriossa otimme inkubointipulloista aluksi 10 ml:n näytteet absorbanssin määritystä varten, ja 1 ml:n näytteet steriileillä pipeteillä bakteerikasvatuksiin. Biologisen hapenkulutuksen (BOD7) selvittämiseksi mittasimme kaikista näytteistä hapen määrän Vernier Labquest2:n optisella happianturilla (ODO-BTA) ennen ja jälkeen seitsemän vuorokauden inkuboinnin pimeässä kaapissa huoneenlämmössä. Menetelmä ei ota huomioon nitrifikaatioprosesseissa kuluvaa happea (ei-atu). Lämpötila laboratorion kaapissa vaihteli välillä 20,8 - 21,7 °C. Veden sameuden FTU-asteikko käyttämässämme YSI 9300 fotometrissä järvivedelle liian suuripiirteinen, joten mittasimme sameuden fotometrillä epäsuorasti 650 nanometrin aallonpituuden absorbanssina, jossa sokeana näytteenä käytetään tislattua vettä. Sameuden on todettu korreloivan pidemmillä aallonpituuksilla mitattujen 31 Kuva 26. Kenttätöiden tärkeimmät välineet. Yläkuvassa YSI Professional Plus -mittari, jonka 20 metriä kaapelin päässä on kolme anturia. Näillä saadaan mitattua lämpötila, hapen kyllästysprosentti, hapen määrä (mg/l), pH ja redox-potentiaali. Alakuvassa Watermark vaakanoudin, jolla saadaan noin 10 cm:n korkuinen näyte vesipatsaasta. Tässä yllättävän kirkasta vettä 12 metrin syvyydestä. 32 Kuva 27. Ylemmässä kuvassa 27.6.2014 kerätyt muoviset vesinäyte- ja inkubointipullot Valkjärven keskisyvänteestä. Etualalla Vernier LabQuest II -tiedonkeräin, jossa on kiinni Vernierin optinen happipitoisuusanturi (ODO-BTA). Alakuvassa Tatu on ottamassa vesipulloista näytteitä bakteerimäärien ja veden absorbanssin selvittämiseksi. Aleksi odottaa happipitoisuuslukeman tasoittumista. 33 Etäisyys pinnasta (m) 0 0 0 -2 -2 -2 -4 -4 -4 -6 -6 -6 -8 -8 -8 -10 -10 -10 -12 Pohja -12 Pohja -12 Etäisyys pinnasta (m) 0 Etäisyys pinnasta (m) 0 1 2 3 4 5 0 0 -2 -2 -2 -4 -4 -4 -6 -6 -6 -8 -8 -8 -10 -10 -10 -12 Pohja -12 500 1000 1500 2000 2500 3000 Pohja 0 1 2 3 4 5 0 -2 -2 -2 -4 -4 -4 -6 -6 -6 -8 -8 -8 -10 -10 -10 0 -12 500 1000 1500 2000 2500 3000 Pohja 0 1 2 3 4 5 0 -2 -2 -2 -4 -4 -4 -6 -6 -6 -8 -8 -8 -10 -10 -10 0 -12 500 1000 1500 2000 2500 3000 Heterotrofisia bakteereja / ml Pohja 0 1 2 3 BOD7 (mg/l) 4 5 8 10 12 14 16 Pohja 2 4 6 8 10 12 14 16 27.6.2014 Pohja 0 0 Pohja 6 -12 0 -12 4 25.5.2014 0 0 Pohja 2 -12 0 -12 Pohja 0 0 0 Etäisyys pinnasta (m) 500 1000 1500 2000 2500 3000 7.5.2014 2 4 6 8 10 12 14 16 14.11.2014 -12 Pohja 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Absorbanssi (%) Kuva 28. Aerobisten heterotrofisten bakteerien tiheyksien, biologisen hapenkulutuksen ja veden absorbanssin syvyysprofiilit neljällä havaintokerralla. Alin palkki tarkoittaa pohjaa (= savinen vesinäyte), jonka syvyys vaihteli veneen ajautumisen takia havaintokerroittain välillä 12.1-12.4 metriä. absorbanssiarvojen kanssa (Turbidity Technical Review 2010), ja Lähtelänoja-aineistossa sameusarvo (FTU), väriarvo (mg Pl/l) ja kiintoaineen määrä (mg/l) selittävät lineaarisessa regressiomallissa vastaavalla menetelmällä mitatun absor- banssin vaihtelusta 91,3 %, ja sameusarvo yksin 80,8 %. Pidämme tällä perusteella absorbanssia varsin kelvollisena bakteerien käytössä olevan orgaanisen aineen mittana, vaikka sen vaihtelu johtunee osittain epäorgaanisesta savesta. 34 Lämpötila (°C) 0 0 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 -1 Etäisyys pinnasta (m) -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 7.5.2014 25.5.2014 27.6.2014 14.11.2014 -10 -11 -12 Hapen kyllästysprosentti 0 -1 Etäisyys pinnasta (m) -2 -3 -4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 7.5.2014 25.5.2014 27.6.2014 14.11.2014 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 Kuva 29. Yläkuvassa lämpötilan ja alakuvassa hapen syvyysprofiili neljänä havaintokertana. YSI Professional Plus -mittari antoi yleisesti yli sadan prosentin kyllästyslukemia. Nämä voivat olla osin todellisia, mutta ne saattavat valmistajan mukaan johtua myös laitteen kalibroinnista, joka suoritetaan täysin vesihöyryllä saturoituneessa ilmassa. 35 6 1,0 a) BOD7 residuaalit (mg) BOD7 (mg) 5 4 3 2 1 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 3,5 Log10 (heterotrofiset bakteerit + 1) b) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Absorbanssi (%) Kuva 30. a) Log-muunnetun heterotofisten bakteerien tiheyden suhde biologiseen hapenkulutukseen (BOD7). Pohjan sameat näytteet on jätetty tästä pois. Lineaarisessa regressiomallissa bakteeritiheys selittää yksin 81,8 % biologisen hapenkulutuksen vaihtelusta. b) Veden absorbanssin suhde biologisen hapenkulutuksen jäännösvaihteluun eli residuaaleihin. Kahden selittävän muuttujan regressiomallissa myös absorbanssi selittää merkitsevästi biologisen hapenkulutuksen vaihtelua. Heterotrofisten aerobisten bakteerien määrät laskimme inkubointipulloista näytteenottopäivänä steriileillä pipeteillä otetuista yhden millilitran näytteistä 3M Petrifilm kasvatusalustoilla (AQHC). Menetelmässä näyte pipetoidaan kuivalle elatusainelevylle muovikalvon alle, ja tasoitetaan koveralla muovilevyllä. Punaisina erottuvien pesäkkeiden määrä lasketaan vuorokauden (+ 35 °C) inkuboinnin jälkeen. Tulokset Kuten kuvasta 28 nähdään, bakteeritoiminnan kerrostuneisuus vaihteli havaintokertojen välillä suuresti. Toukokuun alussa (7.5.) vesi oli viileää, täysin kerrostumatonta, ja hapen määrä oli vähäinen vain yli kymmenen metrin syvyydessä (kuva 28). Heterotrofisten aerobisten bakteerien tiheys oli suurin pinnassa, mutta biologinen hapenkulutus ei vaihdellut suhteessa syvyyteen (Kuva 28). Pohjan näyte oli luonnollisesti kuravettä, mutta yllättäen vain 30 cm pohjan yläpuolella oleva vesi oli kirkkaampaa kuin pintavesi (Kuva 28). oli lämmennyt selvästi, ja lämpötilan harppauskerros oli alkanut muodostua 4-6 metrin välille (Kuva 29). Hapen määrä oli pintavedessäkin vähentynyt, ja kuvassa 29 näkyvä hapen profiilikäyrä oli varsin erikoisen muotoinen. Heterotrofisten bakteerien tiheys, samoin kuin absorbanssi ja biologinen hapenkulutuksen arvot oli huomattavan korkeita neljän metrin syvyyteen saakka (Kuva 28). Vesi viiden metrin syvyydestä lähes pohjan saakka oli likimain yhtä kirkasta kuin ensimmäisellä havaintokerralla. Kesäkuun lopussa (27.6.) viileä kesäkuu oli jäähdyttänyt veden uudelleen, ja happeakin riitti kohtuullisesti lähes pohjaan saakka (Kuva 29). Vesi oli silmin nähden kirkasta. Bakteeritiheydet olivat hyvin pieniä pinnasta pohjaan ja biologinen hapenkulutus hyvin vähäistä (Kuva 28). Myös absorbanssilukemat olivat lähes pohjaan saakka hyvin pieniä. Marraskuun puolivälissä (14.11.) vesi oli jäähtynyt koko syvyydeltään noin 5,5 asteeseen, ja happeakin riitti paljon 9 metrin syvyyteen (Kuva 29). Toukokuun lopussa (25.5.) männyn siitepöly oli Heterotrofisia bakteereita oli vähän lukuun ottalevinnyt Valkjärven pintaan, ja alkanut paak- matta syvyyksiä 6-10 metriä (Kuva 28). Pohjan kuuntua ja vajota. Hellekauden jäljiltä pintavesi kuravettä lukuun ottamatta myös absorbanssi ja 36 biologinen hapenkulutus olivat korkeimmillaan Toisella havaintokerralla siitepöly oli jo osittain näissä syvyyksissä. hajonnutta ja vettynyttä niin, että oli alkanut upota. Aineistosta näkyy selvästi, että siitepölyä Kun poikkeavat kuraiset pohjanäytteet poiste- riitti tasaisesti neljän metrin paksuudelta, mutta taan aineistosta, logaritmisesti muunnettu bak- tämän alla vesi oli kirkasta. Bakteerien hajottaesteeritiheys ja absorbanssi selittävät lineaarisessa sa siitepölyä pintavedessä, vesi sai biologisen hapienimmän neliösumman regressiomallissa 87,5 penkulutuksen perusteella jopa hieman jätevesi% (R2) biologisen hapenkulutuksen vaihtelusta mäisiä piirteitä, ja menetti happea. Valitettavasti (F2,49 = 171,5, p < 0,001). Näistä bakteeritiheys (t emme pystyneet keräämään aikasarjaa tämän = 17,6, p < 0,001) selittää vaihtelua absorbanssia jälkeisistä tapahtumista: ehtivätkö bakteerit ha(t = 4,7, p < 0,001) paremmin (Kuva 30). jottaa siitepölyn ennen kuin se ehti pohjaan? Johtopäätökset Pohjasta otetut näytteet olivat luonnollisesti huomattavan sameita, mutta tämä johtui lähinnä savesta. Bakteeritiheydet ja biologinen hapenkulutus eivät sen sijaan olleet pohjassa erityisen korkeita. Happea kuluttuva bakteeritoiminta ei siksi näiden tulosten perusteella näytä keskittyvän Valkjärvellä erityisesti pohjaan. Pystyimme osoittamaan neljän havaintokerran aineistollamme että: 1) bakteereille sopivan orgaanisen materiaalin määrän vertikaaliprofiili vaihtelee Valkjärvessä suuresti, 2) heterotrofisten bakteerien tiheydet vaihtelevat havaintokerroittain veden sameuden mukana ja 3) biologinen hapenkulutus on yleensä suurinta pohjasta ote- Huomionarvoista aineistossa on myös Valkjärtussa näytteessä, mutta usein yhtä korkealla, tai ven veden sameuden tasaisyys suhteessa syvyykorkeammalla tasolla muualla vesipatsaassa. teen, ja savipohjan päällä olevan veden kirkkaus. Peräti kolmella havaintokerralla neljästä muutaAineistosta nousee esiin erityisesti männyn sii- ma kymmenen senttimetriä pohjan yläpuolella tepölyn aiheuttamat muutoksen veden laadussa. oleva vesi oli jopa kirkkaampaa kuin pintavesi. Kuva 31. Lintulaskenta-aamuna 24.5. Valkjärvi näytti erikoiselta. Männyn siitepöly oli paakkuuntunut isommiksi hiutaleiksi, jotka alkoivat hiljalleen upota kohti syvyyksiä. Särkikalat hyppelivät pinnassa, mikä sai veden pinnan näyttämään kiehuvalta puurolta. Kuten seuraavana päivänä otetuista vesinäytteistä nähdään, Valkjärven pohjan bakteeritoiminta oli tuolloin pintaan verrattuna vähäistä. 37 Kuva 32. Kenttätöissä on usein liian hauskaa. Tässä kuvaaja on pyytänyt ryhmää poseeraamaan vakavana, entisaikojen tutkimusmatkailijoiden tapaan. Vasemmalla haudanvakavana Sanna, keskellä peruslukemilla Julia ja oikealla tosikkona Daniella. 38 Veden matkassa halki Nurmijärven Daniella Haaga, Julia Jokela, Sanna Lindfors ja Mika Sipura Johdanto Valkjärvi kerää vetensä noin 8,1 neliökilometrin maa-alueelta, säilyttää sitä keskimäärin 5,8 vuotta, minkä jälkeen vesi joko haihtuu ilmaan tai luisuu säännöstelypadon yli Luhtajokeen. Ennen Valkjärveä Luhtajoen virtaama on kertynyt pienistä puroista Salpausselän eteläreunan männiköiltä, rehevämpien savikkoalueen kuusikoista, pelloilta, pihoista ja taajamista. Matkan varrella veden mukaan on tarttunut liuenneita kemikaaleja, ja virtaaman mukaan irronnutta kiintoainesta. Samaan aikaan kiintoainesta on sedimentoitunut virtaaman hidastuttua pohjaan, eliöt ovat käyttäneet veteen liuenneita aineita ja tuottaneet siihen uusia, ja vesi on laimentunut, tiivistynyt tai jopa saastunut yhä uusien sivu-uomien liityttyä joeksi kasvavaan puroon. kuaan meanderoivassa uomassa metsäalueella Urttilankulman länsipuolelle (2). Yhdistyttyään useampien uomien kanssa metsäalueella (3) vesi saapui laajemmille peltoalueille Ojaniitun talon kohdalla (4), ja sai lisävettä alavilta peltoalueilta. Nurmijärven Kirkonkylään saavuttuaan uomaa aletaan kutsua Kyläjoeksi (5). Kyläjoki virtaa kuivatun Nurmijärven entisen pohjan peltoalueiden halki, ja muuttuu Luhtajoeksi, joka mutkittelee Hongisojan peltoalueiden läpi, kunnes syöksyy kuohuvana puhkaistun kallion läpi alas Kuhakoskena (6). Kuhakosken jälkeen Luhtajoki (7) saa lisää vettä Valkjärvestä (11), ja lähtee virtaamaan etelään, kohti Klaukkalan taajamaa. Klaukkalassa uoma saa lisää vettä useista pienemmistä uomista, näiden joukossa Klaukkalan jätevedenpuhdistamon laskuoja. Toivolan (8) pohjoispuolella joki suuntaa kaakkoon, ja kääntyy etelään yhdistyäkseen Luhtaanmäen kohdalla Lepsämäjoen vesien kanssa Luhtaanmäenjoeksi (9). Vain muutaman kilometrin päässä tästä, Keimolan pohjoispuolella, Luhtaanmäenjoki laskee vetensä Vantaanjokeen, ja saa pian vauhtia Königstedtin kartanon alapuolisesta koskesta (10). Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli seurata veden laadun muutoksia yhtenä keväisenä päivänä latvavesiltä Vantaanjoelle, ja selvittää Valkjärvestä valuvan veden osuutta jokiveden muutoksissa. Valkjärvellä on maineensa rehevänä ja pahoinvoivana järvenä, ja sen hapettomia ja kuonaisimpia pohjavesiä on suunniteltu johdettavan putkea Menetelmät pitkin Luhtajokeen (Metsälä 2006), mutta mikä on Valkjärven merkitys Vantaanjokea pitkin Itä- Kiersimme tutkimuspisteet 10.5.2014 klo 10-16 mereen valuvan veden laadulle tällä hetkellä? veden mukana alavirtaan edeten, ja poimimme matkan varrella ylimääräiseksi havaintopaikaksi Veden matka alkaa Matkunsuolta ja sen länsi- Valkjärven säännöstelypadon luusuan. Tutkipuoliselta soistuneelta metsäalueelta vetensä am- mus edustaa siten vain yhtä hetkellistä tilannetta. mentavalta Matkunojalta (1). Virrattuaan Raja- Edellinen vuorokausi sattui olemaan kevätkaumäen taajaman itäpuolitse, ja tehdasalueen halki, den runsassateisin (Kuva 17), ja koska lumipeite ja saatuaan lisää vettä muun muassa Rajamäen oli läpi talven ohut, eikä varsinaisesta lumensutaajamasta saapuvasta purosta, vesi jatkaa kul- lamiskaudesta voida puhua, tutkiemme virtojen 39 Kuva 33. Seuraamamme veden kulkureitti ja havaintopaikat sen varrella. Paikkojen nimet, sijainti koordinaatein, uoman leveys ja virtausnopeus on esitetty taulukossa 2. Katso Vantaanjoen vesistön piirteistä, kemiallis-biologista ominaisuuksista, ja nykytilasta tarkemmin Vahtera ym. (2014) 40 Taulukko 2. Näytteenottopaikkojen sijainti koordinaatein, virtausuoman leveys ja virtausnopeus. Paikka ETRS-TM35FIN Uoman leveys (cm) Virtausnopeus (m/s) 1. Matkunoja 6711860 : 375269 102 0,16 2. Urttilankulma 6710681 : 375623 195 0,26 3. Harjula 6709454 : 376713 290 0,55 4. Ojaniittu 6707560 : 377838 420 0,21 5. Aurinkorinne 6704965 : 378358 615 0,11 6. Kuhakoski 6701793 : 374103 760 1,38 7. Holma 6700668 : 374992 830 0,56 8. Toivola 6697688 : 378230 1035 0,08 9. Moottoritie 6691601 : 378975 1395 0,26 10. Königstedt 6691630 : 381327 3150 0,12 11. Valkjärvi 6700011: 374662 - 0 Kuva 34. Valkjärven tutkimuspiste pohjoispään säännöstelypadolla. Tässä Julia ottaa vesinäytettä. 41 Kuva 35. Yläkuvassa Julia mittaa veden sähkönjohtavuutta ja lämpötilaa luotettavaksi ja nopeatoimiseksi osoittautuneella Aquashock Water Purity -mittarilla Harjulan talon kohdalla (havaintopiste 3). Daniella takaa turvallisuuden. Alakuvassa Sanna mittaa veden happipitoisuutta, happamuutta ja redox-potentiaalia YSI Professional Plus -mittarilla Aurinkorinteen notkossa (havaintopiste 5). 