Meren pärskäys 2015 - Helda
S U OMEN Y MPÄRI S TÖK ES K U K S EN RAPORT T EJ A 21 | 2015 tutkimuksen ajankohtaisista teemoista, meren tilasta sekä selventää vesipuitedirektiivin ja meristrategiadirektiivin käsitteistöä. Niiden ohella hahmotetaan merialuesuunnitteludirektiivin periaatteita. Rehevöityminen ja haitalliset aineet ovat Itämeren pahimpia ongelmia. Julkaisussa tarkastellaan ainevirtojen alkuperän ohella mm. luonnonolojen vaikutusta kuormitukseen ja haitallisten aineiden vaikutusta meren eliöstön terveyteen. Meren tilaa arvioidaan planktonin, pohjaeläinyhteisöjen ja matalien pohjien eliöyhteisöjen kautta. Itämeren ravintoverkon muutoksia tarkastellaan myös kokonaisuutena. Lisäksi valotetaan ilmastonmuutoksen ennustettuja vaikutuksista Itämeren ekosysteemiin. ISSN 1796-1726 (verkkoj.) S U O ME N YM PÄR I STÖK E SK U S ISBN 978-952-11-4499-8 (PDF) MER EN PÄ R S KÄYS 2 0 1 5 - S U K ELLU S I TÄM E RE N H O I TO O N J A T I LAAN Meren Pärskäys 2015 -julkaisu tarjoaa valikoidun koosteen Itämeren ympäristö- Meren pärskäys 2015 Sukellus Itämeren hoitoon ja tilaan Eija Rantajärvi ja Leena Karjala (toim.) S u o m en ym p är istö kesku s SUOM EN YM PÄRIS TÖ K ES K U K S EN RAPORT T EJA 21 | 2 0 1 5 Meren pärskäys 2015 Sukellus Itämeren hoitoon ja tilaan Eija Rantajärvi ja Leena Karjala (toim.) Helsinki 2015 Suomen y mpäristöke s k us SUOMEN YMPÄRISTÖKESKUKSEN RAPORTTEJA 21 | 2015 Suomen ympäristökeskus Merikeskus Taitto: Marja Vierimaa Kannen suunnittelu: Erika Varkonyi Kansikuvat: Ville Karvinen, David J. Patterson ja Eija Rantajärvi Sisäsivujen kuvat: Heidi Arponen, Ulrika Björkman, Jan-Erik Bruun, Jan Ekebom, Pirjo Ferin, Juha Flinkman, Tapio Heikkilä, Janne Heikkinen, Heidi Hällfors, Seija Hällfors, Harri Kankaanpää, Jaana Kankaanpää, Ville Karvinen, Essi Keskinen, Seppo Knuuttila, Mervi Kunnasvirta, Niina Kurikka, Lauri Laakso, Sirpa Lehtinen, Jouko Lehmuskallio, Maiju Lehtiniemi, Elin Lindehoff, Riku Lumiaro, Raili Malinen, Stiig Markager, Ari Meriruoko, Metsähallitus, Per Mickwitz, NASA, Panu Nikkola, Esa Nikunen, Jukka Pajala, David J. Patterson, Rajavartiolaitos, SYKE, Janne-Markus Rintala, Eija Rantajärvi, Siru Tasala, Raisa Turja, Pekka Tuuri, Saija Vuola ja Mats Westerbom Julkaisu on saatavana ainoastaan internetistä: www.syke.fi/julkaisut | helda.helsinki.fi/syke ISBN 978-952-11-4499-8 (PDF) ISSN 1796-1726 (verkkoj.) AL KUSANAT On vain yksi Itämeri. Itämeren ominaispiirteet – erityisesti mataluus, suolaisuuskerrostuneisuus ja rajoittunut vedenvaihto Pohjanmereen – herkistävät sen ekosysteemin ihmistoiminnan aiheuttamille muutoksille. Meren tila on huono huolimatta monista jo toteutetuista vesiensuojelutoimenpiteistä. Tilan paraneminen edellyttää kustannustehokkaiden toimenpiteiden valintaa. Toimien tulee perustua tietoon valuma-alueen ja meren prosesseista sekä meren tilan muutoksista. Euroopan unionin vesipuitedirektiivi, meristrategiadirektiivi ja uusimpana merialuesuunnitteludirektiivi ovat Itämeren suojelun keskiössä, mutta suojeluun vaikuttavat myös monet kansainväliset sopimukset sekä kansalliset ohjelmat ja lainsäädäntö. Itämeren suojelukomission HELCOMin neuvottelupöydässä kohtaavat kaikki yhdeksän rantavaltiota ja Euroopan unioni; HELCOMilla on yli neljän vuosikymmenen kokemus Itämeren suojelutyöstä. Useimmat meren tarjoamat palvelut edellyttävät meriympäristön hyvää tilaa. Sen perustana on meren kestävä käyttö. Palvelu pelaa, jos ekosysteemi pelaa. Myös ihmisen toiminta on osa tätä ekosysteemiä. Meren virkistyskäyttöarvo kärsii meren huonosta tilasta. Meren huono tila vaikuttaa kuitenkin myös maatalouteen ja muihin merta kuormittaviin toimialoihin kiristyvien ympäristönsuojelutoimien kautta. Meren kuormitukseen voidaan vaikuttaa sekä yhteiskunnallisella päätöksenteolla että vapaaehtoisella toiminnalla. Ympäristötiedon ja -tietoisuuden sekä eri toimijoiden välisen yhteistyön lisääminen – kansallisesti ja kansainvälisesti – ovat pitkällä tähtäyksellä parhaita keinoja meren tilan parantamisessa. Ihmistoiminnan paineita ja meren tilan muutoksia seurataan indikaattorien avulla; Itämerestä on monipuolista seuranta-aineistoa poikkeuksellisen pitkältä ajalta. Meriympäristön tilan laadukas arviointi edellyttää kuitenkin, että pitkäjänteisen seurannan kehittämiseen panostetaan myös jatkossa. Vuonna 2012 valmistunut meriympäristön nykytilan arvio oli kimmokkeena tälle julkaisulle. Meren Pärskäys -julkaisun tavoitteena on auttaa Itämeren hoidon palapelin ja merialuesuunnittelun periaatteiden hahmottamista. Julkaisu tarjoaa myös päivitettyä tietoa Itämeren kuormituksesta ja tilasta. Kirjoittajina on lukuisa joukko erityisasiantuntijoita, joita kiitämme arvokkaasta työstä. Kiitokset ansaitsee myös julkaisun epävirallinen ohjausryhmä Suomen ympäristökeskuksessa: Heikki Pitkänen, Riitta Autio, Laura Uusitalo, Pasi Laihonen, Maiju Lehtiniemi, Petri Ekholm ja Aira Saloniemi. Toivomme julkaisun pärskivän Itämeri-tietoa laajalti: päättäjille, tutkijoille, opiskelijoille ja tiedonjanoisille kansalaisille. Ilo ja vastuu Itämerestä kulkevat käsi kädessä – ne kuuluvat meille kaikille. 4 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 SISÄL LYS Alkusanat.............................................................................................................................3 1 Itämeren hoidon perusteet..................................................................................7 HELCOM........................................................................................................................ 7 EU ja Itämeri.................................................................................................................. 9 2 Kohti systemaattista meren tilanarviointia oikeilla indikaattoreilla.........................................................................................16 Indikaattorit.................................................................................................................16 Indikaattorista kohti tilanarviota: esimerkkinä rehevöityminen.................... 19 3 Merenhoidon uudet kohteet ovat roskat ja melu..................................... 20 Roskaantuminen ........................................................................................................ 20 Vedenalainen melu..................................................................................................... 23 4 Itämeren rehevöityminen maksaa Suomelle 201 miljoonaa euroa vuodessa.........................................................................................................27 Merenhoidolta vaaditaan kustannustehokuutta.................................................. 27 5 Vain taitavalla suunnittelulla Itämeri riittää kaikille............................... 30 Merialuesuunnittelun toteutus ............................................................................... 33 Suunnittelun haasteet nyt ja tulevaisuudessa...................................................... 34 6 Itämeren ominaispiirteet vaikuttavat Suomen merialueiden tilaan................................................................................................37 Pieni vesimäärä vastaanottaa kuormitusta laajalta alueelta..............................37 Itämeren vedenvaihto Pohjanmeren kanssa......................................................... 38 Varsinaisen Itämeren vaikutus Suomen merialueiden pohjien happimäärään..............................................................................................................40 Rannikko rehevöityy avomerta herkemmin......................................................... 42 7 Mereen päätyvä ravinteiden ja eloperäisen aineen kuormitus...........44 Valuma-alueen järvet pidättävät ravinteita .......................................................... 47 Mereen päätyvän ihmisperäisen kuormituksen lähteet ................................... 48 Maatalous..................................................................................................................... 48 Jokikuormituksen muutokset.................................................................................. 53 Myös eloperäinen aine kuormittaa merta.............................................................. 56 Typen ja fosforin ilmalaskeuma.............................................................................. 