42 Kuva 36. Yläkuvassa Sanna mittaa veden virtausnopeutta Harjulan talon kohdalla (havaintopiste 3) LabQuest II:n virtausnopeusanturilla. Veden virtauden vaihtelun vuoksi keskimmäärisen lukeman saamiseen kului aikaa. Alakuvassa Daniella odottaa LabQuest II:n optisen happianturin (ODOBTA) lukeman tasoittumista biologisen hapenkulutuksen lähtötasoja mitatessaan. 43 8,0 10 7,5 7,0 6 pH Lämpötila (°C) 8 4 6,0 2 0 5,5 5,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 80 Johtokyky (mS/m) TDS (ppm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 25 100 60 40 20 0 6,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 15 10 5 0 10 Paikka Paikka Kuva 37. Veden lämpötila, pH, TDS ja sähkönjohtavuus kymmenessä havaintopisteessä, ja Valkjärven säännöstelypadolla (sininen vaaviiva). TDS ja sähkönjohtavuus mittaavat käytännössä samaa asiaa, joten käyrien väliset erot johtuvat mittaushetken ajallisesta vaihtelusta. virtaamat saattoivat olla kenttätyöpäivänä suurimmillaan vuoden 2014 kevätpuoliskon aikana. Vesi havaintopisteeltä 3 alaspäin näytti tuona pilvisenä keväisenä lauantaina kermakahvilta, kun se myöhemmin keväällä oli lähinnä maitokahvia - kitsaasti annostellulla rasvattomalla maidolla. Maastossa mittasimme veden virtausnopeuden Vernier LabQuest2:n virtausmittarilla (FLOBTA; kuva 0), ja uoman leveyden Trotec BD15 -lasermittarilla. Lämpötilan, pH:n, hapen määrän (mg/l ja kyllästysprosentti), ja redox-potentiaalin (ORP) mittasimme 10 cm:n syvyydeltä polarografisella happianturilla varustetulla YSI Professional Plus -mittarilla. Sähkönjohtavuuden ja TDS:n (Total Dissolved Solids) mittaamiseen käytimme Aquashock Water Purity Kit -mittaria. Lisäksi otimme äyskärillä muoviämpäriin noin kahdeksan litraa pintavettä 0-5 cm:n syvyydeltä varoen häiritsemästä pohjasedimenttejä. Laboratoriossa mittasimme kiintoaineen määrän suodattamalla kaksi litraa vettä +80 °C lämpö- tilassa kuivatun ja 0,001 gramman tarkkuudella punnitun kahvinsuodatinpaperin läpi, ja punnitsemalla suodatinpaperi vuorokauden uudelleenkuivatuksen jälkeen (Kuva 49). Näkösyvyyden määritimme näkösyvyysputkella, joka on kuvattu ja arvioitu tarkemmin luvussa VI. Veden sameuden ja värin, sekä raudan, magnesiumin, kaliumin, kokonaisfosforin, ammoniumtypen, nitraattitypen ja nitriittitypen määrittämiseen käytimme YSI 9300 -fotometria reagensseineen. Biologisen hapenkulutuksen (BOD7) mittasimme pitämällä jokivettä seitsemän vuorokauden ajan tiiviisti suljetuissa muovipulloissa, ja mittaamalla Vernier Labquest2:n optisella happianturilla (ODO-BTA) hapen määrän ennen ja jälkeen inkuboinnin. Tämä menetelmä sisältää organismien soluhengitykseen kuluvan hapen lisäksi myös mm. nitrifikaatiossa käytetyn hapen (ns. eiatu), mutta pidämme sitä silti kohtuullisena mikrobitoiminnan mittarina. Aerobisten heterotrofisten bakteerien, enterobakteerien, koliformien ja Escherichia colin määrät laskimme 3M Petrifilm alustoilla (AQHC, AQEB ja AQCC). 44 12,0 O2 kyllästysprosentti 105 O2 (mg/l) 11,5 11,0 10,5 10,0 95 90 85 80 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 120 100 1200 80 1000 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1400 Rauta (µg/l) ORP (mV) 100 800 600 400 200 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 Paikka Paikka Kuva 38. Hapen määrä vedessä, hapen kyllästysaste, redox-potentiaali ja veden rautapitoisuus jokivedessä kymmenessä havaintopisteessä ja Valkjärven säännöstelypadolla (sininen vaakaviiva). Tulokset nousivat Ojaniittuun mennessä lähtötilanteeseen nähden kolminkertaisiksi, ja laskivat vähitellen Pilvistä kenttäpäiväämme edeltävä perjantai oli kohti Vantaanjokea. Matkunojaa lukuun ottakoko Valkjärvi-projektin tutkimusjakson (21.4.- matta arvot olivat Valkjärveä korkeammat. 22.11.) toiseksi sateisin (22 mm/vrk). Todennäköisesti tämä vaikutti ratkaisevasti saamiimme Hapen määrä ja kyllästysaste olivat melko korkeituloksiin. Jokiuomat olivat täynnä savisen rus- ta koko joen matkalla, kuitenkin alemmalla takeaa vettä, ja vesi oli huomattavan kylmää ver- solla kuin Valkjärvessä. Odotetusti liuenneen harattuna vaikkapa Valkjärven veteen (Kuva 37). pen määrä oli korkeimmillaan Kuhakosken alla, Koska sadevesi on hapanta (tyypillisesti 5,6), ja alhaisimmillaan hitaasti virtaavassa Kyläjoessa suuri sademäärä vaikuttanee myös kuvassa 37 Aurinkorinteen kohdalla. Hapetus-pelkistyspoesitettyihin yllättävän alhaisiin happamuusarvoi- tentiaali (ORP) nousi tasaisesti Urttilankulmalta hin. Matkunojan vesi oli väriltään humuksellisen Vantaanjoelle. Raudan määrä vedessä sen sijaan ruskeaa, joten sen alhainen pH-arvo ei yllätä. laski jyrkästi humuspitoiselta Matkunojalta HarArvo nousi odotetusti siirryttäessä Nurmijärven julaan, ja pysyi tämän jälkeen melko tasaisena. savisille peltoaukeille, Harjulan kohdille, mutta- Valkjärveen verrattuna jokiveden rautapitoisuus nousi sen jälkeen vain hieman. oli kuitenkin koko matkalla korkea (Kuva 38). Kuvassa 37 esitetyt TDS ja johtokyky (sähkönjohtavuus) mittaavat samaa asiaa, veteen liuenneiden aineiden kokonaismäärää. Matkunojalla arvot olivat vielä Valkjärveä alhaisemmat, mutta Kuvassa 39 on esitetty veden väriin ja sameuteen liittyvät muuttujat. Odotetusti humuksisen Matkunojan väriarvo oli korkein, mutta yllättäen mittasimme maastossa kirkkaalta näyttäneen 45 130 70 120 60 Kiintoaine (mg/l) Näkösyvyys (cm) 80 50 40 30 20 90 80 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 120 100 600 80 500 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 700 Väri (mg Pl /l) Sameus (FTU) 100 70 10 0 110 400 300 200 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 Paikka Paikka Kuva 39. Näkösyvyysputkella (kuva 66) mitattu näkösyvyys, kiintoaineen määrä, sameus ja väri jokivedessä kymmenessä havaintopisteessä ja Valkjärven säännöstelypadolla (sininen vaakaviiva). Urttilankulmankin veden väriarvoksi yli 700 mg Pl/l. Kaiken kaikkiaan väriarvot säilyivät odottamattoman korkeina koko matkalla. Väri ei kuitenkaan vähentänyt veden läpinäkyvyyttä, sillä mittasimme suurimmat näkösyvyysarvot värikkäimmistä vesistä. Harjulan jälkeen näkösyvyys pysyi loppumatkan melko tasaisena, kirkastuttuaan kuitenkin hieman Valkjärven ohituksen jälkeen. Tästä kertovat myös sameusarvot. Kahden ensimmäisen paikan veden sameus oli lähes Valkjärven luokkaa, mutta alkoi matkan edessä samentua tasaisesti, pois lukien näkösyvyydessäkin havaittu hetkellinen kirkastuminen Holman kohdalla. Kiintoainetta oli eniten virran alkupäässä, Harjulassa lähes 130 mg/l. Valkjärven jälkeen kiintoainemäärät putosivat Valkjärven tasolle, nousten kuitenkin hieman Vantaanjoessa. hyvin pieniä, mutta nousivat selvästi Valkjärven tasoa korkeammiksi joen saavuttua peltoalueille. Toivolan ja Moottoritien havaintopisteissä pitoisuudet laskivat väliaikaisesti. Korkein fosfaattifosforipitoisuus mitattiin Vantaanjoella. Myös nitraatti-, nitriitti- ja ammoniumtypen määrät olivat yläjuoksulla vähäisiä, mutta saavuttivat fosfaattifosforista poiketen huippunsa jo Ojaniitun kohdalla. Typen määrä oli Matkunojan ammoniumtyppeä lukuun ottamatta koko virtausmatkalla vähintään kertaluokkaa Valkjärven typpimääriä korkeampi. Magnesiumia oli sen sijaanValkjärveä enemmän vain Aurinkorinteen ja Kuhakosken kohdalla, ja kaliumiakin oli Valkjärveä enemmän vain neljässä havaintopisteessä. Matkunojassa sekä magnesiumia että kaliumia oli hyvin vähän. Kuvassa 40 on esitetty laboratoriossa mitatut jokiveden ravinnepitoisuudet. Fosfaattifosforipitoisuudet olivat kolmessa ensimmäisessä, pääosin metsässä virtaavassa havaintopisteessä Kuvassa 41 on esitetty vesistä mitatut bakteerimäärät. Heterotrofisia aerobisia oli Matkunojassa vähemmän kuin Valkjärvessä, mutta bakteerimäärä nousi nopeasti Ojaniittuun saakka. Siitä 46 4500 Nitraattityppi (µg NO3-N/l) Fosfaattifosfori (µg PO4-P/l) 120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 20 15 10 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 500 400 300 200 100 0 10 60000 1 600 Ammoniumtyppi (µg NH4-N/l) Nitriittityppi (µg NO2-N/l) 3500 10 25 0 4000 4000 3000 40000 Kalium (µg/l) Magnesium (µg/l) 50000 30000 2000 20000 1000 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 Paikka Paikka Kuva 40. Ravinteiden määrät jokivedessä kymmenessä havaintopisteessä ja Valkjärven säännöstelypadolla (sininen vaakaviiva). eteenpäin bakteeritiheys heittelehti 1600 bakteerin / ml molemmin puolin, ollen korkeimmillaan Luhtajoessa Toivolan kohdalla, ja alimmillaan Kuhakoskessa. Enterobakteerien määrä nousi tasaisesti Kuhakoskeen saakka, ja laski sitten hieman kohti Vantaanjokea. Ulosteperäisten koliformisia bakteereja ei ollut Matkunojassa ja Valkjärvessä lainkaan, mutta jo Urttilankulman vedessä niitä tavattiin 19 yksilöä millilitrassa. Tästä koliformien määrä laski Kuhakoskeen saakka, oli hieman korkeampi Holman kohdalla, nousi teräväksi piikiksi Toivolan kodalla, ja väheni sitten kohti Vantaanjokea. Eschericia colia tavattiin vain Toivolan kohdalla, 18 yksilöä millilitrassa. Biologinen hapenkulutus on vähäistä Matkunojan vedessä, mutta Valkjärven taso (joka oli havaintopäivänä korkeampi kuin tyypilliset kevään ja kesän 2014 aikana mitatut BOD7-lukemat) ylittyi jo Urttilankulmalla. Biologinen hapenkulutus oli muihin muuttujiin verrattuna yllättäen 47 200 2000 180 1800 160 Enterobakteereja / ml Heterotrofisia bakteereja / ml 2200 1600 1400 1200 1000 800 600 400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100 80 60 40 0 10 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4,0 100 3,5 80 BOD7 (mg/l) Koliformisia bakteereja / ml 120 20 200 0 140 60 40 3,0 2,5 20 0 2,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Paikka Paikka Kuva 41. Bakteeritiheydet ja biologinen hapenkulutus jokivedessä kymmenessä havaintopisteessä ja Valkjärven säännöstelypadolla (sininen vaakaviiva). suurimmillaan Kuhakosken vedessä, ja laski sit- piirteitä. Se oli hapanta, ruskeaa, rautapitoista ten hieman kohti Vantaanjokea. ja vähäravinteista. Yhtä odotetusti vähemmän soisilta alueilta ja taajamasta lisää vettä saanut, Johtopäätökset mutta edelleen Salpausselän distaalirinteellä virtaava puro oli Urttilankulman kohdalla menetOdotetusti soiselta metsäalueelta alkunsa saa- tänyt humusveden piirteitä, ja oli edelleen kirvan Matkunojan vesi sisälsi paljon humusveden kasvetinen ja vähäravinteinen. Kun joki saapui Kuva 42. Toivolan kohdalla Luhtajokea voi jo kutsua joeksi. Sivuutettuaan Klaukkalan, ja saatuaan lisää vettä mm. Klaukkalan modernin jätevedenpuhdistamon poistoputkesta, joki oli saanut veteensä melkoisen määrän ulosteperäisiä koliformisia bakteereja. Kuvassa Daniella merkitsemässä mittausten tuloksia vedenkestävälle lomakkeelle. Taustalla Sanna mittaamassa happipitoisuutta. 48 Kuva 43. Yläkuvassa Matkunojan näytteenottopaikka kaatosateessa heinäkuun alussa, kaksi kuukautta kenttätöiden jälkeen. Vesi oli edelleen humuksen värjäämää, mutta selvästi kirkkaampaa kuin keväällä. Alakuvassa puoli tuntia myöhemmin kuvattu Harjulan näytteenottopaikka, jonka vesi on niinikään puhtaampaa (vähemmän saven värjäämää) kuin sama virta kenttätöiden aikaan. 49 Kuva 44. Yläkuvassa Julia haasteen edessä; tulkitsemassa veden virtausnopeutta akanvirtoina pyörivästä Kuhakoskesta. Kuhakosken kallioon louhitussa uomassa vesi syöksyy 150 metrin matkalla 16 metriä alaspäin, mikä veden laadussa näkyy lisääntyneenä happipitoisuutena. Alakuvassa Julia äyskäröimässä vesinäytettä yli 30 metriä leveästä Vantaanjoesta Königstedtin kartanon edustalla. 50 savipohjalla kasvavalle metsäalueelle Harjulassa (Kuva 36), sen väri oli muuttunut ruskeaksi, pH oli noussut yli seitsemän, ja ravinteiden määrä oli noussut. Tästä eteenpäin jokiveden yleispiirteet eivät enää muuttuneet joen virratessa Nurmijärven peltoalueiden läpi kohti Vantaanjokea. Suurimmat muutokset havaintopisteiden 3 ja 10 välillä olivat sameuden lisääntyminen ja kiintoaineen väheneminen, sekä hetkelliset piikit typen määrässä Ojaniitun kohdalla ja koliformisten bakteerien tiheydessä Toivolan kohdalla. Sameuden lisääntyminen selittyy avoimien peltoalueiden määrällä, ja kiintoaineen väheneminen jokiuomien syvyyden kasvulla (kiintoaine virtasi veden mukana lähellä pohjaa). Vastausta vaille jää sen sijaan fekaalisten koliformien alkuperä Toivolassa. Ennen Toivolan havaintopistettä Luhtajokeen laskee Klaukkalan jätevedenpuhdistamon poistoputki, mutta myös muita lähes 20 000 asukkaan Klaukkalan taajaman vesiä. Yleisvaikutelmana aineistostamme Luhtajoki näyttää hieman puhdistuvan Holman kohdalla, Valkjärven vesien liityttyä siihen, tai ainakaan vesi ei tässä likaannu lisää. Tämä voi johtua kaikkien mitattujen muuttujien perusteella jokiveteen nähden hyvin puhtaan järviveden laimentavasta vaikutuksesta, mutta varmuutta tästä ei tämän perusteella saa. Valkjärvestä poistui vettä säännöstelypadon yli Luhtajokeen hyvin vähäisen näköinen määrä joen virtaamaan nähden. Veden suhteellinen puhtaus Holman kohdalla saattaa liittyä myös uoman syvyyteen ja virtauksen hitauteen, mikä voi aiheuttaa esimerkiksi pintaveden suhteellisen kirkkauden. Tähän Valkjärven mahdolliseen laimentavaan vaikutukseen perehdymme tarkemmin vuoden 2015 tutkimuksissa. Metsänen (2006) on esittänyt yhdeksi Valkjärven hoitotoimenpiteeksi pohjan hapettoman veden poisjohtamista putkella. Metsänen (2006) pitää toteuttamista mahdollisena, mutta esim. Hagman (2009) epäilee pohjan veden aiheuttavan haittoja alajuoksulla Luhtajoelta Vantaanjoelle. Meidän tulostemme perusteella näitä haittoja on syytä epäillä. Ensinnäkin, aiemmassa tutkimuksessa (Kuva 28) Valkjärven pohjan tuntumassa olevan veden havaittiin olevan yhtä kirkasta tai jopa kirkkaampaa kuin pintaveden. Tällä hetkellä Valkjärvestä poistuu tämän tutkimuksen perusteella selvästi jokivettä puhtaampaa vettä säännöstelypadon yli pintavettä Luhtajokeen. Emme ole mitanneet Valkjärven alusveden ravinnepitoisuuksia, mutta veden sameuden perusteella puolisen metriä keskisyvänteen pohjan yläpuolelta putkea pitkin säännöstelypadon läpi johdettava vesi ei aiheuttaisi muutoksia Luhtajoen kuormituksessa. Valkjärvestä jokeen tuleva vesi on joka tapauksessa jokivettä puhtaampaa, ja vaikutus lähinnä laimentava, joskaan ei vähäisen virtaaman takia välttämättä merkittävä. Tuloksissa on syytä huomioida ainoata kenttätutkimuspäivää edeltäneen vuorokauden sateisuus. Jokiuomat olivat täynnä vettä, ja vesi oli heti virran siirryttyä Salpausselän eteläpuolisille tasaisen vaaleanruskeaa (katso esimerkiksi kuvat 36, 42 ja 44). Silmämääräisesti arvioituna havaintopaikkojen veden laadussa olisi saattanut olla suurempia eroja vähäsateisempina aikoina. Myös esimerkiksi Kuhakoskesta nouseva mädäntyneen orgaanisen aineksen haju on voimakkaampaa silloin kun vettä on virrassa vähemmän. Pyrimme Valkjärvi-projektimme myöhemmissä tutkimuksissa selvittämään myös tätä vaihtelua. Kuva 45. Kenttätyöpäivät olivat pitkiä, tämäkin lauantai yli kahdeksantuntinen. Eteneminen tuntui siltä kuin olisimme olleet löytöretkeilijöitä etsimässä uusia maailmoja. Siksi halusimme ikuistaa ryhmistä löytöretkeilijämäisiä pönötyskuvia. Tässä jokiryhmä on löytänyt muinaista asutusta. 