60 8 Haitalliset aineet.....................................................................................................64 Päästöjen kirjo ja pitoisuudet meressä................................................................... 64 Meren eliöstön terveys............................................................................................... 75 9 Meren rehevöityminen rakentuu ravinteille...............................................80 Ravinnemäärien pitkän ajan muutokset...............................................................83 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 5 10 Kasviplanktonin määrä kertoo rehevöitymisen asteesta......................94 Kasviplanktonyhteisö................................................................................................ 95 Satelliittikuvista kattavaa tietoa leväkukintojen laajuudesta........................ 104 Kasviplanktonseurannan tulevaisuuden näkymiä...........................................106 11 Eläinplankton siirtää levien energiaa ravintoverkossa eteenpäin..................................................................................................................109 Eläinplanktonyhteisö............................................................................................... 109 Eläinplanktonin tilaan vaikuttavat tekijät ja pitkän ajan muutos................. 110 Indikaattori: Eläinplanktonin keskikoko........................................................... 111 12 Suomen merialueiden pehmeiden pohjien pohjaeläinyhteisöjen tila.................................................................................... 112 Pohjanmeren sisäänvirtaukset vaikuttavat myös pohjaeläinyhteisöihin .... 113 Pohjaeläinyhteisöjen tila......................................................................................... 114 Pohjaeläinindikaattorit apuna meren tilanarvioinnissa.................................. 118 13 Rehevöityminen muuttaa myös matalien pohjien eliöyhteisöjä...... 120 Rakkoleväyhteisöt.................................................................................................... 121 Rihmaleväyhteisöt.................................................................................................... 122 Punaleväyhteisöt.......................................................................................................122 Meriajokasniityt........................................................................................................ 123 Näkinpartaisniityt.................................................................................................... 124 Sinisimpukkayhteisöt.............................................................................................. 124 14 Itämeren ravintoverkon muutokset.............................................................126 Yksinkertaistaminen auttaa ymmärtämään kokonaisuutta............................126 Ravintoverkossa energia siirtyy tasolta toiselle.................................................127 Ulapan ravintoverkko..............................................................................................129 Ihminen kutistaa toiminnallaan ravintoverkkoa.............................................. 130 15 Ilmastonmuutoksen moninaiset vaikutukset Itämereen....................131 Muutosten monipolvinen vaikutusketju............................................................. 131 Ekosysteemivaikutusten ennustaminen alkaa osamalleista........................... 132 Levinneisyysmallit auttavat Itämeren muutosten ennustamista................... 133 Todennäköiset muutokset Itämerellä...................................................................134 Yhteiskunnan valmistauduttava ilmastonmuutokseen...................................135 Kuvailulehti............................................................................................................... 138 Presentationsblad......................................................................................................139 Documentation page................................................................................................140 6 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva: Eija Rantajärvi Porkkalanniemen saaristoa. 1 Itämeren hoidon perusteet Eija Rantajärvi, Leena Karjala, Pirkko Kauppila, Samuli Korpinen, Anna-Stiina Heiskanen ja Antton Keto SYKE Itämeren keskeinen toimija on jo vuodesta 1974 ollut Itämeren merellisen ympäristön suojelukomissio HELCOM, johon kuuluvat kaikki rantavaltiot. Venäjää lukuun ottamatta rantavaltiot ovat Euroopan unionin jäsenmaita. EU-maiden kansallisissa lainsäädännöissä toimeenpantavat ympäristödirektiivit ovat tuoneet Itämeren suojeluun lisää jämäkkyyttä. EU:n direktiivit ovat säädöksiä, jotka sitovat jäsenvaltioita yhteiseen tavoitteeseen, mutta jättävät sen saavuttamiseen käytettävät keinot jokaisen valtion päätettäviksi. Vesipuitedirektiivi (VPD) ja meristrategiadirektiivi (MSD) täydentävät toisiaan, sillä valuma-alueella tehtävät vesiensuojelutoimet ovat keskeisiä meren tilan parantamisessa. Yhteisölainsäädännön lisäksi meren hoitoa ja suojelua edistävät useat Suomen hyväksymät kansainväliset sopimukset, kansallinen vesien- ja vesiluonnonsuojelua koskeva lainsäädäntö, ympäristön tilaan vaikuttava toimialakohtainen lainsäädäntö, sekä monet erilaiset ohjelmat ja sitoumukset. Vastuu meriympäristön tilasta kuuluu kaikille kansalaisille. 1.1 HELCOM Vuonna 1980 astui voimaan HELCOMin Itämeren merellisen ympäristön suojelusopimus eli Helsingin sopimus, jonka pyrkimyksenä oli huomioida kattavasti mereen kohdistuvat uhat. Se oli laatuaan ensimmäinen maailmassa ja on toiminut mallina muiden aluemerien suojelulle. Vuonna 1992 sopimusta uudistettiin ja myös Euroopan unioni liittyi sopimusosapuoleksi. HELCOM-yhteistyössä kaikki rantavaltiot ovat mukana tasavertaisina toimijoina riippumatta siitä, ovatko ne EU-jäsenmaita vai eivät. Itämeren suojelukomissio toimii ympärysmaiden hallitustason neuvottelupöytänä, jossa sovitaan merensuojelun kansainvälisestä yhteistyöstä ja yhdenmukaisista menettelytavoista sekä suojelun tavoitteista (kuva 1). Helsingin sopimus on laillisesti sitova, mutta päätökset ovat suosituk- Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 7 P Ö ÄÄT S U O J E L U N VA L S V A LTA I S E T J Ä S EU-MAAT A OL PU SAKSA TU A L IET LAT VIA ET A RU UM , T US KE LIS I O L E A ALOIT OS N U U L TE IN EN Ä ÄJ EU - Toimintaohjelman yleistavoitteena on meren hyvän tilan ylläpitäminen tai saavuttaminen vuoteen 2021 mennessä. Toimenpiteet kohdistuvat neljään pääteemaan, jotka ovat rehevöityminen, vaaralliset aineet, luonnon monimuotoisuus ja merenkulku. Itämeren maat lähestyvät keskeisimpiä ongelmia asettamalla meriympäristön tilatavoitteet ja sopimalla parhaaseen tutkimustietoon perustuvasta yhteisestä toimenpideohjelmasta, jolla NT O VIR EI AA N M VE HELCOMin Itämeren suojelun toimintaohjelma EN EU HE LCOM KESKUS HALLITUSTEN VÄLISIÄ ORGANISAATIOITA ESIM. ICES, UNEP sia jäsenmaiden hallituksille, jotka toimeenpanevat suosituksia lainsäädäntönsä ja ohjelmiensa avulla. Valtioille ei kuitenkaan voida asettaa pakotteita. Vuonna 2007 laadittiin Helsingin sopimuksen puitteissa Itämeren suojelun toimintaohjelma (BSAP; Baltic Sea Action Plan), joka edellyttää kaikkien rantavaltioiden toimia meren tilan parantamiseksi. Ohjelmaa laadittaessa huomioitiin tuleva meristrategiadirektiivi; direktiivin täytäntöönpano on entisestään korostanut Itämeren suojelukomission roolia koko Itämeren kattavan koordinaation ja yhteistyön neuvottelukenttänä. TANS KA VO SUOMI + WG FISH – kalastus- ja ympäristösektoreiden yhteistyö WG AGRI – ekologisesti kestävät maatalouskäytännöt WG MSP – yhteinen merialuesuunnittelu (HELCOM–VASAB) REN I - STATE & CONSERVATION – meren tilan seuranta ja arviointi sekä luonnonsuojelu PRESSURE – valuma-alueelta mereen kohdistuvien ihmisperäisten paineiden vähentäminen GEAR – alueellinen koordinointi ja ekosysteemilähtöisen tarkastelun varmistaminen MARITIME – meriliikenteen vaikutukset ja turvallisuus RESPONSE – merellä tapahtuvien öljy- ja kemikaalivuotojen valvonta, ennaltaehkäisy ja torjunta IT E ÄM S OT Kuva 1. Itämeren suojelukomission (HELCOM) päätösvaltaisia jäseniä ovat kaikki Itämeren yhdeksän rantavaltiota ja Euroopan unioni. HELCOMin työskentelykoneisto koostuu toimeenpanevasta komissiosta, avustavasta sihteeristöstä, pysyvistä asiantuntijaryhmistä - sekä määräaikaisista työryhmistä + . EDUNVALVONTAJÄRJESTÖT UKRAINA, VALKO-VENÄJÄ KANSALAISJÄRJESTÖT ESIM. WWF tavoitteisiin uskotaan päästävän. Itämeren suojelun toimintaohjelman merkittäviä uusia avauksia ovat rehevöitymisosion kuormituskattoajattelu, jossa kullekin Itämeren altaalle on arvioitu ravinnekuormituksen yläraja, jota ei saa ylittää, jotta merialueen hyvä tila saavutettaisiin. Tähän liittyvä taakanjakoajattelu edellyttää, että päästöjä vähennetään suhteessa kunkin maan osuuteen kokonaiskuormituksesta Itämereen. Ministerikokouksessa vuonna 2013 tiukennettiin HELCOMin toimintaohjelman kuormitusvähennystavoitteita Suomen uudet kuormitusvähennystavoitteet1 ovat 3 135 tonnia typpeä ja 383 tonnia fosforia vuodessa (HELCOM 2013). Kokonaistavoite on kohdennettu Suomenlahdelle ja Itämeren pääaltaalle, mutta siihen hyväksytään myös muihin altaisiin (Saaristomeri, Selkämeri, Perämeri) kohdistuvia vähennyksiä. Typen kokonaiskuormituksen vähennystavoite on jo saavutettu avomeren osalta, rannikkovesien osalta sen sijaan ei. Fosforitavoitetta ei ole saavutettu avomerellä eikä rannikkovesissä2. 