51 Kuva 46. Puroryhmä on ylittänyt iltapäivärupeamansa puolivälin, ja on syystä tyytyväinen. Meanderoivan Lähtelänojan särkällä vasemmalla Vertti, keskellä Ville ja oikealla Tomi. 52 Valkjärveen laskevat purot Tomi Ahtola, Ville Salmela, Vertti Vesanto ja Mika Sipura Johdanto Valkjärven ravinteisuuden, erityisesti levien kasvulle tärkeän fosforin määrän lisääntyminen, ja siitä seuraava levien biomassan kasvu saa alkunsa kahdesta lähteestä: sisäisestä ja ulkoisesta kuormituksesta. Sisäinen kuormitus tarkoittaa vesistön pohjalle kertyneiden ravinteiden liukenemista veteen, jota fosforin tapauksessa tapahtuu eniten liuenneen hapen määrän ollessa vähäinen (Bertoni 2011). Fosforin sisäistä kuormitusta voidaan näin ollen vähentää parantamalla pohjan happitilannetta esimerkiksi hoitokalastamalla, hapettamalla alusvettä, tai saostamalla fosforia kemiallisesti (Sarvilinna & Sammalkorpi 2010). Ulkoinen kuormitus puolestaan tarkoittaa valuma-alueelta vesistöön lähinnä jokien, purojen ja vajoveden mukana tulevia ravinteita. Lappalainen ja Väisänen Vesi-Eko Oy:stä ovat Pajusen (2010) mukaan arvioineet Valkjärven sisäiseksi kuormituksen osuudeksi jopa 90 % kokonaiskuormituksesta. Sisäinen fosforikuormitus olisi tällä perusteella peräti 3 690 kg fosforia ja 15 800 kg typpeä vuodessa. Hagman (2009) kuitenkin siteeraa Heikkilän vuonna 2008 kirjoittamaa julkaisematonta Valkjärven pohjasedimenttitutkimusta, jossa järven pohjasedimentin fosforipitoisuus on melko pieni (ylimmässä 20 cm:n kerroksessa 1-1,6 mg/g kuivapainoa, ja sen alapuolella 1 mg/g) verrattuna pintaveden pitoisuuksiin, ja epäilee Valkjärven savipohjan varastoivan ravinteita tehottomasti. sietokyvyn rajan. Hän arvioi Valkjärveen tulleen vuoden 2008 aikana 664 kg fosforia ja 5 700 kg typpeä, mikä on valuma-aluehehtaaria kohden vain hieman vähemmän kuin laajemmalti peltojen ympäröimässä Tuusulanjärvessä. Vahtera ym. (2009) arvioivat kolmen suurimman Valkjärveen virtaavan puron (Lähtelänoja, Järvenpään pelto-oja ja Hyypiänmäenoja) tuoneen vuoden mittaisen tutkimusjaksonsa aikana (2008-2009) Valkjärveen 343 kg fosforia ja 3 200 kg typpeä. Kokonaisfosforista 197 kg (1,1 kg/ha) tuli Lähtelänojasta, 83 kg (0,9 kg/ha) Hyypiänmäenojasta ja 73 kg (0,7 kg/ha) Järvenpään pelto-ojasta. Jos koko Valkjärven valuma-alueelta järveen tulevat ravinnemäärät ovat samaa suuruusluokkaa kuin näissä kolmessa purossa, päädytään lukuihin 734 kg fosforia, 6 855 kg typpeä ja 460 000 kg kiintoainetta vuodessa. Nämä luvut ovat selvästi suuremmat kuin Hagmanin (2009) esittämät. Valkjärven veden viipymä on myös arvioitu hyvin pitkäksi, peräti 5,8 vuodeksi (Metsänen 2006). Jos järven veden viipymä on lyhyt, ulkoisen kuormituksen tuomilla ravinteilla on vähemmän merkitystä, koska ne poistuvat järvestä nopeasti. Tutkittuaan Valkjärveen virtaavia puroja intensiivisesti vuoden ajan Vahtera ym. (2009) ja Pajunen (2010) päätyvät ehdottamaan Valkjärven tilan parantamiseksi ojauomien kunnostamista helposti sortuvien savipenkkojen eroosion torjumiseksi, maanviljelystekniikoiden parantamista (mm. suojavyöhykkeitä), haja-asutuksen ja eläintilojen jätevesiratkaisujen kehittämistä ja hulevesien käsittelyä ennen niiden päästämistä vesistöiVollenweiderin mallia käyttäen Hagman (2009) hin. Kosteikkojen rakentamista valuma-alueelle arvioi ulkoisen kuormituksen ylittävän selvästi Pajunen (2010) ei sen sijaan pidä kannattavana. 53 Tämän tutkimuksen päämääränä on selvittää Valkjärveen virtaavien purojen ominaisuuksia Vahteran ym. (2009) jälkiä seuraten, mutta pienimuotoisemmin. Tutkimuksen tarkoituksena on luoda pohjaa tuleville tutkimuksille, ja kartoittaa mahdollisuuksia myöhemmille, mahdollisuuksien mukaan kokeellisillekin tutkimuksille. Purot 1. Puokanoja on puroistamme pohjoisin (Kuva 45). Sen kauimmat vedet lähtevät kohti Valkjärveä Valkjärventien länsipuolelta, Soltin tilan pelloilta. Tien alittaessaan puro saa lisää vettä tienvarsiojista, ja pienistä lehtipuuvaltaisista metsäsaarekkeista. Muista tämän tutkimuksen puroista Puokanoja eroaa lähinnä siinä, että se virtaa koko matkansa Valkjärveen hevostilojen ja -laidunten tuntumassa (Kuva 58). Kesäaikaan Puokanoja on sankan kasvillisuuden peittämä. Vahtera ym. (2009) ovat arvioineet Puokanojan valuma-alueen kooksi 54 ha. Pajunen (2010) arvioi 54 % Puokanojan valuma-alueesta olevan metsää, ja 46 % peltoa. 2. Hyypiänmäenojan valuma-alue (89 ha) on Puokanojan valuma-alueeseen verrattuna metsäisempi, ja jonkin verran isompi. Pajusen (2010) mukaan Hyypiänmäenojan valuma-alueesta 66 % on metsää ja 34 % peltoa, joten metsän osuus on suurempi kuin muissa tutkimissamme puroissa. Puro alkaa pelto-ojana Suonrannan tien pohjoispuolelta, Hakamäen tilan liepeiltä mistä Kuva 47. Tutkimuspurojen näytteenottopaikat. Paikat sijaitsevat noin kymmenen metrin etäisyydellä Valkjärven rannasta, kuitenkin niin, ettei järven vesi pääse sekoittumaan virtaan. Tasaisella alueella alajuoksullaan virtaavan Lähtelänojan näyte otettiin siksi 100 metrin päästä rannasta. Taulukko 3. Näytteenottopaikkojen sijainti koordinaatein, puron valuma-alueen laajuus Vahteran ym. (2009) mukaan, ja veden virtausnopeus näytteenottopaikoilla (29.4./13.5.) Puro ETRS-TM35FIN Valuma-alue (ha) Virtausnopeus (m/s) 1. Puokanoja 6697483 : 373671 54 0,04 / 0,15 2. Hyypiänmäenoja 6707646 : 372033 89 0,07 / 0,10 3. Lähtelänoja 6710833 : 373195 180 0,16 / 0,45 4. Tiiranoja 6712972 : 373175 27 0,01 / 0,03 5. Rantalanoja 6716649 : 376128 8 0,02 / 0,16 54 Kuva 48. Yläkuvassa tutkimusryhmä työnsä ääressä Hyypiänmäenojalla. Ville ottaa äyskärillä vesinäytettä ämpäriin. Vertti mittaa samalla veden syvyyden näytteenottopaikalla, ja Tomi veden virtausnopeuden. Alakuvassa ryhmä tekemässä mittauksia Lähtelänojan meandereilla. Vertti mittaa hapen määrää, redox-potentiaalia ja pH:ta, Tomi johtokykyä. Ville merkitsee lukemat lomakkeelle. 55 Kuva 49. Yläkuvassa Vertti ja Ville suodattamassa purovettä kiintoainepitoisuuksien määrittämiseksi. Suodatinpaperit punnittiin aluksi uunikuivattuina, minkä jälkeen niiden läpi suodatettiin kaksi litraa purovettä. Suodatinpaperit kuivattiin lämpökaapissa, minkä jälkeen ne punnittiin uudelleen. Alakuvassa Tomi odottaa happimittarin tasoittumista biologista hapenkulutusta määrittäessään. 56 Kuva 50. Bakteeritiheyksien mittaamiseen käytetyt 3M Petrifilm alustat. Vasemmalla heterotrofisten aerobisten bakteerien kokonaismäärän laskemiseen sopiva alusta. Pesäkkeet näkyvät punaisina pisteinä. Keskellä enterobakteereille spesifi alusta, jossa enterobakteerit erottuvat kaasukuplan muodostaneina punaisina pisteinä (tässä tapauksessa 5 yksilöä / ml). Oikealla koliformeille spesifi alusta, jolla ei tässä tapauksessa ole yhtään koliformipesäkettä. Eschericia coli näkyisi tällä alustalla sinisenä kaasua muodostaneena pisteenä, ja muut koliformit punaisina kaasua muodostaneina pisteinä. se virtaa pellon reunaa, saaden vettä pienten suolaikkujen täplittämältä metsäiseltä mäeltä. Valkjärventien alitettuaan Hyypiänmäenoja virtaa meanderoiden maaperältään savisessa lehtomaisessa kuusikossa (Kuva 58), missä siihen yhtyy pienempiä puroja Hyypiänmäen suunnasta. Oja laskee lopulta Valkjärveen Saunalahden perukassa, pienessä tervaleppäviidassa (Kuva 57). 3. Lähtelänoja on Valkjärveen laskevista putoista suurin virtaamaltaan ja valuma-alueeltaan (180 ha). Oja pulppuaa esiin Klaukkalan tekonurmikentän alta, virtaa halki kesantona ja loppupäästään karjan laitumena olevan peltoalueen, sukeltaa sitten sekametsäalueelle, ja virtaa lopulta viimeiset sadat metrinsä hylätylle pellolle kasvaneessa koivikossa (Kuva 59). Huomattava osa Lähtelänojan yläjuoksusta on asutusaluetta, joten suuri osa ojan valumasta lienee hulevettä. Pajunen (2010) arvioi Lähtelänojan valuma-alueesta 38 % olevan taajama-aluetta, 36 % peltoa ja 26 % metsää. Valuma-alue tulee muuttumaan lähiaikoina voimakkaasti, sillä ojan pohjoispuolelle on parhaillaan rakenteilla Pikimetsän asutusalue, ja Nurmijärven kunnanvaltuusto on vastikään hyväksynyt myös Lähtelänojan yläjuok- sun, tekonurmikentän ja kuplahallin pohjois- ja koillispuolen ns. Ali-Tilkan asemakaavan. Tälle alueelle on kaavailtu valmistuvan asuntoja jopa tuhannelle klaukkalalaiselle. 4. Tiiranoja näyttää näytteenottokohdassa puroistamme pienimmältä, mutta valuma-alueeltaan (27 ha) se on selvästi Rantalanojaa suurempi. Tiiranojan vedet virtaavat puroon pohjoisesta Pitkäkallion alueelta ja etelästä Järvihaan teollisuusalueelta ja metsistä. Pääosan matkastaan Tiiranoja taittaa kesantopellon keskellä, kiiltopajujen varjostamana, ja laskee lopulta huomaamattomasti Tielahteen Tiiran uimarannan reunalla (Kuva 53). Pajusen (2010) mukaan Tiiranojan valuma-alueesta 54 % on metsää, 20 % peltoa ja 22 % tiheää asutusta. Jäljelle jäävä 4 % on pajusen arvioissa mm. uimaranta-aluetta. 5. Rantalanoja on puroistamme lyhyin, ja valuma-alueeltaan (8 ha) pienin. Se saa alkunsa Klaukkalantie tienvarsiojista ja omakotitalojen pihoista. Puro virtaa kauniissa notkossa kasvillisuuden joukossa (Kuva 56), kunnes syöksyy jyrkemmin kuusikkoiseen raviiniin, saa lisää vettä muutamasta sivupurosta, ja laskee rytei- 57 kön keskellä Tiiranojaa vuolaamman näköisenä Rantalan talon tuntumassa Valkjärveen (alakuva 56). Pajusen mukaan puolet Rantalanojan valuma-alueesta on tiheää asutusta ja puolet metsää. Nämä viisi ovat luonnollisesti vain otos Valkjärveen laskevista puroista. Valkjärven eteläpäässä järveen laskee kirkasvetiseltä vaikuttava Järvenpään pelto-oja, jonka valuma alue on 109 ha (Vahtera ym. 2009), sekä muutamia pieniä Lähtelänojan suuntaisia puroja. Kallioisilla rannoilla vesi lorisee Valkjärveen jyrkkien rinteiden tilapäisissä puroissa erityisesti keväällä ja sateisina aikoina. Järven pohjoispään metsissä virtaa hyvin pieniä ja lyhyitä, hädin tuskin erottuvia puroja, joiden vesimäärää on vaikea arvioida. Näiden merkitystä Valkjärvelle tulemme selvittelemään myöhemmissä tutkimuksissamme. Menetelmät sotaan samalla vesipatsaan läpi putken yläpäästä, vedensyvyyttä jossa +-merkki näkyy, voidaan pitää Secchi-levyllä määritettyyn vedensyvyyteen verrattavana. Teimme kaikki näkösyvyyden määritykset rakennusten varjossa. Mittasimme huolellisesti sekoitetuista vesinäytteistä kiintoaineen määrän suodattamalla kaksi litraa purovettä kuivattujen ja milligramman tarkkuudella punnittujen kahvinsuodatuspaperien läpi, ja punnitsemalla uunissa (+80 °C) kuivatut suodatinpussit kiintoaineineen uudelleen kahden vuorokauden kuluttua. On mahdollista, että kahvinsuodatuspaperi päästää osan saviaineksesta ja muusta hienojakoisesta kiintoaineesta läpi, mutta oletamme menetelmän olevan huonoimmassakin tapauksessa suuntaa antava. Veden sameuden, värin, fosfaattifosforin määrän, ammoniumtypen määrän, nitraattitypen määrän ja nitriittitypen määrän mittaamiseen käytimme YSI 9300 fotometria. Sameuden mittaaminen perustuu suodatetun ja suodattamattoman vesinäytteen absorbanssieroon, ja värin mittaaminen suodatetun vesinäytteen ja tislatun veden absorbanssieroon. Ravinteiden määrän mittaaminen perustuu käsittelemättömän puroveden ja spesifeillä reagensseilla värjätyn puroveden absorbanssieroon sopivalla aallonpituudella. Teimme kenttämittaukset ja otimme viiden litran vesinäytteet puroista 29.4. ja 13.5.2014. Valitsimme havaintopisteet noin kymmenen metrin etäisyydeltä Valkjärven rannasta, paikasta jossa vedensyvyys mahdollisti vesinäytteen ottamisen pohjasedimenttiä häiritsemättä (yläkuva 46). Lähtelänoja virtaa loppupäästään lähes tasamaalla, joten valitsimme sen mittauspisteen noin 120 metrin päästä Valkjärven rannasta, paikasta jossa vesi virtaa pysyvästi vain Valkjärven suuntaan Aerobisten heterotrofisten bakteerien, entero(alakuva 48). bakteerien, koliformisten bakteerien ja Escherichia colin määrät laskimme 3M Petrifilm Mittasimme maastossa viiden senttimetrin sy- kasvatusalustoilla. Menetelmässä elatusaineavyydestä lämpötilan, hapen määrän, hapen kyl- lustoille (AQHC, AQEB ja AQCC) pipetoidaan lästysprosentin, pH:n ja redox-potentiaalin YSI millilitra vettä, ja näyte tasoitetaan levyllä paiProfessional Plus -mittarilla, ja sähkönjohtavuu- namalla kalvon alle elatusaineen päälle. Bakteeden ja TDS:n (Total Dissolved Solids) Aquashock ripesäkkeet lasketaan vuorokauden inkuboinnin Water Purity Kit -mittarilla. (+35 °C) jälkeen. Enterobakteerien, koliformien ja E. colin määrittäminen perustuu alustoilla peOtimme vesinäytteet äyskärillä ylimmästä viiden säkkeiden väriin ja kaasuntuotantoon. senttimetrin vesikerroksesta kymmenen litran ämpäreihin. Laboratoriossa mittasimme näistä Biologisen hapenkulutuksen (BOD7) määrinäytteistä näkösyvyyden näkösyvyysputkella. timme mittaamalla hapen määrän (mg/l) litran Käyttämämme läpinäkyvä akryyliputki on sisä- inkubointipulloissa maastopäivän päätteeksi halkaisijaltaan 4,5 senttimetriä, ja pituudeltaan Vernier Labquest2 tiedonkeräimellä ja sen op120 senttimetriä. Putken pohjaan on maalattu tisella happianturilla (ODO-BTA), ja uudelleen kirkkaanvalkoiselle pohjalle musta +-merkki seitsemän vuorokauden jälkeen. Tiiviisti suljetut (Kuva 69). Kun putkeen kaadettua vesinäytettä inkubointipullot säilytimme huoneenlämmössä lasketaan alapäässä olevasta putkesta pois, ja kat- laboratorion pimeässä kaapissa. Menetelmä on 58 8,0 8 6 pH Lämpötila (°C) 10 7,0 2 6,5 1 2 3 4 0,0 5 200 20 12 1 2 3 4 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 100 0 5 100 O2 kyllästysprosentti 11 10 9 8 7 0 2 50 10 0 1 150 30 TDS (ppm) Sähkönjohtavuus (mS/m) 40 O2(mg/l) 7,5 4 0 29.4.2014 13.5.2014 8,5 1 2 3 4 80 60 40 20 0 5 Puro Puro Kuva 51. Puroveden lämpötila, pH, sähkönjohtavuus ja TDS (Total Dissolved Solids), sekä hapen määrä ja sen kyllästysaste tutkituissa puroissa kahdella havaintokerralla. 