1 Toimintaohjelman tavoiteluvut (3 030 tonnia typpeä ja 356 tonnia fosforia) oli laskettu vertaamalla vuosien 2008–2010 keskimääräistä kuormitusta vertailujakson (vuodet 1997–2003) vuotuiseen kuormaan. Tässä esitetyt uudet luvut on päivitetty vuosien 2010–2012 kuormitusarvoilla. 2 Rannikkovesien ravinnekuormituksen vähennystavoitteet on asetettu osana vesienhoitosuunnitelmia ja ne ovat avomerta tiukemmat. 8 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva: Saija Vuola teitä koskevat määräykset ovat muita merialueita tiukempia. Merenhoitoon vaikuttavat lisäksi mm. Tukholman sopimus hitaasti hajoavista orgaanisista yhdisteistä, Lontoon sopimus mereen upotuksista ja YK:n yleissopimus ilman epäpuhtauksien kaukokulkeutumisesta. Luettelo Itämeren hoitoon liittyvistä kansainvälisistä sitoumuksista sekä kansallisista laeista ja asetuksia löytyy mm. meriympäristön nykytilan arviosta (Suomen merenhoitosuunnitelma... 2012). Hyvän tilan määrittely merenhoidossa 1.2 EU ja Itämeri Tänä päivänä monia Itämeren alueen asioita käsitellään ja säädellään Euroopan unionin tarjoamilla toimintavälineillä. EU:n meripolitiikka toimii sateenvarjona Suomen meripolitiikalle; meristrategiadirektiivi on EU:n meripolitiikan ympäristöpilari ja sitä toteutetaan Suomessa merenhoitosuunnitelman avulla (ks. s. 12). Itämerta käsitellään direktiivissä yhtenä merialueena, sitä ei jaeta osiin. Jäsenvaltioilta edellytetäänkin alueellista koordinaatiota, mikä tapahtuu Itämerellä HELCOMin puitteissa. EU:n meripolitiikkaan kytkeytyvät lisäksi muut mereen liittyvät EU-politiikat, erityisesti yhteinen kalastuspolitiikka ja Itämeren alueen strategia, joka toimii alueen kestävän ja kaikkia toimijoita osallistavan kehityksen perustana. Vesipuitedirektiivi ja luontodirektiivi sisältävät myös mereisiä elementtejä: edellinen rannikkovesien ekologisen tilan määrittelyn, ja jälkimmäinen mereiset lajit, luontotyypit ja Natura 2000-verkoston. Molemmat vaikuttavat osaltaan merenhoitoon ja niille etsitään yhteisiä toimintatapoja. Vesipuitedirektiiviä toteutetaan vesienhoitosuunnitelmien avulla. Merialuesuunnitteludirektiivi tarjoaa puolestaan työkalun merenkäytön ristiriitojen ratkaisemiseen (ks. s. 30). Myös muilla kansainvälisillä sopimuksilla on vaikutuksia EU:n meripolitiikkaan, HELCOM-työhön ja Suomen vesien- ja merenhoitoon. Merenhoidon kannalta merkittävin lienee IMO:n1 MARPOL2-yleissopimus; sen nojalla Itämeri on erityisalue, jossa öljy- ja ilmapäästöjä sekä kiinteitä jät- Merenhoidon tavoitteet ovat pitkälle samoja kuin Itämeren suojelun toimintaohjelmassa. Uusina asioina tulevat roskaantuminen ja vedenalainen melu, myös kalakantoihin liittyvät asiat tuodaan vahvemmin esille. Merenhoidossa noudatetaan ekosysteemilähtöistä tarkastelutapaa, jossa ihmistoiminta ja sen vaikutukset nähdään osana ekosysteemiä. Meriympäristön tilaa määritellään ja arvioidaan 11:n laadullisen kuvaajan avulla (ks. s. 10). Kuvaajat kytkeytyvät merenhoidon yleisiin ympäristötavoitteisiin*; joidenkin tavoitteiden saavuttaminen kohentaisi meriympäristön tilaa samanaikaisesti usean kuvaajan osalta. Esimerkiksi ”Rehevöityminen ei haittaa Itämeren ympäristöä” -tavoitteen saavuttaminen kohentaisi meren tilaa myös monimuotoisuuden, ravintoverkkojen ja merenpohjan ekosysteemien toiminnan osalta. Merenhoidossa meriympäristön hyvälle tilalle määritetään tavoitearvot, jotka sovitaan yhteistyönä HELCOMissa. Indikaattoreista ja hyvän meriympäristön tavoitetilasta kerrotaan luvussa 2. *Merenhoidon yleiset ympäristötavoitteet 1. Rehevöityminen ei haittaa Itämeren ympäristöä. 2. Haitalliset aineet eivät haittaa meren ekosysteemin toimintaa tai kalan ja riistan käyttöä ihmisravintona. 3. Itämeren kaikkien luontaisten lajien suojelun taso on suotuisa ja niiden pitkäaikainen säilyminen on turvattu. 4. Merenkulku on turvallista ja sillä on mahdollisimman vähän haitallisia ympäristövaikutuksia. 5. Merellisten luonnonvarojen käyttö on kestävää. 6. Merellisellä aluesuunnittelulla ehkäistään meren käytön ristiriitoja. Lähde: Valtioneuvoston päätös ... 2012. 1 Kansainvälinen merenkulkujärjestö (engl. International Maritime Organization) 2 International Convention for the Prevention of Pollution from Ships 73/78 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 9 © SYKE Meriympäristön hyvän tilan laadulliset kuvaajat merenhoidossa Näihin laadullisiin kuvaajiin liittyvät hyvän meriympäristön tilan määritelmät, joiden sanalliset kuvaukset kuvaajittain on esitetty valtioneuvoston päätöksessä meren nykytilan ja hyvän tilan arvioimisesta sekä ympäristötavoitteiden ja indikaattoreiden asettamisesta vuodelta 2012. Kuvaaja 1: Pidetään yllä biologista monimuotoisuutta. Luontotyyppien laatu ja esiintyminen ja lajien levinneisyys ja runsaus vastaavat vallitsevia fysiografisia, maantieteellisiä ja ilmastollisia oloja. Kuvaaja 2: Ihmisen toiminnan välityksellä leviävien vieraslajien määrät ovat tasoilla, jotka eivät haitallisesti muuta ekosysteemejä. Kuvaaja 3: Kaikkien kaupallisesti hyödynnettävien kalojen sekä äyriäisten ja nilviäisten populaatiot ovat turvallisten biologisten rajojen sisällä siten, että populaation ikä- ja kokojakauma kuvastaa kannan olevan hyvässä kunnossa. 10 Kuvaaja 4: Meren ravintoverkkojen kaikki tekijät, siltä osin kuin ne tunnetaan, esiintyvät tavanomaisessa runsaudessaan ja monimuotoisuudessaan ja tasolla, joka varmistaa lajien pitkän aikavälin runsauden ja niiden lisääntymiskapasiteetin täydellisen säilymisen. Kuvaaja 7: Hydrografisten olosuhteiden pysyvät muutokset eivät vaikuta haitallisesti meren ekosysteemeihin. Kuvaaja 5: Ihmisen aiheuttama rehevöityminen, erityisesti sen haitalliset vaikutukset, kuten biologisen monimuotoisuuden häviäminen, ekosysteemien tilan huononeminen, haitalliset leväkukinnat ja merenpohjan hapenpuute, on minimoitu. Kuvaaja 9: Kalojen ja ihmisravintona käytettävien muiden meren antimien epäpuhtaustasot eivät ylitä yhteisön lainsäädännössä tai muissa asiaa koskevissa normeissa asetettuja tasoja. Kuvaaja 6: Merenpohjan koskemattomuus on sellaisella tasolla, että ekosysteemien rakenne ja toiminnot on turvattu ja että etenkään pohjaekosysteemeihin ei kohdistu haitallisia vaikutuksia. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuvaaja 8: Epäpuhtauksien pitoisuudet ovat tasoilla, jotka eivät johda pilaantumisvaikutuksiin. Kuvaaja 10: Roskaantuminen ei ominaisuuksiltaan eikä määrältään aiheuta haittaa rannikko- ja meriympäristölle. Kuvaaja 11: Energian mereen johtaminen, myöskään vedenalainen melu, ei ole tasoltaan sellaista, että se vaikuttaisi haitallisesti meriympäristöön. Hyvän tilan määrittely vesienhoidossa Vesienhoidossa pintaveden ekologinen tila luokitellaan viiteen luokkaan biologisten, hydrologis-morfologisten sekä fysikaalis-kemiallisten tekijöiden perusteella ottaen huomioon vesialueiden luontaiset ominaisuudet sekä vesiensuojelun perustana olevat luonnolliset valuma-alueet. Hyvän tilan arviointi edellyttää vesialueen luontaisten olojen määrittämistä. Tällöin ekologisessa tilassa tapahtuvia muutoksia voidaan mitata vertaamalla niitä täysin tai lähes täysin häiriintymättömiin oloihin. Häiriintymätöntä ekologista tilaa ei Itämeressä enää löydy, mutta se voidaan esimerkiksi mallintaa luokitusta varten. Luokitustulokset ilmaistaan ekologisina laatusuhteina, mikä mahdollistaa eri maiden tulosten vertailun. Ekologinen laatusuhde saadaan laskemalla kuinka paljon indikaattorien nykytaso poikkeaa vertailuolojen tasosta. Saatu lukuarvo on muuttujan havaitun arvon ja vertailuarvon välinen suhde, joka vaihtelee välillä nollasta yhteen; huonoa ekologista tilaa kuvaava arvo sijoittuu lähelle nollaa. Pintavesien kemiallinen tila määritellään haitallisten aineiden pitoisuuden perusteella: jos yhdenkin aineen pitoisuus ylittää sille asetetun raja-arvon, vesialueen kemiallinen tila luokitellaan hyvää huonommaksi. Pintavesien lopullinen luokka määräytyy sekä ekologisen että kemiallisen tilan perusteella (kuvat 2 ja 3, s. 13). Vaikka ekologinen luokitustulos olisi hyvä, mutta kemiallinen tila hyvää huonompi, ei tilaa voida kokonaisarviossa luokitella hyväksi. Tällöin vesienhoitoalueella on ryhdyttävä toimenpiteisiin hyvän tilan saavuttamiseksi. Eri toimijoiden osallistaminen Vesien- ja merenhoitoon halutaan mukaan kaikki kansalaiset, järjestöt ja muut sidosryhmät; tämä tapahtuu alueellisten yhteistyöryhmien kautta ja lain säätämässä kuulemisessa, jolloin asiakirjat ovat kaikkien kommentoitavissa. Kuulemisesta on tiedotettava niin, että se tarjoaa kaikille kansalaisille todellisen osallistumiskanavan suunnitteluun. Vaikka viranomaiset ovat vastuussa suunnitelmien laadinnasta, on sidosryhmien ja kansalaisten kuuleminen tärkeää jo valmisteluvaiheessa. Suunnitelmien valmistuttua jäsenvaltioiden tulee myös varmistaa, että sidosryhmät, viranomaiset ja yleisö saavat suunnitelmat käyttöönsä. 1 Vesien- ja merenhoidossa yhteistyö erityisesti elinkeinoelämän ja teollisuuden edustajien kanssa varmistaa tavoitteiden saavuttamiseksi vaadittavien toimenpiteiden toteutumisen. Samalla viranomaisten tulee kannustaa eri sidosryhmiä myös vapaaehtoisiin toimenpiteisiin. Riippumattomat toimijat, kuten paikalliset jokineuvottelukunnat, vesiensuojeluyhdistykset ja yksityiset säätiöt, ovat luoneet uusia käytäntöjä yksityisen ja julkisen sektorin välille. Tämä kolmas sektori voi toimia katalyyttinä sekä yhteiskunnan eri toimijoiden että rantavaltioiden välillä: yhteistyö paranee ja toivottu tulos voidaan saavuttaa nopeammin. Ympäristötietoisuuden lisääminen ja eri osapuolten vuorovaikutuksen tehostaminen ovat tärkeitä keinoja vesien tilan kohentamisessa pitkällä tähtäyksellä. Suomen perustuslain mukaan vastuu luonnosta ja sen monimuotoisuudesta, ympäristöstä ja kulttuuriperinnöstä kuuluu kaikille. Periaate soveltuu hyvin myös Itämeren alueen vesien hoitoon. Vesipuitedirektiivi 2000/60/EY (VPD) Vuonna 2000 hyväksytyn vesipuitedirektiivin1 tavoitteena on saavuttaa jokien, järvien ja rannikkovesien sekä pohjavesien hyvä tila vuoteen 2015 mennessä. Suomen lainsäädännössä vesipuitedirektiivi pantiin täytäntöön lailla vesienhoidon järjestämisestä (1299/2004) ja siihen liittyvillä asetuksilla, yhtenä niistä ympäristölle vaarallisista ja haitallisista aineista annettu asetus. Direktiivin kansallisessa toimeenpanossa maa jaettiin kahdeksaan vesienhoitoalueeseen, joille jokaiselle laadittiin vesienhoitosuunnitelma (kuva 2, s. 13). Suunnitelmat toimivat työvälineinä piste- ja hajakuormituksen vähentämisessä sekä eri osapuolten välisissä keskusteluissa. Suomessa ympäristöministeriö (YM) ja maa- ja metsätalousministeriö (MMM) ohjaavat ja seuraavat suunnitelmien laatimista. Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskukset (ELY-keskukset) ovat päävastuussa aluekohtaisten suunnitelmien laadinnasta sekä tekevät yhteistyötä muiden viranomaisten ja sidosryhmien kanssa. Suomen ympäristökeskus (SYKE) tukee ympäristöministeriötä ja ELY-keskuksia vesienhoitosuunnitelmien ja toimenpideohjelmien valmistelussa. Tässä yhteydessä käsitellään vesipuitedirektiiviä vain niiltä osin kuin se liittyy suoraan meren hoitoon. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 11 Ympäristötavotteiden ja indikaaattoreiden asettaminen 2012 2014 Seurantaohjelman laatiminen ja täytäntöönpano Hyvän tilan määrittäminen 1. KIERROS Alustava arvio 2015 Toimenpideohjelman laatiminen 2016 Toimenpideohjelman täytäntöönpano Merenhoitosuunnitelma toteutuu kolmessa osassa Merenhoito sisältää hyvän meren tila-arvion, ympäristötavoitteet, seurantaohjelman sekä toimenpideohjelman, jotka yhdessä muodostavat Suomen merenhoitosuunnitelman. 1) Vuonna 2012 arvioitiin meren tila, mereen kohdistuvat ihmistoiminnan paineet, sekä asetettiin meren hyvän tilan tavoitteet ja mittarit tilan seuraamiseksi. Arvio perustui pääosin HELCOMin tilanarvioihin, luonto- ja lintudirektiivien mukaisiin arvioihin sekä VPD:n tilaluokitteluihin. Kaupallisten kalakantojen tilanarviot perustuivat pääosin kansainvälisen merentutkimusneuvosto ICES:n tekemiin kanta-arvioihin. Tilan mittareista eli indikaattoreista kerrotaan tarkemmin luvussa 2. 2) Uusi yhdennetty seurantaohjelma otettiin käyttöön vuonna 2014. JATKOSYKLIT 3) Vuonna 2015 valmistuu toimenpideohjelma; samanaikaisesti päivitetään vesienhoidon toimenpideohjelmat. Kaikki toimenpideohjelmat otetaan käyttöön vuonna 2016. Vesienhoidon toimenpiteet palvelevat suoraan merenhoidon tavoitteita, sillä suurin osa meren kuormituksesta tulee valuma-alueelta. Sen lisäksi kuormitusta tulee myös suoraan mereen, mihin voidaan vaikuttaa myös merenhoidon toimenpitein. EU velvoittaa laatimaan suunnitelmat kuuden vuoden välein Lähde: Common understanding... 2011 Seuraava EU:n velvoittama meriympäristön tilan arvio tehdään vuonna 2018. Vesienhoidon toisen kierroksen suunnitelmat valmistuvat vuonna 2015. Ahvenanmaan maakunta laatii omat vesien- ja merenhoitosuunnitelmansa, jotka liitetään kansallisiin suunnitelmiin. Suunnitelmat hyväksyy valtioneuvosto. Meristrategiadirektiivi 2008/56/EY (MSD) Vuonna 2008 hyväksytyn meristrategiadirektiivin tavoitteena on meriympäristön hyvän tilan ylläpitäminen tai saavuttaminen vuoteen 2020 mennessä. Suomen lainsäädännössä meristrategiadirektiivi pantiin täytäntöön lailla vesienhoidon ja merenhoidon järjestämisestä (2011/272) ja valtioneuvoston asetuksella (980/2011) merenhoidon järjestämisestä. Merenhoito kattaa Suomen merialueet rannikkoviivasta talousvyöhykkeen ulkorajaan (kuva 4, s. 14) ja niille tehdään yksi merenhoitosuunnitelma. Direktiivi edellyttää taloudellisten ja sosiaalisten seikkojen huomioimista sekä meren nykytilan arvioinnissa että toimenpideohjelmia laadittaessa. Toimenpiteiden tulee edistää merellisen suojeluverkoston kattavuutta ja niiden vaikutuksia on arvioitava myös Suomen talousvyöhykkeen ulkopuoliselle merialueelle. Suomessa merenhoitosuunnitelman laatimisesta vastaa YM yhteistyössä MMM:n sekä LVM:n kanssa. YM vastaa myös yhteistyöstä yhteisen merialueen jakavien maiden, Ruotsin ja Viron, kanssa; koko Itämeren yhteistyötä koordinoi HELCOM. SYKE koordinoi meren tila-arvion ja seurantaohjelman laatimista sekä tukee ympäristöministeriötä ja ELY -keskukuksia toimenpideohjelman laatimisessa.1 1 Vuoden 2015 alusta astui voimaan vesienhoidon ja merenhoidon järjestämisestä annetun lain muuttunut 4 § . Toimeenpanevien viranomaisten lista muuttui, kun Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos, Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus, Metsäntutkimuslaitos, sekä MMM:n tietopalvelukeskus yhdistyvät uudeksi Luonnonvarakeskukseksi (Luke). Jatkossa SYKE, IL, Luke, ELY-keskukset sekä Metsähallitus vastaavat merenhoidon tehtävistä toimialoillaan. 