1 = Puokanoja, 2 = Hyypiänmäenoja, 3 = Lähtelänoja, 4 = Tiiranoja, 5 = Rantalanoja. karkea, ns. ei-atu, joka ei ota huomioon nitrifi- vaintokertojen välillä. Kaikki purot olivat lievästi kaatioprosesseissa kuluvaa happea. emäksisiä, mutta pH-arvot putosivat selvästi havaintokertojen välillä. Tämä johtunee toukokuun Tulokset alun sateisuudesta (Kuva 17), sillä sadevesi on tavallisesti hapanta. Purojen veteen liuenneiden Maastossa mitatut muuttujat on esitetty kuvas- aineiden määrässä (ja samalla myös sähkönjohsa 51. Havainnointipäivien aikana elettiin vielä tavuudessa) oli melkoisia eroja. Suurimmat luvut varhaiskevättä, ja erityisesti toukokuun alku oli mittasimme Rantalanojasta, ja toiseksi suurimviileä, joten purot olivat vielä viileitä (Kuva 17). mat Lähtelänojasta. Puokanojassa veteen liuenVain Rantalanojan vesi lämpeni merkittävästi ha- neiden aineiden määrä oli pienin. Liuennutta 59 200 80 Väri (mg Pt/l) Sameus (FTU) 100 60 40 20 0 1 2 3 4 50 40 30 20 10 0 100 50 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 50 60 Näkösyvyys (cm) Kiintoaine (mg/l) 70 13.5.2014 150 0 5 29.4.2014 1 2 3 4 40 30 20 10 0 5 Puro Puro Kuva 52. Puroveden sameus, veden väri, kiintoaineen määrä ja näkösyvyysputkella mitattu näkösyvyys tutkituissa puroissa kahdella havaintokerralla. 1 = Puokanoja, 2 = Hyypiänmäenoja, 3 = Lähtelänoja, 4 = Tiiranoja, 5 = Rantalanoja. Kuva 53. Tiiranoja laskee Tiiranrannassa Valkjärveen. Kiintoaine laskeutuu viuhkaksi pohjaan. 60 100 50 0 1200 Nitraattityppi (µg NO3-N/l) Ammoniumtppi (µg NH4-N/l) 150 1 2 3 4 5 Nitriittityppi (µg NO2-N/l) Fosfaattifosfori (µg PO4-P/l) 200 1000 800 600 400 200 0 1 2 3 4 160 Puro 13.5.2014 120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 10 8 6 4 2 0 5 29.4.2014 140 Puro Kuva 54. Puroveden ravinnepitoisuudet tutkituissa puroissa kahdella havaintokerralla. 1 = Puokanoja, 2 = Hyypiänmäenoja, 3 = Lähtelänoja, 4 = Tiiranoja, 5 = Rantalanoja. happea oli kaikissa puroissa paljon, mutta Tiira- ojan suuri kiintoainemäärä selittyy purossa ajenojan hapen määrä laski huomattavasti mittaus- lehtineella kuolleella kasvimateriaalilla. kertojen välillä. Kuvassa 54 on esitetty puroista mitatut ravinSameuteen ja veden väriin liittyvät muuttujat on nepitoisuudet. Puokanojasta mitattiin ensimesitetty kuvassa 52. Kirkkainta vesi oli Tiirano- mäisellä havaintokerralla varsin pieni fosfaatjassa, ja vaikka Rantalanojan vesi ei eronnut sil- tifosforimäärä, mutta toisella kertaa määrä oli mämääräisesti tästä, siitä mitattiin molemmilla nelinkertainen. Myös Tiiranojan, Lähtelänojan ja havaintokerroilla suurimmat sameusarvot. Sa- Hyypiänmäenojan fosfaattifosforin määrä lisäänmaa osoittaa myös näkösyvyysputkella mitattu tyi havaintokertojen välillä. Rantalanojassa ei sen näkösyvyys, joka oli Rantalanojassa molemmil- sijaan tapahtunut muutoksia. Ammoniumtyppeä la mittauskerroilla alle 10 cm. Tiiranojassa, ja oli eniten Puokanojassa, erityisesti toisella haniin ikään melko kirkasvetisessä Puokanojassa vaintokerralla. Melko paljon ammoniumtyppeä näkösyvyys oli ensimmäisellä havaintokerralla oli myös Hyypiänmäenojassa ja Lähtelänojassa, lähes 50 cm. Vesi oli värikkäintä Lähtelänojas- kun taas Tiiranojan ja Rantalanojan lukemat olisa ja Hyypiänmäenojassa, ja vähiten värikästä vat hyvin pieniä. Kuten fosfaattifosforin, myös Tiiranojassa ja Rantalanojassa. Väriarvot olivat nitraattitypen määrä lähes nelinkertaistui Puokuitenkin esimerkiksi joki- ja järvitutkimuksis- kanojassa havaintokertojen välillä. Hyypiänmäesa humusvedestä mitattuihin arvoihin nähden nojassa, Lähtelänojassa ja Rantalanojassa nitraatpieniä. Kiintoainetta oli selvästi muita enemmän tityppeä oli hieman vähemmän, eikä määrissä Tiiranojassa ja Rantalanojassa molemmilla ha- tapahtunut muutoksia. Tiiranojassa nitraattitypvaintokerroilla. Nämä ojat ovat muita pienempiä, peä oli hyvin vähän. Nitriittitypen määrä väheni ja näytteenottokohdat matalia, ja ainakin Tiiran- Rantalanojassa suhteellisesti paljon mittausker61 1500 1000 500 0 50 1 2 3 4 100 80 60 40 20 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 4 BOD7 (mg/l) Koliformit / ml 120 0 5 40 30 20 10 0 29.4.2014 13.5.2014 140 Enterobakteerit / ml Heterotrofiset bakteerit / ml 2000 3 2 1 1 2 3 4 0 5 Puro Puro Kuva 55. Puroveden bakteeritiheydet ja biologinen hapenkulutus tutkituissa puroissa kahdella havaintokerralla. 1 = Puokanoja, 2 = Hyypiänmäenoja, 3 = Lähtelänoja, 4 = Tiiranoja, 5 = Rantalanoja. tojen välillä, mutta tällä ei liene käytännön mer- telänojassa, ja selvästi vähemmän Tiiranojassa kitystä, sillä nitriittiä oli hyvin vähän, eikä se ole ja Rantalanojassa. Escherichia colia löysimme vedessä pysyvä yhdiste. vain Lähtelänojasta toisella havaintokerralla (3 yksilöä millilitrassa). Biologisen hapenkulutukBakteerien määrät ja biologinen hapenkulutus sen arvot olivat puroissa yllättävän pieni, toisella on esitetty kuvassa 55. Aerobisia heterotrofisia havaintokerralla jopa pienempiä kuin Valkjärbakteereja oli ensimmäisellä kerralla purovedes- ven keskisyvänteen pintavedessä samaan aikaan. sä melko vähän, eniten Lähtelänojassa. Toisella Huomionarvoista hapenkulutuksessa on kuitenhavaintokerralla Puokanojan, Rantalanojan ja kin Puokanojan lukeman voimakas nousu toiselTiiranojan bakteerimäärä oli nelinkertaistunut, la havaintokerralla. minkä seurauksena Puokanojan bakteerimäärä erosi selvästi muista puroista. Enterobakteerien Teimme tutkimuspuroista silmämääräisiä arvimäärä oli niin ikään ensimmäisellä havaintoker- oita ja sameusmittauksia myös myöhemmin keralla pieni, mutta lisääntyi kaikissa puroissa Ran- sällä. Tiiranoja kuivui jo toukokuun lopussa, eikä talanoja lukuun ottamatta toiseen havaintoker- siinä virrannut vettä kesäaikana kuin sadejaksoitaan mennessä. Tällöin Puokanojassa oli erittäin na kesä- ja elokuun puolivälissä. Rantalanojassa paljon enterobakteereja, Hyypiänmäenojassa ja vettä riitti pidempään, mutta oja virtasi kesällä Lähtelänojassa selvästi vähemmän, ja Tiirano- hyvin kapeana norona syvällä kasvillisuuden kätjassa ja Rantalanojassa hyvin vähän. Koliformeja köissä. Isompien ojien vesi kirkastui jälkimmäilöysimme ensimmäisellä havaintokerralla yhden sen havaintopäivämme jälkeen silmin nähden. pesäkkeen verran (Lähtelänojassa), mutta toi- Kesäkuun lopussa (29.6.) mittasimme Lähteläsella havaintokerralla niitä oli melko runsaasti nojasta sameusarvon 10 (FTU), Hyypiänmäekaikissa puroissa. Eniten koliformeja oli Läh- nojasta arvon 6 ja Puokanojasta arvon 4. Näistä 62 Puokanojan arvo oli sama kuin Valkjärven keskisyvänteen pintavedestä samana päivänä mitattu sameus. Heinäkuussa Valkjärven vesi kirkastui niin, ettei mittarimme resoluutio riittänyt. Purojen sameusarvot pysyivät sen sijaan ennallaan. Myös Vahtera ym. (2009) havaitsivat Puokanojassa ulostekuormitusta E. colin suuriin määriin väitteensä perustaen. Erikoista kuitenkin on, ettei muutos näy aineistossamme lainkaan veden värissä, eikä sähkönjohtavuudessa. Johtopäätökset Valkjärven valuma-alueella metsämaatkin ovat luontaisesti ravinteikkaita (Pajunen 2010), mutta maatalouden ja taajamien kuormitukseen voidaan vaikuttaa enemmän. Hagman (2009) arvioi pelloilta tulevan fosforikuormituksen olevan noin 50 % Valkjärveen tulevasta kokonaiskuormituksesta. Käyttämässään Vollenweiderin mallissa noin 70 % vähentäminen fosforikuormituksessa riittäisi laskemaan Valkjärven kuormituksen kestävälle tasolle. Tähän pääsemiseksi hän ehdottaa vähintään 15 metrin levyisiä suojavyöhykkeitä pelloille, tarkkoja viljavuusmäärityksiä oikean lannoitusmäärän saavuttamiseksi, pelto-ojien loiventamista ja ojakasvillisuuden lisäämistä, sekä mahdollisesti myös kosteikkojen rakentamista merkittävimpien purojen varsille. Aiempia selvityksiä mukailleen Hagmanin (2009) kartassa kosteikot sijaitsisivat Lähtelänojassa pellolla havaintopisteiden 3 ja 4 välissä, sekä notkossa havaintopisteen 4 ja 5 välissä. Myös Puokanojan, Hyypiänmäenojan ja Järvenpäänpelto-ojan kosteikot sijaitsisivat pellolla melko kaukana Valkjärvestä. vaihtoehtoisesti tässä suunnitelmassa esitetään kosteikkoja aivan Valkjärven tuntumaan, myös Tiiranojaan. Näiden maatalouteen liittyvien toimenpiteiden lisäksi Valkjärven valuma-alueella on syytä huomoida myös maankäytön muutokset, esimerkiksi hevostalouden aiheuttamat haasteet, ja lisääntyvän taajama-asutuksen aiheuttamat toimenpiteet hulevesien puhdistamiseksi (Pajunen 2010). Vaikka tutkimuksemme perustuu vain kahteen havaintokertaan, se riitti paljastamaan tutkittujen purojen luonteenomaisimmat piirteet. Puokanoja virtaa kauneimmassa maisemassa, kumpuilevien hevoslaitumien joukossa, ja laskee vetensä Valkjärveen rehevässä lehdossa. Se on naapuriinsa Hyypiänmäenojaan verrattuna vähemmän savinen, mutta valuma-alueensa ominaisuuksista johtuen arvaamaton Valkjärven kuormittaja. Hyypiänmäenoja sen sijaan virtaa pääosin rehevässä metsässä, joten sen aiheuttama kuormitus lienee tasaisempaa, ja helpommin ennustettavaa. Lähtelänoja on puroistamme omituisin, ja säilytti hyvin salaisuutensa, vaikka toinen ryhmä erikoistui sen tutkimiseen. Puro oli välillä hyvin samea, ja sisälsi ainoana tutkimistamme puroista E. colia. Toisinaan taas Lähtelänojan vesi vaikutti erittäin kirkkaalta, ja ravinnemäärät olivat pieniä. Koska Lähtelänoja on myös suurin Valkjärveen laskevista puroista, sen tutkimiseen on syytä keskittyä jatkossakin, ja jos hoitotoimenpiteitä suunnitellaan, Lähtelänojasta on hyvä aloittaa. Tiiranoja ja Rantalanoja ovat puroistamme pienimmät. Ne ovat niin pieniä, että lopettavat kesällä olemassaolonsa. Tiiranoja vaikutti puhtaalta, eikä se aiheuttane ongelmia Valkjärvelle. Rantalanoja sen sijaan osoittautui yllättäväksi murheenkryyniksi. Valuma-alueen perusteella sen ei pitäisi olla noi samea ja ravinteikas, eikä Koska tutkitut purot Järvenpään pelto-ojalla veden biologisen hapenkulutusken noin suuri. täydennettynä vastaavat mitä ilmeisimmin suuresta osasta Valkjärven kuormitusta, aiomme Puokanojan valuma-alueella oli tapahtunut jo- jatkaa niiden tutkimista Valkjärvi-projektissamtain ennen toista havaintokertaa. Sameus, ra- me myös jatkossa. Tulevissa tutkimuksissa seuviteiden määrä ja bakteerien määrät olivat mo- raamme edelleen keväisin purojen tilaa muutninkertaistuneet, ja biologinen hapenkulutus tujien ja puroejn määrää lisäten, ja tarkemmin paljastaa vedessä jopa jätevesimäisiä piirteitä. yksittäisten purojen piirteisiin perehtyen. Mikäli Koska teimme vain yhden mittauksen, emme voi Valkjärven hoitotoimenpiteissä päädyttäisiin putietää, oliko kyseessä vain hetkellinen tila. Koska rojen kunnostamiseen tai vaikkapa kosteikkojen ojan tuntumassa laiduntaa hevosia, kyseessä voi rakentamiseen, tämä tarjoaisi erinomaisen maholla vain yksi sopivaan kohtaan lorautettu virtsa. dollisuuden myös kokeellisiin tutkimuksiin. 63 Kuva 56. Yläkuvassa tienvarsiojista alkunsa saava Rantalanoja uurtamassaan notkossa roudan sulaessa huhtikuun lopussa. Ojan valuma-alue on varsin pieni, eikä sen vuolauskaan juuri tästä nouse. Alemmassa kuvassa Rantalanojan ryteikköinen näytteenottopaikka Valkjärven partaalla. Yllättäen yläjuoksullaan kirkkaalta näyttänyt Rantalanoja oli molemmilla havaintokerroilla puroista samein. 64 Kuva 57. Yläkuvassa kohta jossa Hyypiänmäenojan savi ja muut sedimentit leviävät Valkjärven Saunalahteen. Edellisen kesän kasvien jäänteet sitovat hieman pilvenä leviävää kiintoainetta (huomaa väriraja vedessä). Kuva on otettu 14.4.2014. Alakuvassa sama paikka 7.7.2014. Sedimenttien ravinteisuuden vaikutus näkyy selvänä: ilmaversoiskasvillisuus on tässä selvästi lähiympäristöä rehevämpää. 65 Kuva 58. Yläkuvassa Hyypiänmäenoja meanderoi lehtomaisessa kuusikossa kohti Valkjärveä. Savisen maaperän vaikutus näkyy veden laadussa etenkin keväällä, mutta väri säilyy harmaana läpi vuoden. Alakuvassa kohta jossa Puokanoja laskee Valkjärveen. Kuvanottohetkellä veden biokemiallisissa ominaisuuksissa oli jätevesimäisiä piirteitä, mutta ulkonäössä ja hajussa ei havaittu poikkeavuuksia. 66 Kuva 59. Ajauduttuaan tutkimaan keväisiä puroja lukiolainen saattaa huomata, ettei ole joutunut opiskelu-uransa pahimpaan paikkaa. Vesi solisee, linnut laulavat, heleät korpikaislan versot nostavat päätään, mutta eivät vielä häiritse kulkemista, ja auringon valo siivilöityy hiirenkorvien lomasta luoden erikoisen värisiä valomaailmoja. Näkäräisiä, hyttyjä ja muita viheliäisiä verenimijöitä ei vielä ole, eikä ojanpenkalla makoileva opettajakaan ahdistele kohti parempia suorituksia. Koska ei tarvitse. 67 Kuva 60. Ryhmä on päättänyt kenttätyöpäivänsä Valkjärven rantaan, ja on nyt lähdössä jatkamaan iltaa laboratorioon. Purojen syvyydet on mitattu, ja Maria on löytänyt mitalle parempaa käyttöä. 68 Lähtelänoja Maria Kihlberg, Aleksi Kuronen, Elias Takala, Sampo Yrjölä ja Mika Sipura Johdanto Lähtelänoja on valuma-alueensa koon ja maankäytön perusteella merkittävin Valkjärveen virtaavista puroista (Taulukko 3, Kuva 61), ja myös virtaamaltaan suurin (Vahtera ym. 2009). Oja saa alkunsa Klaukkalan urheilualueen reunalta, mistä se virtaa pääosin kesantona ja lypsykarjan laitumena olevan peltoalueen läpi, sukeltaen viimeisten satojen metrien ajaksi seka- ja lehtimetsään. Keskivaiheilla ojaan laskee hulevesiä pohjoisesta teollisuusalueelta, ja kasvavalta pientaloalueelta. Ojan penkat ovat koko tämän 1,57 kilometrin matkalla helposti kuluvaa ja veden mukana kulkeutuvaa savea. Lähtelänoja on siksi monessa mielessä riski Valkjärven ekologiselle tilalle. Erityistä huolta ovat aiheuttaneet Lähtelänojan veden mukana Valkjärveen kulkeutuva ravinteikas kiintoaine, veden korkeat ravinnepitoisuudet ja kiihtyvän rakentamisen seurauksena lisääntyvät hulevedet (Vahtera ym. 2009). Kiintoaineongelma johtuu savisesta maaperästä, ja ojan jyrkistä kasvittomista reunoista, joiden sortumisen seurauksena ojaa on jouduttu kaivamaan auki useita kertoja. Tähän on ehdotettu ratkaisuksi penkkojen loiventamista, kasvillisuuden lisäämistä, ja saostusaltaan tai kosteikon rakentamista kuvan 61, pisteiden 4 ja 5 väliin. Hulevesiongelman ratkaisu on pintavalunnan vähentäminen, mikä Lähtelänojan tapauksessa voitaisiin toteuttaa esimerkiksi suojavyöhykkein. Tällä tutkimuksella on kolme keskeistä tavoitetta. 1) Pyrimme muodostamaan kokonaiskuvan Lähtelänojan veden kiintoainemäärästä, sen vaihtelusta ja vaihteluun vaikuttavista tekijöistä myöhempien tutkimusten pohjaksi. 2) Tutkimme sähkönjohtavuuden ja veden värin vaihtelua mahdollisten hulevesivalumien löytämiseksi. 