12 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 7 6 Kuva 2. Vesienhoito (VPD) kattaa pintavedet, joihin kuuluavat järvien ja jokien ohella myös meren rannikkovedet meripeninkulman (1 852 m) etäisyydelle rantaviivasta. Lähde: SYKE ja ELY-keskukset 5 4 1 3 2 0 8 50 100 km © SYKE © Maanmittauslaitos lupa nro7/MML/11 © SYKE, ELY-keskukset (osittain ©MML) Valtakunnan raja Vesienhoitoalueen raja 1. Vuoksen vesienhoitoalue 2. Kymijoen-Suomenlahden vesienhoitoalue 3. Kokemäenjoen-Saaristomeren-Selkämeren vesienhoitoalue 4. Oulujoen-Iijoen vesienhoitoalue 5. Kemijoen vesienhoitoalue 6. Torniojoen kansainvälisen vesienhoitoalueen Suomen osuus (yhdessä Ruotsin kanssa) 7. Tenon-Näätämöjoen-Paatsjoen kansainvälisen vesienhoitoalueen Suomen osuus (yhdessä Norjan kanssa) 8. Ahvenanmaa (huolehtii itsenäisesti vesipolitiikan puitedirektiivin toimeenpanosta ja muodostaa oman vesienhoitoalueen) Pintavesien ekologinen tila Erinomainen Hyvä Tyydyttävä Välttävä Huono Ei tietoa Vesienhoitoalueet Kuva 3. VPD:n toisen kierroksen pintavesien ekologisen tilan arvio tehtiin lokakuussa 2013. Lähde: Kati Häkkilä/SYKE ja ELY-keskukset http://www.ymparisto.fi/fi-FI/Vesi/Pintavesien_tila 0 50 100 200 km © SYKE, ELY-keskukset (rantaviiva-aineisto MML) © SYKE (15.1.2015 KH) Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 13 Perämeren ulommat rannikkovedet Perämeren sisemmät rannikkovedet Merenkurkun ulkosaaristo Merenkurkun sisäsaaristo Selkämeren ulommat rannikkovedet Selkämeren sisemmät rannikkovedet Ahvenanmaan ulkosaaristo Ahvenanmaan välisaaristo Ahvenanmaan sisäsaaristo Lounainen ulkosaaristo Lounainen välisaaristo Lounainen sisäsaaristo Suomenlahden ulkosaaristo Suomenlahden sisäsaaristo Kuva 4. HELCOMin tilanarviossa käytetty merialuejako, talousvyöhykeraja (EEZ; vihreä viiva) sekä vesienhoidon maantieteellisinä arviointiyksikköinä toimivat rannikkotyypit. Lähde: HELCOM, SYKE. Direktiivien yhteensovittaminen Meriympäristön tila on hyvä, kun meri on ekologisesti monimuotoinen, terve ja tuottava; toimiva ekosysteemi kykenee jossain määrin palautumaan ihmistoiminnan aiheuttamista muutoksista. Useimmat meren ihmiselle tarjoamat hyödyt, ekosysteemipalvelut, edellyttävät hyvin toimivaa ekosysteemiä ja vain kestävä käyttö varmistaa palvelujen säilymisen nykyisille ja tuleville sukupolville. Meristrategiadirektiivin (MSD), vesipuitedirektiivin (VPD) ja luontodirektiivin määrittelyasteikot poikkeavat toisistaan, mutta niiden hyvän tilan rajat on sovitettu yhteen. Itämeren rannikkoalueella vesien- ja merenhoito menevät osittain alueellisesti päällekkäin. Merenhoidossa rannikolla noudatetaan vesienhoidon hyvälle tilalle asetettuja raja-arvoja, kun taas avomerellä noudatetaan HELCOMissa meriympäristön hyvälle tilalle sovittuja tavoitearvoja. VPD:ssä ja MSD:ssä ympäristöpaineet menevät yksiin rehevöitymisen ja kemikalisoitumisen osalta, mutta MSD:ssä paineita ja tavoitteita on enemmän, minkä vuoksi VPD:n ja MSD:n hyvän tilan arviot eivät kaikin osin ole yhteneväisiä; VPD ja MSD on myös sovitettava yhteen muiden direktiivien kuten tulvadirektiivin ja merialuesuunnitteludirektiivin kanssa. Direktiivi Tilan määritysasteikko MSD Meriympäristön tila Hyvä Hyvää tilaa ei saavutettu VPD Kemiallinen tila Hyvä Hyvää tilaa ei saavutettu Ekologinen tila Luontodirektiivi Erinomainen Hyvä Suotuisan suojelun taso Paineet ja niiden vaikutukset Tyydyttävä Riittämätön Välttävä Huono Huono K A S VAVAT Tärkeimpien Itämeren hoidossa huomioitavien direktiivien tilan / suojelun tason -asteikot. Merenhoidossa hyvä tila kuvataan tavoiteltavan ekosysteemin tilan avulla ja sallittavan ihmispaineen vaikutuksen avulla. Lähde: Common understanding... 2011 14 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Lä h t eet Common Understanding of (Initial) Assessment, Determination of Good Environmental Status (GES) and Establishment of Environmental Targets (Art.s 8, 9 & 10 MSFD). Version 5 – 28 October 2011. https://circabc.europa.eu/ sd/a/f4bc94ab-d13e-47be-8deb-04325b21e9db/6-Common%20Understanding%20Document%20V.5.pdf HELCOM 2013. HELCOM Copenhagen Ministerial Declaration. http://www.helcom.fi/Documents/Ministerial2013/ Ministerial%20declaration/2013%20Copenhagen%20Ministerial%20Declaration%20w%20cover.pdf Itämeren suojelukomissio – www.helcom.fi Laki Suomen perustuslain muuttamisesta. Suomen säädöskokoelma 1112/2011. Laki vesienhoidon ja merenhoidon järjestämisestä annetun lain 4 §:n muuttamisesta. Suomen säädöskokoelma 571/2014. Laki vesienhoidon ja merenhoidon järjestämisestä. Suomen säädöskokoelma 1299/2004. Laki vesienhoidon järjestämisestä annetun lain muuttamisesta. Suomen säädöskokoelma 272/2011. Lontoon sopimus. 1972. Yleissopimus jätteen ja muun aineen mereen laskemisen aiheuttaman meren pilaantumisen ehkäisemisestä. http://www.finlex.fi/fi/sopimukset/ sopsteksti/1979/19790034 Luontodirektiivi. Euroopan talousyhteisön Neuvoston direktiivi 92/43/ETY, annettu 21 päivänä toukokuuta 1992, luontotyyppien sekä luonnonvaraisen eläimistön ja kasviston suojelusta. Euroopan yhteisöjen virallinen lehti L 206, 22.7.1992, s. 7–50. Lyytimäki, J. 2006. Meristrategiasta uutta potkua Itämeren suojeluun. Kanava 34(4-5): 258-260. MARPOL 73/78 -yleissopimus. Kansainvälinen yleissopimus alusten aiheuttaman meren pilaantumisen ehkäisemisestä. http://www.finlex.fi/fi/sopimukset/ sopsteksti/1983/19830051 TAI http://www.imo.org/ About/Conventions/ListOfConventions/Pages/International-Convention-for-the-Prevention-of-Pollution-from-Ships-(MARPOL).aspx Meristrategiadirektiivi. Euroopan Parlamentin ja Neuvoston direktiivi 2008/56/EY, annettu 17 päivänä kesäkuuta 2008, yhteisön meriympäristöpolitiikan puitteista. Euroopan unionin virallinen lehti L 164, 25.6.2008, s. 19–40. Suomen merenhoitosuunnitelman valmisteluun kuuluva meriympäristön nykytilan arvio. 2012. A. Johdanto ja erityispiirteet. Ympäristöministeriö. http://www.ymparisto.fi/fi-FI/Meri/Merensuojelu_ja_hoito/Merenhoidon_suunnittelu_ja_yhteistyo > Johdanto ja erityispiirteet (pdf, 6,3 Mt) Suomen perustuslaki. Suomen säädöskokoelma 731/1999. Tukholman sopimus 2001. Pysyvien orgaanisten yhdisteiden käyttöä ja päästöjä rajoittava yleissopimus. http://www. finlex.fi/fi/sopimukset/sopsteksti/2004/20040034 Valtioneuvoston asetus merenhoidon järjestämisestä. Suomen säädöskokoelma 980/2011. Vesipolitiikan puitedirektiivi. Euroopan Parlamentin ja Neuvoston direktiivi 2000/60/EY, annettu 23 lokakuuta 2000, yhteisön vesipolitiikan puitteista. Euroopan yhteisöjen virallinen lehti L 327, 22.12.2000, s. 1–73. Ympäristöministeriö – http://www.ym.fi/fi-FI/Luonto/Itameri_ja_merensuojelu Valtioneuvoston päätös meren nykytilan ja hyvän tilan arvioimisesta sekä ympäristötavoitteiden ja indikaattoreiden asettamisesta; Suomen merenhoitosuunnitelman ensimmäinen osa. Ympäristöministeriö, Päätös 13.12.2012, Liite 2. http://www.ym.fi/fi-fi/Lainsaadanto/Valtioneuvoston_periaatepaatokset_ja_selonteot_Ymn_hallinnonalalta Kiitokset Juha-Markku Leppänen (SYKE, MSD:n merenhoidonsuunnittelua tukevan asiantuntijaryhmän puheenjohtaja 2/2011–12/2013), Jan-Erik Bruun (SYKE, asiantuntijaryhmän sihteeri 2/2011–) ja Eeva-Liisa Poutanen (YM, merten suojelun ryhmäpäällikkö) antoivat arvokasta tietoa tämän luvun laadintaan. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 15 2 Kohti systemaattista meren tilanarviointia oikeilla indikaattoreilla Samuli Korpinen, Vivi Fleming-Lehtinen* ja Jari Lyytimäki SYKE, *HELCOM Meren hyvää tilaa kuvaavien indikaattorien valinta ei aina ole yksinkertaista. Vaikeuksia tuottavat ihmistoiminnan vaikutusten ja luontaisen vaihtelun erottaminen toisistaan sekä tavoitetilan määrittäminen. Rehevöitymisindikaattorien kehityksessä on jo edetty pitkälle, sen sijaan esimerkiksi meriluonnon monimuotoisuusindikaattorien kehittäminen on vielä kesken. Kun kaikkien meren hyvän tilan 11:n laadullisen kuvaajan indikaattoriryhmät on valittu, määritellään jokaisen kuvaajan osalta, onko se hyvässä tilassa vai ei. Yksittäisten kuvaajien hyvän tilan arvojen sovittaminen yhdeksi meren tilan kokonaisarvioksi vaatii vielä pohdintaa. Tilanarvioinnin monitahoista problematiikkaa ratkotaan parhaillaan monen asiantuntijan voimin. Itämeren suojelukomissiossa on kehitetty jo pitkään työkalua, jolla meriympäristön rehevöitymistilaa voidaan arvioida luotettavasti. Lopputulokseksi on valittu ryhmä mitattavia indikaattoreita, joita yhdistellen voidaan laskea meren rehevöitymistila. Näin toteutetut rehevöitymisen tila-arviot on julkaistu vuosina 2009, 2011 ja 2013 (kuvat 1 ja 2). HELCOMin holistisessa tilanarviossa (vuodet 2003–2007) indikaattoreita käytettiin myös haitallisten aineiden ja luonnon monimuotoisuuden arvioinneissa. Näiden indikaattorien kehitystyö on kuitenkin vielä kesken, joten arviot eivät ole yhtä luotettavia kuin rehevöitymisen osalta. Puutteen korjaamiseksi HELCOMin CORESET -hankkeessa ryhdyttiin vuonna 2010 kehittämään Itämerelle yhteisiä indikaattoreita; nyt on käynnissä hankkeen toinen vaihe. Meriympäristön hyvän tilan laadulliset kuvaajat on esitetty sivulla 10. 2.1 Indikaattorit Paineindikaattorit ja kuormituksen muutos Ihmistoiminta kuormittaa Itämerta monin eri tavoin. Merenhoidon mitattavien paineindikaattorien avulla arvioidaan meriympäristöä kuormittavan ihmistoiminnan määrän ajallista ja alueellista muutosta. Nämä indikaattorit kytkeytyvät merenhoidon yleisiin ympäristötavoitteisiin (ks. tietoruutu s. 9), jotka kuvaavat meriympäristöä 16 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 uhkaavia ihmistoimia. Esimerkiksi vuosittain mereen päätyvän ravinnekuormituksen määrä ja meriliikenteestä syntyvän vedenalaisen melun määrä ovat hyviä paineindikaattoreita. Vuonna 2013 HELCOMin ministerikokous hyväksyi uudet ravinteiden päästövähennystavoitteet (ks. s. 8), joiden avulla odotetaan meren tilan parantuvan seuraavien vuosikymmenten aikana rehevöitymisen osalta. Paineindikaattoreille ei yleensä määritetä tavoitetilaa, mutta niiden osoittama kuormituksen väheneminen enteilee meren tilan parantumista. Paineindikaattorit ohjaavat päättäjiä valitsemaan kustannustehokkaimmat toimenpiteet. Tilaindikaattorit ja meren tilan muutos Merenhoidon tilaindikaattorit mittaavat ihmistoiminnan aiheuttamia muutoksia muun muassa veden virtauksessa ja laadussa, pohjan laadussa, lajistossa ja luontotyyppien tilassa. Jokaiselle indikaattorille määritetään hyvän tilan tavoite: rehevöitymisindikaattoreilla se perustuu historiallisiin havaintoihin ja ekologiseen mallintamiseen, haitallisten aineiden indikaattoreilla puolestaan laatunormeihin. Meriympäristön biologisen monimuotoisuuden indikaattoreissa tavoitetilan asettamisen lähestymistapa vaihtelee: siihen kytkeytyviä meriympäristön hyvän tilan laadullisia kuvaajia on useita (ks. s. 10) ja siten myös indikaattorien kirjo on laaja. Suhteuttamalla indikaattorin nykytila tavoitetilaan, voidaan indikaattorin tilaa kuvata määrällisenä arvona. Muun muassa rehevöitymisen osalta kaikki Itämeren ran- Kuva 1. Viimeisin HELCOMin rehevöitymisen tilanarvio vuodelta 2013 kertoo, että Itämeri on lähes kauttaaltaan huonossa tilassa. Punainen = hyvää tilaa ei ole saavutettu, vihreä = tila on hyvä. Lähde: HELCOM 2014 tavaltiot ovat hyväksyneet käytettävät indikaattorit. Rehevöitymisen indikaattoreita ja tilanarviointia käsitellään tarkemmin kappaleessa 2.2. Haitallisten aineiden määrää ja vaikutuksia arvioidaan indikaattoreilla, jotka määritellään pääosin lainsäädännössä. Aineet ovat pääasiallisesti EU:n prioriteettiaineita tai HELCOMissa sovittuja haitallisia aineita ja niihin kuuluu pysyviä eloperäisiä myrkkyjä, torjunta-aineita, raskasmetalleja ja radioaktiivia isotooppeja. Vedessä ja eliöissä mitattavien pitoisuuksien lisäksi arvioidaan haitallisten aineiden vaikutuksia eliöihin kuten simpukoihin ja ravintoverkon huippupetoihin. Haitallisia aineita käsitellään tarkemmin luvussa 8. Itämeren luonnon monimuotoisuutta arvioidaan indikaattoreilla, jotka kertovat muun muassa lajien ja luontotyyppinen levinneisyydestä sekä runsaudesta, merenpohjan laadusta ja ravintoverkon toiminnasta. Osa näistä indikaattoreista on valmiina, mutta joidenkin osalta kehitystyö jatkuu. Kuva 2. Rehevöitymisen tilanarvion luotettavuus on hyvä suurella osalla avointa Itämerta. Suomenlahdella, Ahvenanmerellä, Selkämerellä, Merenkurkussa ja Perämerellä luotettavuus on keskinkertainen, johtuen puutteista nykyisessä seurantaverkossa. Riianlahdella tilanarvion luotettavuus on heikko. Lähde: HELCOM 2014 Indikaattori Indikaattorit ovat konkreettisia mittareita, jotka kuvastavat jotakin laajaa ilmiötä tai kehityskulkua. Useimmiten indikaattorit perustuvat tilastotiedoista poimittuihin aikasarjoihin. Hyvin toimivaa meren tilan indikaattoria on vaikea kehittää, sillä vaatimuslista on pitkä. Tietoa ei aina ole, tai se on vaikeasti saatavilla, epäluotettavaa tai liian kallista kerätä. Itämeren alueelta käyttökelpoista tietoa löytyy poikkeuksellisen paljon ja pitkältä ajalta. Uusia indikaattoreita voidaan löytää tutkimalla pitkiä aikasarjoja. On tärkeää, että seurantoja jatketaan edelleen pitkäjänteisesti. Hyvätkin indikaattorit muuttuvat nopeasti käyttökelvottomiksi, jos niitä ei pystytä päivittämään uudella tiedolla. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 17 Merentutkimusta ennen ja nyt. Oikealla: vesinäytettä nostetaan Nautilustutkimusalukselle 1900-luvun alussa. Kuva: Merentutkimuslaitoksen arkisto, SYKE. Vasemmalla: satelliittikuva näyttää kirkkaalla säällä kattavasti Itämeren sinileväkukintojen laajuuden (4.7.2005, Envisat/MERIS.) Lähde: Sofia Junttila / SYKE Vaatimuksia hyvälle merenhoidon indikaattorille: • • • • • • • • • • • • • • • 18 vertailukelpoinen koko Itämerellä määrällinen tavoitetila pystytään asettamaan siivilöi havaintoaineistosta oleellisen tiedon luotettavasti mitattavissa ja helposti päivitettävissä kuvaa tarkasteltavaa ilmiötä kattavasti ilmentää herkästi muutoksia ja varoittaa palautumattomista muutoksista yksiselitteinen ja läpinäkyvä: menetelmät ja rajaukset selkeästi osoitettavissa perustuu tieteellisesti pätevään tietämykseen tietoa kerryttävä: sisältyy pitkän ajan seurantaohjelmiin täydentää muita indikaattoreita eikä tuota päällekkäistä tietoa yksinkertaistaa monimutkaista ympäristötietoa helposti ja yhdenmukaisesti tulkittavissa kustannustehokas: tiedonkeruun, käsittelyn ja viestinnän kulut kohtuullisia kustannusvaikuttava: ohjaa toimintaa haluttuun suuntaan edistää tiedon välittymistä ja käyttöä hyvän meriympäristön tilan saavuttamiseksi Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Hyvän meriympäristön tavoitetila Merenhoidossa hyvälle meriympäristölle halutaan määrittää tietty tavoitetila. Määrittelyä auttaa, jos pystytään hahmottamaan ekologisten haittojen kynnysarvoja, joita ei saa ylittää. Tehtävä on vaativa, koska alueiden ominaispiirteet ovat erilaisia ja niiden muutosherkkyys vaihtelee. Kynnysarvon ylityksestä koituvat haitat voivat ilmetä odottamatta, kun kuormitus on jatkunut pitkään eikä haitallisia seurauksia ole osattu ennakoida riittävällä varmuudella. Vahinkojen korjaaminen voi olla vaikeaa ja joskus jopa mahdotonta, siksi tietämys kynnysarvojen taustalla olevista mekanismeista on ensisijaisen tärkeää. Meren tilaan liittyviä kynnysarvoja on monenlaisia: leväkukintojen kynnysarvon ylitys on helpompi havaita kuin tulokaslajin ravintoverkossa aiheuttama muutos. Itämerellä harjoitetaan nyt jälkiä paikkailevaa ympäristönsuojelua, jossa tavoitteena on päästä kynnysarvon alle eli parantaa meriympäristön tilaa. 2.2 Indikaattorista kohti tilanarviota: esimerkkinä rehevöityminen Yhdistämällä yksittäisten indikaattorien arvoja edetään kohti kokonaisarviota meren rehevöitymistasosta. Avomerialueiden rehevöitymistila arvioidaan viidellä indikaattorilla, jotka muodostavat kolme kriteeriryhmää: ravinnetekijät, rehevöitymisen suorat ja epäsuorat vaikutukset. Rehevöitymisen perimmäinen syy on pintaveden epäorgaanisten liukoisten ravinteiden pitoisuuden kasvu: 1) typen ja 2) fosforin määrä mitataan talvella ennen kuin levät sitovat ravinteet kasvuunsa. Kesäkauden levämäärä kuvaa rehevöitymisen suoria vaikutuksia ja se ilmoitetaan 3) pintakerroksen klorofyllipitoisuutena. Myös 4) näkösyvyys kuvaa rehevöitymisen suoria vaikutuksia siltä osin kun se ilmentää levämäärän kasvua. 5) Syvien pohjien happimäärä kertoo puolestaan rehevöitymisen epäsuorista vaikutuksista. Jos joku kriteeriryhmistä ei saavuta hyvää tilaa, katsotaan merialue rehevöityneeksi; alueen tila määräytyy kriteeriryhmän indikaattorien numeerisena keskiarvona. Tärkeimpiä indikaattoreita voidaan myös painottaa, jos niiden vaikutusta halutaan korostaa. Rannikkovaltioille on asetettu päästövähennystavoitteita Itämeren hyvän tilan saavuttamiseksi. Ekologisen mallin avulla on mahdollista laskea sekä mereen vaikuttavien ulkoisten tekijöiden (kuten ravinnekuormitus) että meren sisäisten ympäristömuuttujien vaikutuksia meren tilaan. Kun tiedetään miten kuormitusmuutokset vaikuttavat eri rehevöitymisindikaattoreihin, voidaan kullekin Itämeren altaalle arvioida sallittu maksimikuormitus. Maakohtaiset ravinteiden päästövähennystavoitteet perustuvat näihin laskelmiin. Itämeren rannikkovaltioiden yhteistyönä kehittämä meren tilanarviointivälineistö voi toimia mallina muille aluemerille. Tämän työn perusta on Itämeren pitkä tutkimushistoria, sillä harvalta merialueelta löytyy yli sadan vuoden mittaisia havaintosarjoja, joita päivitetään edelleen. Tilanarvion oikeellisuus on pitkälti kiinni sopivien indikaattorien löytämisestä. Laadukas ympäristön tilanarviointi edellyttää kattavaa havaintoverkostoa sekä toimivaa tietojen käsittelyä ja hallintaa, sillä