3) Vertaamme käyttämiämme menetelmiä, ja pyrimme löytämään tulevia tutkimuksia varten mahdollisimman helppoja, edullisia ja tehokkaita tapoja seurata Lähtelänojan veden kuormituksen muutoksia lukiomme resursseja hyödyntäen. Menetelmät Sijoitimme Lähtelänojaan seitsemän mahdollisimman edustavaa havaintopistettä (Kuva 61). Piste 1 sijaitsee kohdassa, jossa vesi pulppuaa esiin Klaukkalan tekonurmikentän alta, ja lähtee virtaamaan matalassa pelto-ojassa kesannoidulla pellolla. Pisteessä 2 ojan uoma on jo syvä, ja tutkimuksen alussa tuoreeltaan auki kaivettu (Kuva 67). Piste 3 sijaitsee kohdassa, jonka pohjoispuolella rakennetaan uusia asuinrakennuksia, ja johon saattaa kulkeutua myös Järvihaan teollisuusalueen vesiä. Ennen pistettä 4 Lähtelänojaan yhtyy etelästä lähes yhtä leveä, Lepsämäntien varresta laidunten läpi virtaava oja (S), josta otimme myös näytteet. Pisteen neljä jälkeen oja virtaa hieman jyrkemmin kohti Valkjärveä hakkuualueen pohjoispuolitse, tuomiviidan läpi. Pisteessä 5 oja alittaa tien, ja lähtee virtaamaan meanderoiden lähinnä koivua kasvavan entisen pellon läpi. Pisteessä 6 oja meanderoi voimakkaimmin, ja saapuu tasaisemmalle alueelle, jossa virtaus vähitellen hidastuu. Piste 7 sijaitsee noin 40 metrin etäisyydellä Valkjärvestä, mutta johon kutenkin työntyy maaston tasaisuuden vuoksi usein Valkjärven vettä. 69 Kuva 61. Lähtelänoja (sininen viiva), sen valuma-alue (valkoinen viiva) ja tutkimuksen näytteenottopaikat (valkoiset numerot 1-7). S on Lähtelänojaan etelästä laskevan sivuojan näytteenottopaikka. Kiersimme havaintopisteet kevään ja kesän 2014 aikana virtaussuuntaan edeten viidesti. Mittasimme maastossa veden virtausnopeuden Vernier LabQuest2:n virtausmittarilla (FLO-BTA), ja lämpötilan, sähkönjohtavuuden ja TDS:n (Total Dissolved Solids) Aquashock Water Purity Kit -mittarilla. Noin kahdeksan litran vesinäytteen otimme äyskärillä muoviämpäriin pintavedestä, 0-5 cm:n syvyydeltä, varoen häiritsemästä savisia pohjasedimenttejä. man tarkkuudella punnitun kahvinsuodatuspaperin läpi kaksi litraa vettä, ja punnitsemalla paperi kiintoaineineen uudelleen kahden vuorokauden uunikuivatuksen (+80 °C) jälkeen. Syvemmissä vesissä käyttökelpoiseksi veden laadun mittariksi osoittautunut näkösyvyyden mittaus secchi-levyllä ei matalissa puroissa ole mahdollista, joten käytimme näkösyvyyden määrittämiseen näkösyvyysputkea. Tämän kirkkaasta akryylimuovista valmistetun, sisähalkaiLaboratoriossa määritimme kiintoaineen määrän sijaltaan 4,5 senttimetrin ja pituudeltaan 120 suodattamalla uunissa kuivatun, ja milligram- senttimetrin putken pohjaan maalasimme kirk- Kuva 62. Menetelmä jossa veden likaisuutta pyritään mittaamaan dekantterilasin vesipatsaaseen absorboituneen valon (lux) määränä. Vasemmalla tislattua vettä, mitattaavana Lähtelänojan vettä. 70 kaanvalkoiselle pohjalle mustan +-merkin. Kun putkeen kaadettua näytevettä lasketaan putken alapään letkusta ulos, ja seurataan samalla putken yläpäästä milloin rasti tulee näkyviin, näkösyvyys voidaan tällä putkella mitata epäsuorasti hyvinkin matalista vesistä (kuva 66). korkeudelle lattiasta, ja asetimme pimennetyssä laboratoriossa sen alle lattialle valaistusanturilla varustetun Vernier Labquest2 -tiedonkeräimen. Asetimme valaistusanturin päälle 250 millilitran dekantterilasin, mittasimme valon määrän (lux) tislatulla vedellä täytetystä lasista, ja uudelleen purovedellä täytetystä lasista. Näistä laskimme Veden sameuden ja värin mittaamiseen käytim- veden absorbanssiprosentin. me YSI 9300 fotometriä. Sameuden mittaamisessa verrataan lasikuitusuotimen läpi suodatetun Tulokset veden absorbanssia jokiveden absorbanssiin. Koska käyttämämme fotometrin FTU-asteikko Veden syvyydet ja virtausnopeus näytteenotto(Formazin Turbidity Unit) on karkea, mittasim- paikoilla on esitetty kuvassa 65. Lähtelänoja on me myös tislatun veden absorbanssiin verratun latvajuoksullaan hyvin vaatimaton puro (Kuva näytteen absorbanssiprosentin 650 nanometrin 64), jonka uoma on kauttaaltaan matala, mutta aallonpituudella. Aiemmissa tutkimuksissa (Tur- virtausnopeus suurempi kuin alajuoksulla. Habidity Tecnical Review 2010) 700 nanometrin vaintopisteessä 7 vesi vaihtaa Valkjärven pinnan aallonpituuden on todettu korreloivan absor- kohotessa kulkusuuntansa päinvastaiseksi. Vebanssin kanssa erittäin voimakkaasti FTU-arvon densyvyyksissä näkyy hyvin myös uoman kuivukanssa, joten käytimme lähinnä sitä olevaa foto- minen: kesäkuussa näytteenottopaikat ovat selmetrimme aallonpituutta. Veden väri platina-as- västi toukokuuta matalampia. Sivuojan (S) veden teikolla (mg pl/l) saadaan vertaamalla suodatet- syvyys vaihteli välillä 43-56 cm. Siinä ei koskaan tua näytettä tislattuun veteen. havaittu mitattavissa olevaa virtausta. Lisäksi kokeilimme menetelmää, joka ei vaadi Tärkeimmät tulokset on esitetty kuvassa 70. Lähfotometriä (Kuva 62). Kiinnitimme halogee- telänojan vesi on tekonurmikentän alta pulpunivalaisimen pöydän reunaan 80 senttimetrin tessaan kylmää, mutta lämpenee pian avoimella Kuva 63. Lähtelänoja kulkee muuttuvan peltomaiseman halki, joten niin tekevät myös tutkijat. Elias, Aleksi, Maria ja Sampo ovat siirtymästä sivuojalta havaintopisteelle 4. 71 Kuva 64. Ylemmässä kuvassa Maria, Aleksi ja Sampo aloittamassa kenttäpäivää Lähtelänojan alkulähteiltä, Klaukkalan tekonurmikentän aidan vierestä. Lähtelänoja on tässä vain muutamia kymmeniä senttimetrejä leveä, ja viitisen senttimetriä syvä. Alemmassa kuvassa kohta jossa Lähtelänoja laskee Valkjärveen, ja ojan tuoma ravinteikas kiintoaine laskeutuu pohjaan suistomaiseksi viuhkaksi. 72 40 Syvyys (cm) TDS oli ennakkokaavailuissamme tärkeä muuttuja, sillä se kertoo hulevesiongelmasta, esimerkiksi tiesuolan päätymisestä veteen. Kuten kuvasta 70 nähdään, TDS:n vaihtelu on vähäistä, eikä siinä ole minkäänlaista ajallista trendiä. Kahta ensimmäistä havaintokertaa lukuun ottamatta lukemat kuitenkin nousivat kohti Valkjärveä, mikä kertonee matkan varrella Lähtelänojaan kohdistuvasta kuormituksesta. 50 30 20 10 0 0,8 Virtausnopeus (m/s) kesantopellolla virratessaan. Veden jäähtyminen Valkjärveä kohti johtunee toisaalta syvyyden lisääntymisestä, toisaalta varjoisuuden lisääntymisestä purouoman syventyessä. Pisteessä 4 Lähtelänoja myös sukeltaa metsään. 0,6 1 2 3 4 5 6 7 23.4. 4.5. 27.5. 18.6. 3.7. Veden väri näyttää kuvan 70 perusteella keski0,4 määrin vähenevän kohti Valkjärveä. Kolmannella havaintokerralla värilukemat ovat erikoisen 0,2 korkeita, samoin kuin sameuslukema toisella havaintopisteellä, mikä edelleen heijastuu absorbansseihin ja näkösyvyyteen. Lähtelänojan 0,0 1 2 3 4 5 6 7 valuma-alueella ei ole soita, ja metsätkin ovat ohutturpeisia, joten väri veteen on tullut joko Paikka maataloudesta tai Klaukkalan hulevesistä. Alun Kuva 65. Näytteenottopaikkojen veden syvyyperin melko korkeat värilukemat pienenivät ylädet ja virtausnopeus keskellä puroa. juoksullakin toukokuun jälkeen. Jos kolmannen havaintokerran erikoinen piikki toisen havaintopisteen sameusarvossa (Kuva 70) jätetään huomioimatta, sameudessa on nähtävissä kaksi trendiä: 1) sameus lisääntyy kohti Valkjärveä ja 2) sameus vähenee kesän edetessä. Tämä näkyy käänteisesti myös näkösyvyysarvoissa, ja melko hyvin molemmissa absorbansseissa. Vaihtelu päivien ja havaintoasemien välillä on kuitenkin melko voimakasta. Kiintoaineen määrissä (Kuva 70) näkyy kolme trendiä. 1) Toukokuun alkupuolen mittauksissa kiintoainetta on paljon ja havaintopisteiden väliset erot suuria. Kuten kuvasta 73 nähdään, Lähtelänoja ei ole vastikään perattuja osia lukuun ottamatta uomaltaan tasainen, mikä saattaa aiheuttaa kasvittomana voimakkaan virtauksen aikana täyttyneiden altaiden purkautumisia, ja näiden mukanaan tuomia kiintoainepulsseja. 2) Kiintoaineen suurimmat määrät näyttävät keskittyvän havaintopisteeseen 4. Lähtelänojan uoma on tässä kohdin syvimmillään, ja vähän ennen pistettä 4 ojaan liittyy etelästä leveähkö sivuoja (S) 3) Kiintoaineen määrä on kesäkuussa huomattavasti toukokuuta pienempi. Kuva 71 havainnollistaa havaintopisteiden 3 ja 4 välissä Lähtelänojaan etelästä liittyvän sivuojan (S kuvassa 61) vaikutusta Lähtelänojan veden laatuun. Sivuoja on vain muutamia satoja metrejä pitkä, mutta se on melko syvä, ja siinä on yleensä runsaasti vettä (Kuva 68). Ojan valuma-alue muodostuu lypsykarjan laitumista, lypsykarjatilan pihapiiristä, Lepsämäntiestä ja muutamasta pienemmästä tiestä, ja muutamasta omakotitalotontista. Sivuoja osoittautui kaikkien mitattujen muuttujien perusteella selvästi Lähtelänojaa likaisemmaksi. Ensimmäisellä havaintokerralla ojasta mitattiin mm. käsittämättömän suuri, yli 800 mg Pl/l väriarvo. Kuvassa 71 on kuvattu vaaleansinisillä pylväillä Lähtelänojan veden ominaisuudet ennen sivuoja, tummalla violetilla sivuojan ominaisuudet, ja vaalealla violetilla Lähtelänojan veden ominaisuudet sivuojan jäl- 73 Kuva 66. Yläkuvassa Lähtelänojan loppupään meanderointia huhtikuun lopussa. Veden nopeus on mutkan ulkokaarteessa suurempi kuin sisäkaarteessa, joten ulkokaarteen törmä kuluu ja irronnut aines kasaantuu vähitellen sisäkaarteeseen särkäksi. Alakuvassa Lähtelänojan loppupään koivikon vehmautta heinäkuun alussa. Tässä kohdin Valkjärven vesi työntyy pohjoistuulella Lähtelänojaan. 74 Kuva 67. Yläkuvassa Lähtelänoja näytteenottopaikan kolme kohdalla. Kuvassa oikealla uutta Pikimetsän asutusaluetta. Vahtera ym. (2009) ovat pitäneet yhtenä Lähtelänojan ongelmista näitä jyrkkiä, helposti sortuvia rinteitä, ja ojan toistuvia kunnostuksia. Alakuvassa Lähtelänoja heinäkuun alussa näytteenottopaikan 2 kohdalla. Pintavesi on vain aavistuksen Valkjärven vettä sameampaa. 75 Kuva 68. Yläkuvassa Elias, Maria ja Sampo tekemässä mittauksia Lähtelänojan sivuojalla. Saven aiheuttaman maitokahvin värin takaa paljastui voimakas keltainen tai ruskea väri, ja korkea sähkönjohtavuus, mikä kertoo veden likaisuudesta. Alakuvassa Sampo, Elias ja Aleksi mittaamassa Lähtelänojan alajuoksulla, näytteenottopaikalla 7. Sampon edessä näkyy kiinteä vedenkorkeusmittari. 76 Kuva 69. Yläkuvassa Maria mittaamassa kahden litran vesinäytettä kiintoaineen määritystä varten. Alakuvassa Elias, Sampo ja Aleksi määrittämässä näytteen näkösyvyyttä näkösyvyysputkella. Elias laskee vettä vähitellen putkesta alapään hanasta. Sampo tarkkailee putken yläpäästä, ja pyytää sulkemaan hanan kun pohjan musta rasti näkyy. Aleksi mittaa tämän jälkeen vesipatsaan korkeuden. 77 250 200 TDS (ppm) 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 Väri (mg Pl/l) 100 300 200 100 1 2 3 4 5 6 0 7 23.4. 4.5. 27.5. 18.6. 3.7. 400 0 150 50 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 80 Sameus (FTU) Lämpötila (°C) 20 60 40 20 0 7 20 180 15 Näkösyvyys (cm) Kiintoaine (mg/l) 160 10 5 140 120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 0 7 60 Absorboitunut valo (%) Absorbanssi 650nm (%) 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 Paikka 50 40 30 20 10 0 Paikka Kuva 70. Veden lämpötila, TDS, väri, sameus, kiintoaine, näkösyvyys, absorbanssi ja halogeenilampun valon absorbanssi Lähtelänojan seitsemällä havaintopisteellä viidellä havainnointikerralla. 78 800 200 750 200 Väri (mg Pl/l) TDS (ppm) 250 150 100 50 Näkösyvyys (cm) 100 23.4. 4.5. 27.5. 18.6. 0 3.7. 180 45 160 40 140 35 Kiintoaine (mg/l) 50 120 100 80 60 18.6. 0 3.7. 160 80 140 70 120 100 80 60 40 20 18.6. 3.7. 23.4. 4.5. 27.5. 18.6. 3.7. 23.4. 4.5. 27.5. 18.6. 3.7. 15 5 27.5. 27.5. 20 20 4.5. 4.5. 25 10 23.4. 23.4. 30 40 0 Paikka 4 150 200 0 Sivuoja S 50 Absorboitunut valo (%) Sameus (FTU) 0 Paikka 3 60 50 40 30 20 10 23.4. 4.5. 27.5. 18.6. 0 3.7. Päivä Päivä Kuva 71. Lähtelänojan sivuojan vaikutus Lähtelänojan veden laatuun. Sivuoja laskee Lähtelänojaan paikkojen 3 ja 4 välissä (katso kuva 58) . keen. Kuten kuvasta nähdään, TDS, väri, sameus, kiintoaineen määrä ja valon absorbanssi kasvavat sivuojan jälkeen, ja näkösyvyys pienenee. Tätä ei kuitenkaan tapahdu aina, sillä erityisesti 27.5. sivuojalla ei näytä olevan juurikaan vaikutusta Lähtelänojaan. Tuolla havaintokerralla sivuoja oli matala, ja sen vesi valui Lähtelänojaan hiljaa osmankäämikasvuston juurten lomasta. 79 Käytettyjen menetelmien arviointi Näkösyvyys näkösyvyysputkella korreloi erittäin hyvin kaikkien muiden mittarien kanssa, ja on helppo käyttää maasto-olosuhteissakin, kunhan käyttäjiä on vähintään kaksi. Vaikka menetelmä perustuu aistinvaraisuuteen, myöskään henkilöiden väliset erot eivät näytä olevan suuria: hyvin harvoin kahden eri henkilön tekemät mittaukset samasta näytteestä poikkeavat kahdella senttimetrillä tai enemmän. Teimme kaikki mittauksemme rakennusten varjossa, mutta vaihtelevissa sääoloissa. Emme ole toistaiseksi selvittäneet valaistusolojen vaikutusta tuloksiin. Sameus (FTU) YSI 9300 -fotometrillä on helpohko määrittää, ja toistettavuus vaikuttaa varsin hyvältä. Sameuslukema myös korreloi hyvin kaikkien muiden mittareiden kanssa (taulukko 4). Jostain syystä valmistaja on kuitenkin jättänyt fotometrin resoluution hyvin heikoksi: se ilmoittaa lukemat kahden FTU-yksikön välein. Fotometri soveltuu siksi vain hyvin sameiden vesien tutkimiseen, ei esimerkiksi järvivesille. Jo hintaluokassa 400 euroa monien valmistajien laitteet ilmoittavat sameusarvot 0,01 FTU-yksikön vä- Kuva 72. Maria kirjoittamassa kenttämittausten lein, eli 200 kertaa tiheämmällä resoluutiolla. tuloksia lomakkeelle heleässä keväisessä koivikossa Lähtelänojan partaalla. Muistiinpanojen Kiintoaineen määritys kahvinsuodatuspussien helpottamiseksi käytimme kaikissa tutkimukavulla kaipaa parannuksia. Emme käyttäneet sissa sukeltajienkin käyttämälle vedenkestävälle suodatuksissa pihiyttämme imua, joten menetel- kirjoitusmuoville tulostettuja lomakkeita. Varmä on hyvin hidas, ja hidastuu entisestään, jos mistimme muistiinpanot käsin kirjoittamalla näytteessä on paljon kiintoainetta. Kastuessaan myös niissä tapauksissa, joissa tulokset tallennetsuodatinpaperit myös hajosivat helposti, mikä li- tiin ensisijaisesti mittalaitteiden logeihin. säsi entisestään turhautuneisuutta. Emme myöskään tiedä, miten paljon suodatinpussit läpäisi- lonpituuksiin. Menetelmän huonona puolena voi vät savea ja muuta hienojakoista kiintoainetta. pitää mm. sitä, ettei se erottele värin (liuenneen Jatkossa kiintoaineen määritys on syytä tehdä aineen) vaikutusta sameudesta. Kiintoaineen imulla, ja tarkoitusta varten Büchner-suppiloille vaikutus tuloksiin saattaa myös olla sattumanvatehtyjä lasikuitusuodattimia käyttäen. rainen: osuuko nökkönen näytteeseen vai ei? Veden absorbanssi YSI 9300 -fotometrillä 650 nm:n aallonpituudella. Menetelmä on nopea, ja tulokset vaikuttavat vakailta. Tulokset korreloivat hyvin muiden mittarien kanssa lukuun ottamatta kiintoainetta. Myös