laskelmat ja arviot ovat juuri niin hyviä kuin niiden epäluotettavin tiedonosanen. Parhaillaan HELCOMissa kehitetään tiedonkulun hallintaa ja dokumentointia, jotta tilanarvioiden päivitys saadaan nykyistä sujuvammaksi. Rannikkovaltioiden havainnot halutaan kattavasti ja ajantasaisesti käyttöön. Satelliittikuva-aineistot ja kauppalaivat täydentävät perinteisemmin menetelmin kerättyjä tietoja. Uusi teknologia helpottaa osaltaan toimivien indikaattoriryhmien kokoamista. Arviointiprosessin laadun ja luotettavuuden takaa vain jatkuva kehitystyö, jonka on pystyttävä hyödyntämään kehittyvää teknologiaa ja koko ajan karttuvaa tutkimustietoa. Seuraavassa EU:n velvoittamassa meriympäristön tilanarvioinnissa vuonna 2018 tullaan käyttämään huomattavasti nykyistä kattavampaa indikaattorivalikoimaa: hylje-, merilintu- ja kalakantojen sekä planktonyhteisöjen ja merenpohjaeliöyhteisöjen tila voidaan näin arvioida luotettavammin. Lä h t eet Berg, T., Fürhaupter, K., Teixeira, H., Uusitalo, L., ja Zampoukas, N. 2015. The Marine Strategy Framework Directive and the ecosystem-based approach – pitfalls and solutions. Marine Pollution bulletin. doi: 10.1016/j.marpolbul.2015.04.050. HELCOM 2009. Biodiversity in the Baltic Sea – An integrated thematic assessment on biodiversity and nature conservation in the Baltic Sea. Balt. Sea Environ. Proc. No. 116B. http://helcom.fi/Lists/Publications/BSEP116B.pdf HELCOM 2010. Ecosystem Health of the Baltic Sea 2003–2007: HELCOM Initial Holistic Assessment. Balt. Sea Environ. Proc. No 122. http://helcom.fi/Lists/Publications/ BSEP122.pdf HELCOM 2010. Hazardous substances in the Baltic Sea – An integrated thematic assessment of hazardous substances in the Baltic Sea. Balt. Sea Environ. Proc. No. 120B. http:// helcom.fi/Lists/Publications/BSEP120B.pdf HELCOM 2013. HELCOM core indicators: Final report of the HELCOM CORESET project. Balt. Sea Environ. Proc. No. 136. http://helcom.fi/Lists/Publications/BSEP136.pdf HELCOM 2014. Eutrophication status of the Baltic Sea 20072011 - A concise thematic assessment. Balt. Sea Environ. Proc. No. 143http://www.helcom.fi/Lists/Publications/ BSEP143.pdf Itämeren suojelukomissio – www.helcom.fi Lyytimäki, J. 2006. Meristrategiasta uutta potkua Itämeren suojeluun. Kanava 34(4-5): 258–260. Välimäki, J. 2002. Tiedon mitalla kestävyyteen. Suomen ympäristö 556. http://hdl.handle.net/10138/40444 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 19 Kuva: Eija Rantajärvi 3 Merenhoidon uudet kohteet ovat roskat ja melu Outi Setälä ja Jukka Pajala SYKE Uusia meristrategiadirektiivin esiin nostamia asioita ovat roskaantuminen ja vedenalainen melu. Niitä koskevia alueellisia suunnitelmia tehdään kansallisten viranomaisten ja HELCOMin välisenä yhteistyönä. Roskaseurannassa myös kansalaisjärjestöillä on tärkeä rooli. Itämeren roskaantumisesta on niukalti aineistoa ja vedenalaisesta äänimaailmasta vieläkin vähemmän. 3.1 Roskaantuminen Roskaantuminen aiheuttaa nykyisin harmia ja haittaa meriluonnolle sekä ihmisille. Muutama vuosikymmen sitten roskat kumottiin matkustaja-alukselta huoletta mereen; tänä päivänä merta suojelee kansainvälinen lainsäädäntö, joka kieltää merellä liikennöiviä aluksia heittämästä roskiaan tai päästämästä käsittelemättömiä jätevesiään mereen. Meristrategiadirektiivi velvoittaa EU-maita selvittämään roskaantumisen määrää ja lähteitä. Tästä syystä on myös laadittava toimintasuunnitelmia ja tutkittava, mitä haittoja roskista on luonnolle ja ihmiselle. EU:n rahoittamassa MARLIN -hankkeessa selvitettiin vuosina 2012–2013 yhteensä 23 rannan roskaantumista Suomessa, Ruotsissa, Virossa ja Latviassa (kuva 1). Roskat kerättiin samoilta rannoilta kolme kertaa vuodessa, laskettiin ja luokiteltiin (Chesire ym. 2009). Aineisto mahdollisti ensi kertaa eri maiden rantaroskamäärän vertailun luotettavasti. Kaupunkirannoilla on eniten ros- 20 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 kaa, koska kävijöitä on paljon. Niillä näkyy myös ”take away”-elämäntapa: suuren osan roskasta muodostavat korkit, muovipussit sekä muoviset astiat, kääreet ja ruokailuvälineet. Maaseudun rannoilta löytyy enemmän teollisuusroskaa, kuten muoviköysiä ja rakennusmateriaaleja. Yhteiskunnan sosiaaliset ja taloudelliset tekijät vaikuttavat roskan määrään ja laatuun. Myös ilmastolliset tekijät kuten tuuli ja sade sekä meren virtaukset kuljettavat roskia paikasta toiseen. Laatu ja lähteet Eri lähteistä peräisin olevia roskia kelluu vedessä sekä kertyy meren rannoille ja pohjaan. Merestä löytyy myös irronneita kalanpyydyksiä, kuten haamuverkkoja. Meriympäristön roskien koko vaihtelee romuista ja muista isoista roskista hyvin pieniin mikroroskiin; roskat ovat yleensä suurimmaksi osaksi peräisin maalta ja koostuvat etupäässä muoveista (Andrady 2011). Mikroroskat ovat joko val- Kuva: Heidi Hällfors Kuva 2. Havainnoinnissa käytetään UNEP:n (United Nations Environment Programme) kehittämään menetelmää, jossa kaikki yli 2,5 cm:n kokoiset roskat kerätään rannalta pois, luokitellaan ja määrät arvioidaan. miiksi pieniä hitusia, kuten kosmetiikkatuotteiden sisältämiä muovikuulia tai pientä muovihippua, joka on syntynyt suurempien roskien hankautuessa pienemmiksi. Auringon valon UV-säteily haurastuttaa muovia, mutta sen hajoaminen luonnossa on hyvin hidasta ja vaatii mekaanista hankausta. Tuuli ja virtaukset voivat kuljettaa roskia paikasta toiseen. Roskia kulkeutuu mereen kaukaakin erityisesti keväisin ja syksyisin suurten jokivirtaamien mukana; etenkin muoviroska voi kulkeutua kauas lähteestään, joko kelluen pinnalla tai vesimassaan sekoittuneena. Pienimmistä roskakappaleista eli mikroroskista osa päätyy vesistöihin talousvedestä puhdistamojen kautta (Browne ym. 2008). Huleveden mukana huuhtoutuu kaduilta monenlaista roskaa, joka myös päätyy vesistöön. Osa teollisuudesta peräisin olevasta roskasta joutuu mereen jätevesien mukana sekä ilmassa kulkeutuvina pienhiukkasina. Vaatteet 3 % Muu roska 3 % Puu 4 % Eloperäinen 2 % Kumi 2 % Muovi 56 % Vaahtomuovi 6 % Paperi ja pahvi 8 % Metalli 8 % Lasi ja keramiikka 8 % Kuva 1. Itämeren rantaroska koostuu pääosin ihmisten rannoille jättämistä tai lähialueilta kulkeutuneista roskista. Muiden merien tapaan myös Itämeren roskasta pääosa on muovia. Lähde: MARLIN-hanke 2013 Vaikutus merieliöstöön Nisäkkäät, linnut ja kalat voivat jäädä satimeen ajelehtiviin haamuverkkoihin. Osa eläimistä ei osaa erotella roskaa ravinnosta ja syö myös muovikappaleita. Esimerkiksi Pohjois-Atlantilla pesivistä myrskylinnuista 80 % kantaa vatsassaan muoviroskaa; myrskylintujen sisältämän muovin määrä on yksi alueen roskaantumisen mittari (Franeker ym. 2011). Syöty roska voi tukkia eläimen ruoansulatuselimistön. Eläin ei saa muovista lisäenergiaa, sen sijaan sen syömiseen kulunut energia on poissa kasvusta ja lisääntymisestä. Muovin valmistus- ja lisäaineet, kuten pehmentimet ja palonestoaineet, voivat olla merieliöille haitallisia. Muovikappaleet sitovat tehokkaasti itseensä veden haitallisia yhdisteitä: mitä pienempi hiukkanen on, sitä suurempi sen suhteellinen sitoutumispinta-ala on. Haitallisten aineiden pitoisuudet mikroskooppisessa muoviroskassa voivat olla monta kertaluokkaa suurempia kuin vedessä (Rios ym. 2010). Muoviroskaan keräytyneiden haitallisten aineiden vaikutuksia eliöihin on vaikea ennakoida (Rios ym. 2007). Näkyvän roskan haitoista merieliöille on jo runsaasti tietoa. Sen sijaan mikroroskan määrästä ja merkityksestä merten ravintoverkossa on vasta niukasti tietoa. Seuranta Itämeren rantojen roskaantumisesta tiedetään jonkin verran. Pidä saaristo siistinä ry (PSSRY) on havainnoinut vuodesta 2012 useita rantoja vapaaehtoisvoimin (kuva 2, yllä). Tältä pohjalta on jatkettu kansallista rantaroskaseurantaa. Seurannan perusta on yhä laajeneva kansalaishavainnointiverkosto, jonka avulla roskaantumisen lähteet ja muutokset roskaantumisessa halutaan selvittää. Eteläisen Itämeren tapaan myös Suomen merialueelle suunnitellaan karanneiden kalanpyydysten kartoitusta. Mikroroskien seurantaa kehitetään yhteistyössä Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 21 a. b. Mysidin (kuva a, Mysis sp.) suolessa (kuva b) näkyy fluoresoivia muovikuulia. Laboratoriokokeessa pienten (0,01 mm) muovikuulien matkaa seurattiin eläinplanktonista (vesikirput, hankajalkaiset, monisukasmadon toukat) edelleen suuremmille planktonäyriäisille (mysidit). ruotsalaisten kanssa. Lisäksi SYKE tutkii mikroroskan siirtymistä ravintoverkkoon (Setälä ym. 2014) sekä vaikutuksia eliöstöön. HELCOM suunnittelee mikroroskaindikaattorin käyttöönottoa koko Itämerellä. Vähentämiskeinot meren roskaantumiseen. Esimerkiksi PSSRY kouluttaa vapaaehtoisia seuraamaan meriympäristön roskaantumista. Myös kansalaisten kulutuskäyttäytyminen ja tuotevalinnat vaikuttavat jätteen määrään ja päätymiseen ympäristöön. Ongelman tiedostaminen ja siitä tiedottaminen ovat tärkeitä keinoja roskaantumisen vähentämisessä. Meriympäristön roskan määrää pitää vähentää. Jokainen voi omalla toiminnallaan vaikuttaa Itä- Lä h t eet Andrady, A. L. 2011. Microplastics in the marine environment. Mar. Pollut. Bull. 62 (8): 1596−1605. Browne, M. A., Dissanayake, A., Galloway, T. S., Lowe, D. M. & Thompson, R. C. 2008. Ingested microscopic plastic translocates to the circulatory system of the mussel, Mytilus edulis (L.) Environ. Sci. Technol. 