aiemmissa tutkimuksissa erityisesti suurten aallonpituuksien on todettu korreloivan erinomaisesta, joten käytimme siksi fotometrin suurinta aallonpituutta, emmekä testanneet tulosten suhdetta muihin aal- Veden absorbanssi LabQuest II:n lux-mittarilla (kuva 60). Tätä menetelmää pidimme etukäteen epävarmimpana, mutta toisaalta halpana, koska kahdeksan tiedonkeräintä oli valmiiksi hankittuna. Laitoimme ensin anturin päälle tislattua vettä dekantterilasissa, ja vertasimme sitten lukemaa samaan määrään ojavettä. Käytännön työ oli turhauttavaa, sillä huoneen valaistusolojen muutokset häiritsivät mittarin toimintaa, samoin kuin 80 Taulukko 4. Korrelaatiomatriisi käytettyjen veden epäpuhtautta mittaavien menetelmien tuloksista (Lähtelänojaryhmän, puroryhmän ja jokiryhmän yhdistetty aineisto, n = 61). Taulukon yläosassa on esitetty Pearsonin korrelaatiokertoimet (r) sellaisenaan, alaosassa kerrointen bootstrap-estimaatit 50 uudelleenotannalla. Näkösyvyys on log10 -muunnettu ennen analyysiä. Absorb. = YSI 9300 -fotometrin aallonpituudella 650 nm mitattu absorbanssi. LBQIIabs. = Vernier Labquest II:n valaistusanturilla (lux) mitattu dekantterilasin vesipatsaaseen absorboitunut valo, kontrollina tislattu vesi. n = 61 Näkösyvyys Sameus Väri Kiintoaine Absorb. LBQIIabs. Näkösyvyys 1,000 - 0,907 - 0,571 - 0,621 - 0,867 - 0,865 Sameus - 0,908 1,000 0,518 0,577 0,899 0,852 Väri - 0,575 0,506 1,000 0,165 0,726 0,534 Kiintoaine - 0,621 0,578 0,207 1,000 0,385 0,712 Absorb. - 0,867 0,898 0,668 0,393 1,000 0,768 LBQIIabs. - 0,865 0,854 0,508 0,698 0,753 1,000 pienenkin ilmavirran aiheuttama värinä veden pinnalla, ja lux-arvojen vakautuminen kesti pitkään. Lukema saattoi heilahdella vielä kymmenen minuutin kuluttua mittauksen aloituksesta sadoilla luxeilla. Yllättäen saadut tulokset kuitenkin korreloivat hyvin luotettavammilta vaikuttavien menetelmien kanssa. paa. TDS-arvomme eivät myöskään osoita haitallisia hulevesivalumia päässen Lähtelänojaan. Aineistomme paljastaa kuitenkin uuden ongelman Lähtelänojalle, ja edelleen Valkjärvelle. Lyhyt ja valuma-alueeltaan pieni sivuoja osoittautui erittäin likaiseksi lisäksi Lähtelänojan veteen. Sivuojan veden ollessa alimmillaan haitat eivät kuitenkaan ulottuneet Lähtelänojaan, minkä epäilemme johtuvan suodattimen tapaan toimivasta osmankäämikasvustosta sivuojan suulla. Ongelma saattaisi näin ollen olla hoidettavissa tämän kaltaisen kasvuston lisäämisellä. Jatkossa tulemme käyttämään tutkimuksissamme näkösyvyysputkea ja YSI 9300 -fotometrillä mitattua absorbanssia sellaisenaan. Uusi, tarkempi sameusmittari lienee Valkjärvi-projektin hankintalistalla ensimmäisenä (mahdollisia esim. pöytämalli Hanna HI 88703 tai kannettava Hanna HI 93703). Kiintoaineen mittaamiseen Vahtera ym. (2009) kiinnittivät erityistä huomiotarvitaan imu (vähintään kahden litran kolvit ja ta Lähtelänojan helposti sortuviin penkkoihin, ja Büchner-suppilot), ja sopivat suodatinpaperit. tästä aiheutuvaan kiintoaineongelmaan. Ratkaisuna tähän he ehdottavat penkkojen loventamista Johtopäätökset ja/tai sitovan kasvillisuuden lisäämistä penkoilla. Vuonna 2014 tämä ei ollut alhaisten virtaamien Keväällä 2014 ei ollut varsinaista lumensula- vuoksi erityisen suuri ongelma, mutta Sysimetmisaikaa. Talvella satoi kyllä lunta, mutta se suli sän asuinalueen kohdalla uoman perkaaminen pois monta kertaa talven aikana, eikä sitä maa- on saattanut aiheuttaa kiintoainepulsseja kohti liskuun lopussa ollut kuin muutamia senttimet- Valkjärveä. Myös ojan yläjuoksulla pisteiden 1 ja rejä. Siksi Lähtelänojan virtaama oli huhtikuussa 2 väli kaipaa lähiaikoina uudelleenavaamista. poikkeuksellisen pieni, ja veden mukana liikkui paikallisten asukkaiden mukaan edellisvuoteen Toinen mahdollinen hoitotoimenpide on patoaverrattuna poikkeuksellisen vähän kiintoainetta. malla suoritettava kosteikkojen rakentaminen Ja kuten aineistomme osoittaa, vesi kirkastui ke- Lähtelänojan varsille. Potentiaalisin paikka kossää kohti entisestään, jopa niin ettei Lähtelänojan teikolle olisi havaintopisteiden 4 ja 5 välinen metvesi ollut heinäkuussa Valkjärven vettä sameam- säalue, jossa oja virtaa sopivasti kourumaisessa 81 Kuva 73. Lähtelänoja ei ole kuivana kesänä selvärajainen ja tasaisesti etenevä virta. Yläkuvassa havaintopisteen 4 siltarummun jälkeen oja laajenee laakeaksi altaaksi, ja virtaa sen jälkeen muutaman sentin syvyisenä kapeana norona kasvillisuuden lomitse. Oikealla ojaan liittyy sivuoja tuoreelta avohakkuulta. Alakuvassa Lähtelänojan luusua kohti kivistä, koskimaisen vuolaasti virtaavaa köngästä. 82 laaksossa. Kosteikkoalueen altaassa kiintoaine laskeutuu pohjaan, ja ilmaversoiskasvit käyttävät siinä olevia ravinteita, jotka voidaan myöhemmin poistaa niittämällä ja kompostoimalla kasvimateriaali. Näin padon yli päästettävä pintavesi olisi puhdistunutta. Pajunen (2010) päätyi yksityiskohtaisissa laskelmissaan kuitenkin siihen, ettei kosteikkojen rakentaminen Valkjärven puroihin ole kannattavaa. Valkjärven tapauksessa lähellä järveä oleva, vesilinnuille pesäpaikkoja tarjoava kosteikko voisi toisaalta myös monimuotoistaa alueen vesi- ja rantalinnustoa. Lähtelänojan valuma-alue elää parhaillaan voimakkaan muutoksen aikaa. Havaintopisteen 3 pohjoispuolelle on vastikään noussut tiheästi rakennettu Sysimetsän kerros- ja omakotitaloalue, ja ojan yläjuoksun pohjoispuolelle kaavoitetulle Ali-Tilkan asuinalueelle odotetaan jopa tuhatta kerros- ja pientaloasukasta (Nurmijärven kunnan asemakaavat). Molemmat uudet alueet ulottuvat Lähtelänojaan saakka, joten hulevedet tulevat jatkossa muodostamaan hyvin suuren osan Lähtelänojan virtaamasta. Siksi Lähtelänojan vedenlaadun seurannalle, ja varotoimenpiteiden Kuva 74. Ryhmän retkikuntakuva. Valkjärven ranta on saavutettu. Mutta mihin jäi Maria? suunnittelulle on juuri nyt erityinen tilaus. Kuva 75. Etelästä Lähtelänojaan laskeva sivuoja. Ojat yhtyvät kuvan vasemmassa alakulmassa, jossa melko syvä sivuoja madaltuu kosteikon kaltaiseksi osmankäämiviidakoksi. Tämä voi selittää sivuojan vähäisen vaikutuksen Lähtelänojan veden laatuun, erityisesti kiintoaineen määrään ja sameuteen. 83 Kuva 76. Anni ja Arttu pesemässä Valkjärven pohjakuraa. Hieno savi valuu helposti haavin 0,55 millimetrin rei’istä, ja näyttää hetken jo siltä, ettei haaviin jää mitään. Mutta on siellä elämää, punainen kiemurteleva verimato eli surviaissääsken toukka, jos toinenkin. Ja joku muukin. 84 Valkjärven pohjaeläimet Anni Hekali, Arttu Majoinen ja Mika Sipura Johdanto Järvien ulappaekosysteemeissä kasviplankton vastaa perustuotannosta, jonka varassa kuluttajien ravintoverkot toimivat. Eläinplankton käyttää ravinnokseen kasviplanktonia, jota puolestaan hyödyntävät planktonia syövät kalat, ja edelleen petokalat. Jossain vaiheessa suurin osa kaikkien näiden sisältämästä aineesta ja energiasta (detritus) laskeutuu järven pohjaan pohjaeläinten käytettäväksi. Littoraali- tai profundaalivyöhykkeessä elävät niin sanotut benthiset eliöyhteisöt jakaantuvat edelleen monimuotoisiksi vuorovaikutusverkoiksi. Pohjassa elää detrituksen syöjien lisäksi myös muun muassa perustuottajia, kasvinsyöjiä, petoja ja loisia (Brönmark & Hansson 1998, Dodds & Whiles 2010, Bertoni 2011). lithofiileihin (esim. koskikorentojen toukat virtaavissa vesissä), 2) hiekkaista pohjaa suosiviin psammofiileihin, 3) pohjaan kaivautujiin (esim. pallosimpukat ja hernesimpukat), 4) puualustaa suosiviin ksylofiileihin, ja 5) kasvipintoja suosiviin fytofiileihin (esim. sudenkorentojen toukat). Osa pohjaeläimistä elää pohjassa koko elinkiertonsa (esim. simpukat, katkat), osa vain jonkin osan elinkierrostaan (useimmat hyönteistoukat). Suomalaisissa järvissä pohjaeläinlajisto on parhaimmillaan hyvin monimuotoinen. Hyvin tutkitussa Lammin Pääjärvessä on arvioitu elävän yli viiden metrin syvyisillä alueilla jopa 128 eläinlajia, mutta yli 40 metrin syvyydellä enää 46 lajia (Hakkari 1986). Hakkarin (1986) mukaan pohjaeläimistön lajimäärä on suurimmillaan niukkatuottoisissa ja kirkkaissa vesissä. Niukkatuottoisissa ruskeavetisissä järvissä lajeja on vähemmän, ja pienimmillään monimuotoisuus on rehevissä, ja rehevöityvissä vesissä, joissa pohjalla on ajoittain puutetta hapesta. Rehevien järvien pohjasedimentti voi myös olla liian pehmeää monille eläinlajeille, ja mikrohabitaattien määrä karuja vesiä vähäisempi. Rehevien vesien rantojen litoraalivyöhykkeillä pohjaeläinten tiheys, biomassa ja monimuotoisuus saattavat sen sijaan nousta hyvinkin suuriksi. Monimuotoisimmillaan pohjaeläineläinyhteisöt ovat hapekkaissa virtavesissä (Smith & Smith 2001). Pohjaeläimet jakaantuvat kokonsa puolesta kolmeen ryhmään: 1) makrofaunaan (pituus tai halkaisija yli 1 mm), 2) meiofaunaan (0,1 - 1 mm) ja mikrofaunaan (alle 0,1 mm). Toiminnallisesti pohjaeläimet jaetaan usein: 1) kerääjiin, jotka käyttävät ravinnokseen suurikoista detritusta tai kokonaisia eliöitä, 2) suodattajiin, jotka osittain pohjaan upottautuneena odottavat detrituksen laskeutumista, 3) pilkkojiin, jotka keräävät pohjaan laskeutuneita pienehköjä partikkeleita, 4) laiduntajiin, jotka keräävät pienikokoista detritusta pohjan pinnoilta, 5) kaapijoihin, jotka keräävät tiukkaan kiinnittynyttä detritusta pohjan pinnoilta, ja 6) petoihin, jotka pyydystävät eläviä Wiederholm (1980) nosti esiin pohjaeläinten eliöitä (Smith & Smith 2001). merkityksen vesien tilan seurannassa. Pohjaeläimet ovat usein paikallaan pysyviä ja pitkäikäisiä, Pohjaeläimet jaetaan usein myös elinympäris- joten niiden runsaus ja lajikoostumus kuvaavat tövaatimusten perusteella 1) kivikkoa suosiviin hyvin paikallisia olosuhteita. Muutokset pohjan 85 faunassa saattavat kieliä esimerkiksi järven rehevöitymisestä, happamoitumisesta, lauhdevesien aiheuttamista lämpötilojen heilahteluista, ympäristömyrkyistä tai öljyonnettomuuksista. Simpukoiden tiedetään olevan yleisesti herkkiä ympäristömyrkyille ja äyriäisten happamoitumiselle. Järvissä, joissa pohjan happipitoisuus laskee kevättalvisin ja syyskesäisin lähelle happikatoa, pohjaeläinlajisto köyhtyy (Hakkari 1986). Heikkoja happioloja hyvin sietäviä, ja vähähappisissa oloissa suhteellisesti runsastuvia lajeja on harvasukasmadoissa (esim. Limdrilus hoffmeisteri ja Potamothrix hammoniensis), surviaissääskissä (esim. Chironumus plumosus ja Chironomus anthracinus) ja sulkahyttysissä (tavallisimmin Chaoborus flavicans). Happikadon seurauksena syntyvät rikkiyhdisteet suosivat myös joitakin sulfidien hapetukseen kykeneviä sukkulamatoja (Nematoda). Ympäristövaatimuksiltaan vaateliaita, suurta happipitoisuutta vaativia lajeja ovat okakatka (Pallasea quadrispinosa), valkokatka (Pontoporeia affinis), jättikatka (Gammaracanthus lacustris) ja vain talvella pohjassa elävä jäännehalkoisjalkainen (Mysis relicta). Kuva 77. Pohjaeläintutkimuksen näytteenottopaikat. Kunkin paikan näyte koostuu kahdesta Ekman-noutimellisesta pohjaa (yhteensä 450 cm2). Näytteet 21 - 24 nostimme uima- ja venerantojen laitureilta, muut veneestä. Pohjaeläintiheyksiä voidaan tutkia kvantitatiivisesti käyttämällä pohjakauhanoutimia (yleisimmin Ekman-tyyppisiä), jotka poimivat pohjasta pinta-alaltaan vakiokokoisen näytteen. Koska pohjaeläimet elävät hyvin ohuessa kerroksessa pohjan pintaosassa, noutimen kauhaisun syvyydellä ei ole merkitystä. Tällä menetelmällä on tutkittu aiemmin myös Valkjärven pohjaeläimis- Kuva 78. Anni mittaa pohjan happipitoisuutta Lähtelänlahdella. Arttu valmistautuu malttamattomana pohjan mönjän nostoon. Muista ryhmistä poiketen pohjaeläinryhmän kenttätyöt ajoittuivat hyiseen myöhäissyksyyn. Viimeisten näytteiden nostamiseksi laitureilta piti jo rikkoa riitettä. 86 Kuva 79. Yläkuvassa Ekman-noudin. Noutimen sivuilla olevat leuat avataan, ja niiden vaijerit kiinnitetään laukaisimeen. Kun noudin on laskeutunut pohjaan, teräksinen paino lähtetään narua pitkin vapauttamaan leuat. Alakuvassa Arttu nostamassa pohjaeläinnäytettä veneeseen. Pienemmässä kuvassa näytteen seulottua saalista. Hemoglobiinia sisältävät Chirinomidae-toukat erottuvat punaisina. 87 Kuva 80. Yläkuvassa Anni ja Arttu seulomassa suurella vaivalla Valkjärven pohjasta nostettua savea takaisin järveen. Alakuvassa haaviin kaadettu pohjanäyte. Valkjärven pohja on hämmästyttävän tasalaatuista savea lähes rantaan saakka. Kuvan vasemmassa ylälaidassa näytteestä haaviin jäänyt materiaali suodatuksen jälkeen. Kariketta on vähän, joten pohjaeläimet on helppo kerätä talteen. 88 Taulukko 5. Pohjaeläinten yksilömäärät, luokiteltujen ryhmien määrät, ja tiheydet pohjapinta-alaa kohden, sekä tuorepainot ja kuivapainot pohja-pinta-alaa kohden havaintopaikoittain (Kuva 77). Paikka Yksilöt Taksonit Tiheys / m2 Tuore mg / m2 Kuiva mg / m2 1 51 4 1133 8111 1497 2 10 4 222 1378 259 3 28 4 622 6089 1134 4 36 3 800 6978 1356 5 7 2 156 267 52 6 19 2 422 667 125 7 15 3 333 6222 1176 8 44 1 978 5911 1104 9 12 3 267 911 172 10 34 3 755 2689 510 11 43 3 956 4156 781 12 1 1 22 89 18 13 42 3 933 7089 1341 14 30 2 667 3933 737 15 24 4 533 2578 486 16 11 3 244 2200 412 17 3 3 67 1689 317 18 4 3 89 1556 293 19 17 3 378 1911 366 20 36 3 800 7311 1399 21 4 4 89 267 50 22 10 5 222 3444* 633* 23 5 3 111 1489 280 24 12 4 267 2111 396 * Jätimme näytteen 22 järvisimpukan näistä tilastoista pois tämän suuren massan takia. töä. Miettinen (2006) päätyi tässä tutkimuksessa Myöhemmissä tutkimuksissa on tarkoitus tutkia hyvin odotettuun lopputulokseen: Valkjärven sa- myös litoraalivyöhykkeen talvi- ja kesäaikaista visen pohjan fauna on yksipuolinen, ja ilmentää lajistoa, ja näiden ekologiaa. järven pohjasedimentin vähähappisuutta. Menetelmät Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää Valkjärven syvänteen ja väliveden pohjaeläin- Keräsimme pohjaeläinnäytteet 24 paikasta eri ten tiheydet ja lajisto monipuolisella otannalla puolilta Valkjärveä (Kuva 77). Näytteet 1-4 tulevien tutkimusten taustatiedoksi, ja toivot- nostimme veneestä 1.11., näytteet 5-12 8.11. ja tavasti pitkäaikaisen seurannan taustatiedoksi. näytteet 13-20 14.11. Näytteet 20-24 nostimme 89 Taulukko 6. Keskeisimpien pohjaeläintaksonien yksilöiden määrä havaintopisteissä. Tubifex = harvasukamadot suvuista Tubifex ja Potamothrix. Chaoborus = Chaoborus flavicans sulkasääsken toukat. C. plumosus = surviaissääsken toukat tyyppiä Chironomys plumosus. C. thummi = surviaissääsken toukat tyyppiä Chironomys thummi. Procladius = Procladius-suvun surviaissääsken toukat. Paikka Tubifex Chaoborus C. plumosus C. thummi Procladius 1 18 3 20 10 0 2 3 2 2 3 0 3 10 1 10 7 0 4 24 4 8 0 0 5 6 0 0 1 0 6 18 0 0 1 0 7 2 0 4 9 0 8 0 0 0 44 0 9 4 0 4 4 0 10 15 0 16 3 0 11 21 0 13 9 0 12 0 0 0 1 0 13 11 0 17 14 0 14 0 0 29 0 1 15 12 0 8 1 3 16 8 0 3 0 0 17 1 0 1 0 1 18 1 0 1 0 2 19 10 0 3 0 4 20 14 1 21 0 0 21 2 0 2 0 1 22 1 0 1 0 1 23 1 0 1 0 0 24 2 0 2 0 0 Tiiran- ja Lähtelänrannan venelaitureilta 22.11. Vaikka näytteenoton aikajänne on melko pitkä, pintaveden lämpötila noina aikoina vaihteli välillä 6,4-5,1 °C, ja pohjan lämpötila välillä 5,66,0 °C. Oletamme tällä perusteella etteivät olosuhteet pohjaeläinten kannalta juuri vaihdelleet näytteenottokertojen välillä. Myöskään Chironomus plumosus -yksilöiden tuorepainoissa ei ollut eroja näytteenottopäivien välillä. Ennen näytteenottoa mittasimme syvyyden, ja pohjan ja sen yläpuolisen veden lämpötilan ja happipitoisuuden (Kuva 78). Laskimme polarografisella happisensorilla ja lämpötila-anturilla varustetun YSI Professional Plus -mittarin suojuksella suojattuna (Kuva 18) makaamaan pohjaan, otimme lämpötila- ja happilukemat, nostimme anturin metrin pohjan yläpuolelle ja otimme lukemat uudelleen. Käytämme analyy- 90 9000 Tuorebiomassa (mg / m2) Tiheys (yksilöitä / m2) 1200 1000 800 600 400 200 0 0 1 2 3 4 6 7 8 Tuorebiomassa (mg / m2) 800 600 400 200 0,5 1,0 1,5 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1 2 2,0 2,5 5 6 7 8 9 10 11 12 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0,0 3,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Hapen määrä pohjassa (mg/l) 1200 9000 Tuorebiomassa (mg / m2) Tiheys (yksilöitä / m2) 4 Syvyys (m) Hapen määrä pohjassa (mg/l) 1000 800 600 400 200 0 3 9000 1000 0 0,0 7000 0 9 10 11 12 Syvyys (m) 1200 Tiheys (yksilöitä / m2) 5 8000 0 5 10 15 20 25 30 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 35 Hapen määrä + 1m pohjasta (mg/l) 0 5 10 15 20 25 30 35 Hapen määrä + 1 m pohjasta (mg/l) Kuva 81. Veden syvyys, hapen määrä pohjasedimentissä ja hapen määrä metri pohjan yläpuolella pohjaeläintiheyden ja pohjaeläinten tuorebiomassan selittäjinä. Vain syvyys selittää tiheyttä ja biomassaa merkitsevästi. Näytteen 22 kookkaan järvisimpukan jätimme tästä analyysistä pois. seissä molempia muuttujia kuvaamaan pohjan ja kovaan esineeseen, eikä lauennut. Käyttämämme pohjan välittömän läheisyyden happitilannetta. Ekman-noudin koukkaa pohjasta 0,0225 neliömetrin alueen, joten jokainen näyte kattaa 0,450 Kukin näyte koostui kahdesta nostosta. Ek- neliömetriä pohjaa. Nostojen välillä tuuli siirsi man-tyyppinen pohjakauhanoudin (Kuva 79) venettä muutamia metrejä, joten ensimmäinen laskettiin pohjaan, ja laukaistiin narua pitkin kul- näyte ei todennäköisesti häirinnyt jälkimmäistä. kevan painon avulla. Vain kahdesti noudin osui Kaadoimme näytteet kymmenen litran ämpä91 reihin, kuljetimme ämpärit rantaan, pesimme näytteet pintaveden tai hanaveden avulla vesihaavissa, jonka silmäkoko on 0,55 mm (Kuva 80). Säilöimme seulotut pohjaeläimet muovisiin astioihin laimeaan etanoliliuokseen. Näytteenotto osoittautui Valkjärvellä poikkeuksellisen helpoksi pohjan pehmeyden ja tasalaatuisuuden vuoksi. Pohjan savi näytti lähinnä keramiikkaa varten valmistetulta (Kuva 80). Kun näyte oli suodatettu, siihen jäi pohjaeläinten lisäksi hyvin vähän kariketta (pieni kuva alakuvassa 80). Puunrunkoon noudin osui kerran. Tulokset Valkjärven pohjaeläimistö osoittautui varsin runsaaksi, mutta yksipuoliseksi (Taulukko 6). Kaikkiaan 24 paikan näytteistä laskettiin 498 pohjaeläintä. Näytteistä löytyi lähinnä surviaissääsken toukkia (Chironomidae) ja harvasukasmatoja suvuista Tubifex ja Potamothrix. Surviaissääsket jakaantuivat tyyppeihin Chironomus plumosus, Chironomus thummi ja Procladius sp. Näistä suurikokoisinta C. plumosusta esiintyi eniten syvissä vesissä (Pearsonin korrelaatio yksilömäärän ja veden syvyyden välillä, r = 0,60, p = 0,002), samoin kuin pienempää C. thummia (r = 0,42, p = 0,042). Toisin kuin C. plumosusta, C. thummia ei juuri tavattu keskisyvyyksistä, eikä lainkaan matalasta vedestä (Taulukko 6). Procladius-toukkia oli sen sijaan eniten keskisyvyyksissä, mikä tuottaa lähes merkitsevän negatiivisen korrelaation syvyyden ja yksilömäärän välille (r = - 0,40, p = 0,053). Harvasukasmatoja tavattiin eniten syvemmistä vesistä (r = 0,55, p = 0,006). Määritimme pohjaeläimet laboratoriossa kirkkaassa valossa (Kuva 83). Nypimme eläimet seulotuista näytteistä kuivauspaperin päälle taksoneittain, ja punnitsimme niiden tuoremassan 0,001 gramman tarkkuudella. Kuivasimme ja punnitsimme aluspaperin, ja kuivasimme tämän päälle asetetut pohjaeläimet uunissa + 80 °C lämpötilassa kahden vuorokauden ajan. Tästä saimme kunkin näytteen pohjaeläinten kuivapainon, joka kuitenkin oli monesti niin pieni, että pidäm- Muita pohjaeläimiä tavattiin vähän. Sulkasääsken me tuorepainon mittaustarkkuutta parempana. toukkia (Chaoborus flavicans) tavattiin yhteensä Kuva 82. Simpukoista Valkjärven pohjanäytteissä tavattiin vain kookasta järvisimpukkaa (Anodonta anatina). Pieniä hernesimpukoita (Pisidium) ja pallosimpukoita (Sphaerium) ei näytteistä löytynyt. 92 Kuva 83. Anni ja Arttu laskemassa pohjaeläinsaalista. Kaadoimme seulotut ja etanoli-vesiliuokseen säilötyt näytteet pienissä erissä petrimaljoille, ja nypimme niistä pohjaeläimet kuivauspaperin päälle, ja edelleen punnitukseen 0,001 gramman tarkkuudella (yläkuva). Apuvälineinä käytimme mm. suurennuslaseja, Motic RED-30 -stereomikroskooppeja ja Motic BA210 -mikroskooppeja (alakuva). 93 11 yksilöä, vain kaikkein syvimmistä osista järveä (r = 0,47, p = 0,021). Näytteenottopaikasta 4 löydettiin yksi tarkemmin määrittämätön sukkulamato (Nematoda). Lähtelänlahden kolmelle laiturille nousi järvisampukka (Anodonta anatina), yksi noutimen runtelema sudenkorennon toukka (Odonata), yksi juotikas (Hirudinea), ja yksi vesiskorpioni (Nepa cinerea). Myös näytteenottopaikassa 12 saattoi olla järvisimpukka, mutta sitä ei saatu noutimella ylös (Laatikko 1). märkäbiomassa oli kuitenkin 12 metrin syvyisessä vedessä 3400 mg / m2, ja seitsemässä metrissä 5300 mg/m2. Meidän aineistossamme pohjaeläinten märkäbiomassa sen sijaan lisääntyi lineaarisesti syvyyden kasvaessa. Määritetyistä runsaista taksoneista Chrironomys-lajit, harvasukamadot ja sulkasääsken toukat olivat runsaampia syvemmällä, ja vain Procladius-toukkia oli enemmän matalammassa vedessä. Syynä tutkimusten eroon voi olla vuosien välinen vaihtelu, tai se, että Mettisen (2006) tutkimus perustuu Pohjaeläinten kokonaistiheys neliömetriä koh- vain kahteen näytteenottopisteeseen. Mettisen den vaihteli välillä 22 - 1 133 (Taulukko 5). Yksi- (2006) tutkimuksen näytteet myös otettiin noin lötiheys kasvoi selvästi veden syventyessä (kuva kaksi kuukautta oman tutkimuksemme näytteitä 79; y = 76,68x -117,52, F1,22 = 33,22, p < 0,001, R2 aiemmin syksyllä (20.9.2005). = 0,602). Hapen määrä pohjasedimentissä (F1,22 = 1,73, p = 0,202, R2 = 0,073) ja metri pohjan ylä- Valkjärven pohjaeläinlajisto koostuu hapenpuupuolella (F1,22 = 2,98, p = 0,098, R2 = 0,119) ei sen tetta hyvin sietävistä lajeista, mikä selittänee sijaan näyttänyt vaikuttavan pohjaeläintiheyteen. sen, ettei hapen määrä näytä vaikuttavan näiden runsauteen lainkaan. Happitilanteen lisäksi ValPohjaeläinten tuorebiomassa neliömetriä koh- kjärven pohjafaunan lajiköyhyyteen vaikuttanee den vaihteli välillä 89 - 8 111 mg (Taulukko 5). myös pohjan mikrohabitaattien puute. Pohjan Tiheyden tapaan myös biomassa kasvoi selvästi sedimentti on hämmästyttävän tasalaatuista veden syvyyden mukana (kuva 79; y = 492,44x savea, eikä yli 0,55 millimetriä halkaisijaltaan – 422,26, F1,22 = 17,33, p < 0,001, R2 = 0,44). Ha- olevia kiviä tai detritusmuruja jää haaviin kuin pen määrä pohjassa (F1,22 = 0,056, p = 0,815, R2 = hyppysellinen. Vuonna 2005 tehdyssä viistokai0,003) ja metri pohjan yläpuolella (F1,22 = 0,558, p kuluotauksessa järven pohjasta löytyi 490 kiin= 0,463, R2 = 0,025) eivät vaikuttaneet myöskään teää kohdetta (http://www.provalkjarvi.fi/tautuorebiomassaan. Käytimme näissä analyyseissä lukko1.pdf), mutta pinta-alaltaan nämä lienevät pohjaeläinten tuorebiomassaa kuivabiomassan kuitenkin murto-osa pohjan alasta. Valkjärven sijaan vaa’an mittaustarkkuden vuoksi. pohja on tasaista savea. Ja sen vieressä savea. Johtopäätökset Kuten aiemman tutkimuksen perusteella voi olettaa, Valkjärven pohjaeläimistö oli lukumäärältään ja biomassaltaan kohtuullisen runsas, mutta lajistoltaan köyhä. Mettinen (2006) määritti tutkimuksessaan keskisyvänteen näytteistä meidän tutkimuksemme tapaan Chironomus plumosusta ja C. thummia, mutta myös C. plumosus ”semireductus” -tyyppiä, jota meidän tutkimuksessamme ei löytynyt. Lisäksi Mettisen (2006) aineistossa syvänteissä esiintyi oman tutkimuksemme tapaan sulkasääsken Chaoborus flavicans toukkia. Mettisen (2006) tutkimuksen kanssa yhteensopivaa tutkimuksessamme on myös Procladius-suvun surviaissääskien ilmestyminen aineistoon syvänteestä väliveteen siirryttäessä. Mettinen aineistossa pohjaeläinten Käyttämämme menetelmä osoittautui erittäin käyttökelpoiseksi Valkjärvellä pohjan pehmeyden ja tasalaatuisuuden vuoksi. Vain kerran Ekman-noutimen kanssa oli ongelmia, pisteessä 12, jossa sattumat ja muutama kivenmurunen onnistui lukitsemaan noutimen jouset (Laatikko 1). Jatkossa aiomme keskittyä pohjaeläintutkimuksissa kolmeen osa-alueeseen: 1) pohjaeliöstön vuosittaisten muutosten seurantaan tämän tutkimuksen valikoiduissa havaintopisteissä, 2) mahdollisten monimuotoisuuskeskittymien etsintään viistokaikuluotauksessa löydettyjen kohteiden luona, ja 3) litoraalivyöhykkeen pohjaeläinfaunan selvittämiseen. Valkjärvellä pohjaeläinfauna muuttunee nopeasti siirryttäessä rannalta ilmaversois-, kelluslehtis- ja uposlehtiskasvustojen läpi paljaalle savipohjalle, joten pyrimme muodostamaan seurantaan sopivia laskentalinjoja. 94 Laatikko 1. Yksi pohjaeläinnäytteenottopaikoistamme sijaitsi Saunalahden kuuluisan saunamökin edustalla, 5,5 metriä syvässä vedessä. Kun Arttu laukaisi noutimen, siitä kuului normaalin napsahtavan äänen sijaan kolahdus. Ylös nostettaessa jotakin isoa plumpsahti noutimesta veteen, ja noutimen toinen leuka näytti jääneen auki. Toinen nosto onnistui, mutta noutimen jouset kirskuivat, ja laite oli jumissa. Epäilimme syylliseksi pohjahiekkaa. Olihan siellä hiekkaakin, myös myös paljon muuta. Mikroskooppitarkastelu paljasti vaaleat säikeet koivun tuohen säleiksi, yllättävän tuoreiksi sellaisiksi. Näytteen kiiltävät lastut ja hiukkaset olivat peräisin kookkaan järvisimpukan kuoresta. Kiveksi epäilemämme veteen mulskahtanut kappale saattoi siis olla päivänsä noutimen leukojen väliin päättynyt simpukka. Mutta ei tässä vielä kaikki: näytteessä oli myös melkoinen roikale tuoretta hauen ihoa, murtunut hauen hammas, ja särjen pyrstö! Mitä ihmettä pohjassa oli tapahtunut? 95 Kuva 84. Lähtelänlahden sinisorsaemo suodattamassa itselleen sapuskaa rantavedestä. Kuva 85. (seuraava sivu) Silkkiuikut soitimella Lähtelänlahdella. 96 Valkjärven vesi- ja rantalinnusto Juho Lätti, Markus Malinen, Mikael Rantalainen ja Mika Sipura Johdanto Valkjärvi tunnetaan linturikkaana järvenä, jonka rannoilla, etenkin Lähtelänlahdella lintuharrastajat piipahtavat usein. Tämä näkyy runsaina havaintoina Tiira-tietokannassa. Tietojemme mukaan Valkjärven pesimälinnustoa ei kuitenkaan ole selvitetty, ainakaan tuloksia ei ole helposti saatavissa. Siksi otimme tämän tutkimuksen tavoitteeksi kartoittaa Valkjärvellä pesivien vesi- ja rantalintujen määrät mahdollisimman tarkasti. kisiin, maisemallisesti kauniisiin peltoihin, jotka nykyisin ovat hevoslaitumina ja viljapeltoina. Rantametsät ovat vehmaita tervalepikkoja, haavikkoja, ja tuomimetsiä, jotka ovat Pirunkellarin pohjoispuolella melko iäkkäitä, jopa hieman ikimetsämäisiä. Ilmaversoiskasvillisuus rannan metsävyön ja avoveden välissä on laajimmillaan järven pohjoispäässä, säännöstelypadon länsipuolella. Laajimmat kasvustot ovat järviruokoa ja kapealehtiosmankäämiä, mutta myös leveälehtiosmankäämi ja sarjarimpi dominoivat melko laajoja alueita. Pohjoispään luhdilla on havaittu aiempina vuosina mm. pesivä mustakurkku-uikkupari, luhtahuitti ja laulava rytikerttuskoiras. Tämä kertoo alueen soveltuvuudesta vaativimmillekin lajeille. Pohjoispään itäranta sen sijaan on jyrkkä, rantaan asti havumetsäinen ja tiheästi asutettu, ja sen vesikasvillisuus on niukkaa. Linnustollisesti lupaavimmat alueet ovat eteläinen Lähtelänlahti, sekä järven pohjoisosa. Lähtelänlahti rajoittuu lännessä kapean tervaleppä- ja tuomivyön reunustamana peltoihin, ja etelässä venerantaan, ja vehmaaseen koivikkoon. Vesi on pitkään alle kolme metriä syvää, ja ulpukkakasvustojen kirjomaa. Eteläosissa ilmaversoiskasvillisuus koostuu lähinnä sarjarimpisaarekkeista ja Menetelmät keiholehdistä. Länsirannalla lahtea reunustaa 4-6 metriä leveä järviruokovyö. Itäranta sen sijaan on Laskimme Valkjärven vesi- ja rantalinnuston jyrkkä, havumetsäinen, ja tiiviisti loma-asutettu. keväällä 2014 Luonnontieteellisen keskusmuseon julkaisemien kiertolaskentaohjeiden (http:// Järven pohjoisosan länsi- ja itäranta eroavat toi- www.luomus.fi/fi/vesilintujen-laskentaohjeet) sistaan huomattavasti. Länsiranta rajoittuu mä- mukaan neljästi kevään aikana: 27.4., 10.5., 25.5. 97 Kuva 86. Ylemmässä kuvassa Juho ja Markus aloittelemassa ensimmäistä laskentaa Lähtelänlahdella. Juho soutaa, ja Markus havainnoi (myöhemmin havahduimme hakemaan pelastusliivit). Alemmassa kuvassa Markus vuorostaan soutamassa, ja Mikael merkitsemässä pohjoispään havaintoja A3-kokoiselle kartalle. Neljän hengen ryhmästä vain kolme mahtui veneeseen, ja yksi jätettiin lepovuoroon. 98 Taulukko 7. Valkjärven pesivän vesi- ja rantalinnuston parimäärät, sekä yksilötiheydet rantaviivaa (km) ja vesipinta-alaa (km2) kohden. Pesinnän alussa järveltä kadonnut kalatiirapari ei ole mukana. Laji Silkkiuikku (Podiceps cristatus) Sinisorsa (Anas platyrhychos) Haapana (Anas penelope) Telkkä (Bucephala clangula) Isokoskelo (Mergus merganser) Kalalokki (Larus canus) Rantasipi (Actitis hypoleuca) Västäräkki (Motacilla alba) Ruokokerttunen (Acrocephalus schoenobaenus) Parimäärä Tiheys / km Tiheys / km2 11 4 1 9 2 10 8 10 5 2,74 1,00 0,25 2,24 0,50 2,49 1,99 2,49 1,25 14,45 5,26 1,31 11,83 2,63 13,14 10,51 13,14 6,57 Laatikko 2. Syvyysprofiilin mittauksen yhteydessä venekuntamme löysi 21.4. Lähtelänlahdelta kalaverkkoon tarttuneen kaakkurin. Verkot omistanut kalastaja ei päässyt vapauttamaan lintua samana iltana, joten leikkasimme sen irti seuraavana päivänä. Kaakkurin kaula hiertynyt verille, mutta se pystyi sukeltamaan, ja ilmeisesti myös lentämään. Harmillisesti tapaus ei jäänyt ainoaksi, sillä 20.5. näimme verkoista omin avuin irti rimpuilleen, vaivalloisesti lyhyitä matkoja kerrallaan lentävän kaakkurin, ja 10.7. MS joutui vapauttamaan verkoista vielä toisen yläpaulaan kietoutuneen linnun. Tapaukset herättivät kysymyksen: miten on mahdollista, että jatkuvasti verkkojen lomassa sukeltavat silkkiuikut eivät tartu verkkoihin? Onko verkkojen välttäminen jo evolutiivinen sopeuma, joka on kehittynyt kalaisilla vesillä eläville silkkiuikuille voimakkaan valintapaineen seurauksena? 99 Shannon-Wienerin diversiteetti-indeksi 3,0 2,4 Valkjärvi jakaantuu maisemaltaan ja linnustollisesti kolmeen osaan: 1) matalaan, ja länsi- ja pohjoisreunoiltaan luhtarantaiseen pohjoisosaan, 2) karu- ja jyrkkärantaiseen keskiosaan, ja 3) matalaan ja kasvillisuutensa perusteella rehevältä vaikuttavaan eteläosaan. Erotimme nämä alueet kartalta, ja laskimme jokaiselle Shannon-Wienerin diversiteetti-indeksin. Maastokokemuksiimme perustuen pidimme keskiosaa etukäteen linnustollisesti selvästi köyhimpänä. 2,3 Tulokset 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,2 0,0 20/8 20/7 20/8 Etelä Keski Pohjoinen Alue Kuva 87. Valkjärven vesi- ja rantalinnuston diversiteetti-indeksit järven etelä-, keski- ja pohjoisosassa. Luvut pylväissä ovat parimäärä/lajimäärä. Huomaa katkaistu akseli. ja 5.6. Kaikki laskennat teimme Pro Valkjärvi ry:n soutuveneellä, jolla kiersimme koko järven vastapäivään rantoja pitkin. Lähdimme liikkeelle auringonnousun aikaan Lähtelänrannasta, ja päätimme laskennan noin 3 tuntia myöhemmin samaan paikkaan. Veneessä yksi toimi soutajana, toinen havainnoitsijana, ja kolmas kirjurina ja havainnoitsijana. Lisäksi täydensimme havaintojamme Valkjärvi-projektin muiden tutkimusten yhteydessä tehdyillä havainnoilla. Vesi- ja lokkilintujen lisäksi laskimme myös rantaviivasta riippuvat lintulajit, västäräkit ja rantasipit. Valkjärven pesivä vesi- ja rantalinnusto on esitetty taulukossa 7, ja kuvan 88 kartassa. Sillkiuikku oli odotetusti Valkjärven rusaslukuisin vesilintu 11 parilla. Muista vesilinnuista runsaimpia olivat telkkä (9 paria) ja sinisorsa (4 paria). Ilmeisesti yksi tukkasotkapari yritti pesintää järvellä, mutta tuntemattomasta syystä pariskunta katosi jo kesäkuun alussa. Järven pohjoispäässä vielä kesäkuun alussa oleskelleen jouhisorsaparin, samoin kuin vielä samoihin aikoihin järvellä pyörineen laulujoutsenkolmikon tulkitsimme pesimättömiksi ruokavieraiksi. Toisella laskentakerralla järvellä lepäili yksinäinen punasotkakoiras, ja tiiviisti siipi siipeä vasten kuherrellut lapasorsapari, ja kolmannen laskentakerran jälkeen Lähtelänlahdella pulikoi yksinäinen mustakurkku-uikku. Nämä olivat kuitenkin vain ohikulkumatkalla. Rantalinnuista västäräkkejä oli 10 paria, kalalokkeja 10 paria, ja rantasipejä 8 paria. Ensimmäisen munan jälkeen järven jättänyttä kalatiiraparia emme pidä osana pesimälinnustoa. Kahdesti Lähtelänrannassa ruokailemassa nähty metsäviklo ei tuonut poikasiaan järven rannoille, joten tulkitsimme sen pesivän toisaalla. Kysymysmerkiksi jää MS:n pohjoispäässä kuulema, vain muutaman sekunnin ajan sivallellut luhtahuitti. Laskennan aikana pyrimme seuraamaan tarkasti lintujen liikkeitä, varoen laskemasta niitä kahteen kertaan. Laskentojen jälkeen tulkitsimme parimäärät Luonnontieteellisen keskusmuseon ohjeita soveltaen, ja laadimme lintujen havaittujen pesimäpaikkojen, oletettujen pesimäpaik- Shannon-Wienerin monimuotoisuusindeksi oli kojen tai havaintojen painopisteiden perusteella suurin järven pohjoispäässä, ja pienin järven keskiosassa (Kuva 87). Erot indeksissä olivat pieniä. esiintymiskartan (Kuva 88). Kuva 88 (seuraava sivu). Valkjärven pesivä vesi- ja rantalinnusto. Ah = rantasipi (Actitis hypoleucos), Ap = sinisorsa (Anas platyrhychos), Ape = haapana (Anas penelope), As = ruokokerttunen (Acrocephalus schoenobaenus), Bc = telkkä (Bucephala clangula), Lc = kalalokki (Larus canus), Ma = västäräkki (Motacilla alba), Mm = isokoskelo (Mergus merganser), Pc = silkkiuikku (Podiceps cristatus). Sijanti on joko todennäköinen pesäpaikka tai havaintojen painopiste. 100 101 Kuva 89. Valkjärvellä kesän aikana kalastelleista kalatiiroista vain yksi pariskunta yritti pesintää. Yritys epäonnistui jo muninnan alussa. Kuvan yksilö katosi liihoteltuaan kolmisen viikkoa Valkjärven länsirannoilla. Johtopäätökset Valkjärven runsain vesilintu, silkkiuikku, on yksi tyypillisimmistä rehevän tai rehevöityvän järven indikaattorilajeista (Ulfvens 1988), mutta muilta osin Valkjärven vesi- ja rantalinnusto muistuttaa karun järven linnustoa. Tämä johtunee rantojen jyrkkyydestä ja metsäisyydestä, itärannalla kenties myös asutuksen tiheydestä. Silkkiuikku kärsii Valkjärvellä selvästi pesimäpaikkojen puutteesta. Sen tiheys vesipinta-alaa kohden ei nouse kovin korkeaksi (Taulukko 7, Ulfvens 1988), vaikka laskentojen aikana pinta tuntui suorastaan kiehuvan ravintokaloiksi sopivista särkikaloista. Moni silkkiuikkupareista aloitti pesintänsä kapeiden edellisvuotisten järviruokokasvustojen reunoilla, vain muutamia metrejä rantaviivasta. Pedot tuhosivat suurimman osan näistä pesistä. Poikueiden ikäjakauman perusteella vain yksi pariskunta onnistui saamaan jälkeläisiä ensimmäisellä kerralla. Vasta tuoreiden, tiheiden järviruoko- ja sarjarimpikasvustojen noustua ja levittyä kauemmas rantaviivasta Kuva 90. Silkkiuikku hautoo Lähtelänlahdella vaikka eletään jo pitkälti heinäkuuta. Ennen tuoreiden järviruokokasvustojen nousua rakennettu ensimmäinen pesä sijaitsi vain kolme metriä rantaviivasta, ja joutui haudonnan loppuvaiheessa maapetojen saaliiksi. 102 uusintapesinnät alkoivat onnistua (Kuva 90). Leveämpien ilmaversoisvyöhykkeiden myötä järvi saattaisi tarjota elinmahdollisuudet huomattavasti suuremmalle silkkiuikkupopulaatiolle. Telkkä ja sinisorsa käyttävät ravintonaan selkärangattomia ja kasveja, joten myös niiden kannat saattaisivat olla huomattavasti suuremmat, jos ilmaversoisten vesikasvien vyöhykkeet olisivat leveämmät. Lokkilinnuista naurulokki ja pikkulokki eivät löydä Valkjärvestä kolonioilleen sopivia pesimäalustoja, ja kalalokeille, harmaalokeille ja kalatiiroille sopivaa rantakivikkoa on hyvin vähän, eikä saaria ja luotoja ole lainkaan. Rantasipiä Valkjärven rantojen maisemat sen sijaan suosivat, ja sen kanta onkin melko runsas. Järven karu- ja jyrkkärantainen keskiosa oli sekä linnustontiheydeltään että monimuotoisuudeltaan pohjois- ja eteläpäitä niukempi. Keskiosanlinnusto koostui lähinnä rakennelmissa pesivistä västäräkeistä, kalalokeista, rantasipeistä ja muutamista vesilinnuista. Rehevää rantakasvillisuutta vaativat lajit olivat pakkautuneet Pohjoislahden ja Lähtelänlahden mataliin perukoihin. Runsas kalaravinnon ja vähäinen pesimäpaikkojen määrä saattaa olla tärkein syy siihen että laskennoissa tavattiin paljon pesimättömiä lintuja. Järven pohjoispäässä vieraili pesimäaikaan kesäkuun alussa useita kaakkureita ja kuikkia, ja 7 aikuista kaakkuria ja 2 kuikkaa ilmaantui järvelle uudelleen juhannuksen jälkeen. Laulujoutsentrio viihtyi pohjoispäässä kesäkuun alkuun, samoin kuin enimmillään 20 kalalokin, 25 naurulokin, 16 pikkulokin ja 22 harmaalokin parvet. Muita kesällä havaittuja pesimättömiä lintuja olivat mm. 8 isokoskeloa, 6 kalatiiraa (Kuva 89), 4 nuorta kalalokkia, lapasorsapari, punasotkakoiras, räyskä, mustatiira, härkälintu ja mustakurkku-uikku. Paikallisen linnuston pesintäaikana järvellä pysähtyi myös arktisia vieraita, joista laskennoissa havaittiin 120 tundrahanhea, noin 750 valkoposkihanhea, 24 mustalintua ja 10 allia. Pesimälinnustonsa perusteella Valkjärveä ei voi pitää varsinaisena lintujärvenä, mutta kuten jo näiden muutamien laskentakertojen aikana tehdyt havainnot osoittavat, sen merkitys muuttoaikaisena levähdysalueena ja pesimättömien lintujen ruokailualueena saattaa olla merkittävä. Kuva 91. Saarien ja vesikivien puutteessa kalalokki joutuu tähystelemään häiritsijäänsä puusta. 103 Kuva 92. Yläkuvassa Lähtelänrannan itäisen laiturin rakenteissa pesinyt västäräkki. Valkjärvellä on runsaasti västäräkeille sopivia pesä- ja ravinnonhankintapaikkoja niin karuilla kalliorannoilla, kuin rehevämpien lahtien rakennetuissa osissa. Alakuvassa Lähtelänojan rannassa pesinyt sinisorsa. Naaras muni viisi munaa, ja viiden ison poikasen seurassa se uiskenteli vielä elokuun puolivälissä. 104 Kuva 93. Lintulaskijoiden työssä on parasta kauniiden kevätaamun kuulas ja raikas tunnelma. Laskentoja ei voi tehdä tuulisella säällä, eikä mielellään sateellakaan. Ja kun toukokuisen aamun sää on tyyni ja aurinkoinen, varhainen herääminen ei taatusti harmita. Yläkuvassa Juho soutaa aamuruskossa, ja Markus kiikaroi. Alakuvassa Markus soutaa, ja Mikael merkitsee havaitut linnut kartalle. 105 Lähteet Bertoni, Roberto 2011: Limnology of Rivers and Lakes. Teoksessa Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS), Unesco. Eolss Publishers, Oxford. [http://www.eolss.net] Dodds, Walter & Whiles, Matt 2010: Freshwater Ecology; Concepts & Environmental Applications of Limnology. Academic Press. Brönmark, Christer & Hansson, Lars-Anders 1998: The Biology of Lakes and Ponds. Oxford University Press. Hagman, Anne-Marie 2009: Nurmijärven Valkjärven kunnostussuunnitelma. Uudenmaan ympäristökeskuksen raportteja 10/2009. Hakkari, Lasse 1986: Ulappaveden ekosysteemit. Teoksessa Huhta, Veikko (toim.): Suomen eläimet 5, sivut 276-282. Weilin+Göös. Lewis, William M. 1983: A Revised Classification of Lakes Based on Mixing. Canadian Journal of Fishing and Aquatic Science 40: 1779-1787. Maier, Raina M., Pepper, Ian L. & Gerba, Charles P. 2009: Environmental Microbiology. Second Edition. Academic Press. Metsänen, Timo 2006: Valkjärven kunnostusselvitysten yhteenveto ja alusveden poisjohtamisen suunnitelmaselvitys. Opinnäytetyö. Laurea Ammattikorkeakoulu, Laurea Hyvinkää-Instituutti. Kestävän kehityksen koulutusohjelma. 59 s. Mettinen, Ari 2006: Nurmijärven Valkjärven pohjaeläintutkimus vuonna 2005. Tutkimusraportti 104/2006. Länsi-Uudenmaan vesi ja ympäristö ry. Pajunen, Virpi 2010: Valkjärveen laskevien ojien kiintoaine- ja ravinnekuormitus, sekä kunnostustoimien optimointi. Pro Gradu -tutkielma, Helsingin yliopisto, Ympäristöekologian laitos. Salo, Elina 2014: Nurmijärven järvien veden laatu 2012-2013. Keski-Uudenmaan ympäristökeskus. Sarvilinna, Auri & Sammalkorpi, Ilkka 2010: Rehevöityneen järven kunnostus ja hoito. Ympäristöopas 2010. Suomen ympäristökeskus. Seppä, Johanna 2006: Nurmijärven arkeologinen inventointi. Museovirasto. Smith, Robert L. & Smith, Thomas M. 2001: Ecology & Field Biology, 6th edition. Benjamin Cummings. Tammert, Helen, Kisand Veljo & Nõges, Tiina 2005: Bacterioplankton abundance and activity in a small hypertrophic stratified lake. Hydrobiologia 547: 83-90. Ulfvens, Johan 1988: Comparative breeding ecology of the Horned Grebe Podiceps auritus and the Great Crested Grebe Podiceps cristatus: archipelago versus lake habitats. Acta Zoologica Fennica 183: 1-75. Vahtera, Heli, Pajunen, Virpi & Valkama, Pasi 2009: Purot Valkjärven kuormittajina. Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry. Vahtera, Heli, Männynsalo, Jari & Lahti, Kirsti 2014: Vantaanjoen yhteistarkkailu. Vedenlaatu vuosina 2011-2013. Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry, julkaisu 72/2014. Wiederholm, Torgny 1980: Use of Benthos in lake monitoring. Journal (Water Pollution Control Federation) 52: 537-547. 106 Mitä nyt? Tutkimusjaksomme oli Valkjärvelle hyvää aikaa. Ohuen lumipeitteen ja kesän vähäisten sateiden ansiosta purot toivat järveen melko puhdasta vettä, ja leväkukinnoilta vältyttiin. Heinäkuun alusta lähtien helteinen sää alkoi suosia järven virkistyskäyttöä. Vesi oli kuin linnunmaitoa, mutta poikkeuksellisen kirkasta. Sähkömoottorit kiskoivat aamuisin uistimia, ja veneistä heiteltiin jerkkiä. Päivisin Tiiran uimaranta ja Lähtelän uimapaikka täyttyivät telmivistä lapsista, joille kesän ainoa riesa oli rantaviivassa runsastunut järvisyyhy. Tutkijoille hyvä vuosi tarkoittaa joskus tylsää aikaa – kun mitään ei tapahdu. Tapahtui kuitenkin, sillä ryhmät onnistuivat työssään paremmin kuin hyvin. Projektimme sai pilottiosuudestaan parhaan mahdollisen startin. Projekti jatkuu vuonna 2015 yhteistyössä Ilmatieteen laitoksen 5T-hankkeen kanssa. Valitettavasti lukioiden rahoitus on alamäessä, joten vuoden 2015 Valkjärvi-projekti jäänee viimeiseksi. Mutta vielä mennään. Lähtelänrantaan aamuvarhaisella. Hetteiköille tarpomaan. Savisille puroille. Kaltsille tähystelemään lintujen elämöintiä. Vesihaavein ja vedenalaiskameroin ilmaversoisviidakoihin. Ensimmäiset tutkijat säntäävät maastoon mittaamaan Lähtelänojan valuma-alueen lumitietoja tammikuussa, ja jäälle mennään heti kun se kantaa. Jos se tahtoo kantaa. Kiitokset Olemme kiitollisia Pro Valkjärvi ry:lle tuesta ja kannustuksesta, sekä mahdollisuudesta käyttää yhdistyksen kahta venettä varusteineen. Keski-Uudenmaan ympäristökeskuksen Elina Salo auttoi meitä suuresti mm. pohjaeläintutkimuksessa. Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistykseltä saimme ohjeita käytännön työn toteutukseen. Opetus- ja kulttuuriministeriötä kiitämme luottamuksesta, ja saamastamme tiedeopetuksen erityisavustuksesta. Lisäksi kiitämme Arkadian yhteislyseon opiskelijoita avusta, oivaltavista vinkeistä ja myötäkarvaisuudesta. Kuva 94. Uusi sukupolvi on valmis ottamaan vetovuoron Valkjärven salaisuuksien selvittämisessä. 107 Kuva 95. Valkjärvi jäätyi jouluyönä 2014. Se saa olla nyt hetken rauhassa. Pian jäälle kuitenkin säntäävät metsäjänisten ja uhkarohkeiden teinien sekaan pilkkijät, tuuramiehet, hiihtäjät, luistelijat, koiranulkoiluttajat - ja tutkijat. Tammikuussa Valkjärvi 2015 -kurssin abiopiskelijat lähtevät mittamaan Lähtelänojan valuma-alueen lumipeitettä, joka keväällä kaappaa mukaansa epäpuhtauksia, ja virtaa sameanaValkjärveen. Kun jääpeite kantaa, toinen ryhmä lähtee mittaamaan jäänalaisen veden happitilannetta, ja kolmas kyselemään pohjaeläinten kuulumisia pimeydestä. Kun kevät koittaa, tutkijat selvittävät lepäilevien muuttolintujen määriä, vesikasvillisuutta, mahdollisuuksia hapettoman pohjaveden poisjohtamiseeen, sudenkorentoja, litoraalivyöhykkeen pohjaeläimiä, savipohjan rakennetta ja ravinteisuutta, uimarantojen biologista ja kemiallista tilaa, järven virkistyskäyttöä ja paljon muuta. 108
© Copyright 2024