42 (13): 5026-5031. Cheshire, A. C., Adler, E., Barbière, J., Cohen, Y., Evans, S., Jarayabhand, S., Jeftic, L., Jung, R.T., Kinsey, S., Kusui, E. T., Lavine, I., Manyara, P., Oosterbaan, L., Pereira, M. A., Sheavly, S., Tkalin, A., Varadarajan, S., Wenneker, B. & Westphalen, G. 2009. UNEP/IOC Guidelines on Survey and Monitoring of Marine Litter. UNEP Regional Seas Reports and Studies, No. 186; IOC Technical Series No. 83. Franeker, J. A. van, Blaize, C., Danielsen, J., Fairclough, K., Gollan, J., Guse, N., Hansen, P.-L., Heubeck, M., Jensen, J.-K., Le Guillou, G., Olsen, B., Olsen, K.-O., Pedersen, J., Stienen, E. W. M. & Turner, D. M. 2011. Monitoring plastic ingestion by the northern fulmar Fulmarus glacialis in the North Sea. Environ. Pollut. 159: 2609–2615. Meristrategiadirektiivi. Euroopan Parlamentin ja Neuvoston direktiivi 2008/56/EY, annettu 17 päivänä kesäkuuta 2008, yhteisön meriympäristöpolitiikan puitteista. Euroopan unionin virallinen lehti L 164, 25.6.2008, s. 19–40. 22 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Pidä Saaristo Siistinä ry – www.pidasaaristosiistina.fi Rios, L. M., Jones, P. R., Moore, C. & Narayan, U. V. 2010. Quantitation of persistent organic pollutants adsorbed on plastic debris from the Northern Pacific Gyre’s ”eastern garbage patch”. J. Environ. Monitor. 12(12): 2189–2312. Rios, L.M., Moore, C., Jones, P.R. 2007. Persistent organic pollutants carried by synthetic polymers in the ocean environment. Marine Pollution Bulletin 54, 1230–1237. Setälä, O., Fleming-Lehtinen, V. & Lehtiniemi, M. 2014. Ingestion and transfer of microplastics in the planktonic food web. Environ. Pollut. 185: 77–83. Suomen merenhoidon seurantakäsikirja. 2014. Ympäristöministeriö. http://www.ymparisto.fi/fi-FI/Meri/Merensuojelu_ja_hoito/Merenhoidon_suunnittelu_ja_yhteistyo -ja hoito>merenhoidon suunnittelu ja yhteistyö Hank ke e t MARLIN-hanke 2013 – Loppuraportti (Final Report of Baltic Marine Litter Project Marlin – Litter Monitoring and Raising Awareness 2011–2013). http://www.hsr.se/sites/ default/files/marlin-baltic-marine-litter-report.pdf Kuva: Jan-Erik Bruun Mikroroskat (alle 5 mm) ovat suureksi osaksi muovia. Muovihiukkasia kertyy mereen jatkuvasti lisää, eikä niitä nykytekniikalla voi sieltä poistaa. Jos asiaan ei puututa, voi edessä olla uudenlainen ympäristöongelma. Koska mikroroska on samankokoista kuin monen merieliön ravinto, voi muovia päätyä ravintoverkkoihin sekä vapaan veden että pohjan eliöyhteisöjen kautta. SYKE:n tutkijat osoittivat vuosina 2012–2013 ensi kertaa kokeellisesti muovin kulkeutumisen ravintoverkossa peto-saalis -ketjun kautta. Samalla koe vahvisti oletusta, että monet planktoneliöt eivät erota mikromuovia luontaisesta ravinnosta. Vaikka muovikuulat poistuivat planktonista varsin nopeasti, ei vielä tiedetä, miten erikokoiset ja -muotoiset mikroroskat käyttäytyvät eliöiden sisuksissa. Kuva: David J. Patterson Mikroroska matkaa ravintoverkossa Kuva: Eija Rantajärvi 3.2 Vedenalainen melu Kuva 1. Aluksen etäisyyden vaikutus äänenpainetasoon 63 Hz:n 1/3 –oktaavikaistalla : alle viiden kilometrin etäisyydellä yksittäisen aluksen vaikutus sekä luonnolliseen että etäisen laivaliikenteen äänitasoon kasvaa merkitsevästi. Etäisyysarvoon vaikuttavat veden syvyys, pohjan laatu, veden kerrostuneisuus ja äänen taajuus. Mittaukset on tehty Suomenlahden keskiosan asemalla, tammikuussa 2014. Lähde: Sairanen 2014 63 Hz:n 1/3 oktaavikaistan äänenpainetason keskiarvo (dB re µPa) Itämeren vedenalainen äänimaailma on moninainen: se koostuu luonnon äänistä ja ihmisen toiminnasta, tahattomasti tai tarkoituksellisesti, syntyvistä äänistä. Äänet ovat tärkeitä useille meren eläimille esimerkiksi yhteydenpidossa, lisääntymisessä, ravinnonhankinnassa ja suunnistamisessa. Itämeressä ääniaaltojen merkitys voi olla joillekin lajeille näkyvää valoa tärkeämpi, koska veden sameus ja luminen jääpeite vähentävät valon määrää. Pyöriäinen on merinisäkäs, joka aistii korkeita ääniä: laivaliikenteestä syntyvä matalataajuinen melu jää lähes kokonaan sen kuuloalueen alapuolelle. Sen sijaan kalojen kuuloalue on sama kuin ihmisellä, joten laivaliikenteen melu voi vaikuttaa niiden käyttäytymiseen. Kaloja häiritsevän äänenpaineen raja-arvoista ei kuitenkaan ole Suomen merialueelta julkaistua tietoa. Itämeren äänimaailmaa kartoitetaan nyt ensimmäistä kertaa laajasti meneillään olevassa BIAS -hankkeessa (kuvat 1, 2 ja 3.). Laatu ja lähteet Ihmistoiminta lisää meren vedenalaista melua. Melun laatu ja määrä vaihtelevat äänen tason, taajuuden, keston, toistuvuuden, liikkuvuuden ja lähteen sijainnin mukaan; lisäksi rannikolla ääni etenee toisin kuin avomerellä. 110 100 90 80 70 60 0 5 10 Etäisyys lähimpään alukseen (km) Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 15 23 Kuva: Jukka Pajala Melua syntyy ei-toivottuna sivutuotteena muun muassa meriliikenteessä (kuva 1), vesirakentamisessa sekä tuulivoimaloiden rakentamissa ja käytössä. Vedenalaista ääntä tuotetaan myös tarkoituksella seismisissä luotauksissa ja muissa akustisissa mittauksissa. Tuulivoimaloiden rakennusmelun määrä riippuu paljolti perustamistavasta, mutta käytönaikaisen melun arvioidaan olevan kohtalaisen vähäistä. Rakentamisen aiheuttama melu on tilapäistä, mutta laivaliikenteestä ja tuulivoimaloiden käytöstä syntyvä melu on lähes jatkuvaa. Paalutus, räjähdykset ja seismiset luotaukset tuottavat matala- ja keskitaajuisia lyhytkestoista ääntä. Jatkuvaa matalataajuista ääntä synnyttää muun muassa laivaliikenne. Itämerellä luonnollisia lyhytkestoisia ääniä synnyttävät esimerkiksi ukkonen ja jää. Muita luonnollisen äänen lähteitä ovat esimerkiksi aallokko ja murtuvat aallot, sade ja pienet maanjäristykset. Myös meren eliöt, kalat ja merinisäkkäät, ääntelevät. Seuranta Itämeren vedenalaisen äänimaailman laajamittainen seuranta aloitettiin vuonna 2014 kansainvälisessä BIAS-hankkeessa. Alkuvaiheessa kartoitetaan ensisijaisesti merialueiden äänimaisemaa ja testataan indikaattoreiden toimivuutta. Merenhoidon indikaattoreilla seurataan ihmistoiminnan tuottamaa jatkuvaa matalataajuista ääntä (40 Hz – 180 Hz) sekä matala- ja keskitaajuisia lyhytkestoisia ääniä (10 Hz – 10 kHz). Näitä indikaattoreita seurataan 38 asemalla: hydrofonit on ankkuroitu noin kolmen metriä pohjan yläpuolelle ja muutamalla asemalla on lisäksi toinen hydrofoni lähempänä pintaa. Seurantatuloksia käytetään Itämeren akustisen mallin testaamiseen. Malli tuottaa äänikarttoja eri syvyyksille ja taajuuskaistoille. Jatkossa jalostettu meluaineisto suunnitellaan tallennettavaksi rekisteriin, jonka avulla voidaan kartoittaa ihmistoiminnan aiheuttaman vedenalaisen melun alueellista ja ajallista jakautumista. BIAS-hankkeen alustavia tuloksia Kuva 2. Itämeren melua mitataan vedenalaisilla mikrofoneilla eli hydrofoneilla (alakuva). Tulokset tallentuvat äänen taajuuden mukaan painearvoina, jotka ilmoitetaan desibeleinä. 24 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Suomen merialueilla indikaattorien äänentaajuuksien kuukausikeskiarvo oli suurin avoimella Perämerellä ja Pohjois-Itämerellä, pienin matalassa vedessä Perämeren rannikolla ja läntisellä Suomenlahdella. Suomenlahdella laivaliikenne on vilkasta, mutta alueen mittausarvot olivat odotettua pienempiä (kuva 4). Tulosten tulkinta on kuitenkin vielä kesken. Yhdellä Suomenlahden asemalla testattiin myös mittaussyvyyden vaikutusta: äänenpainetaso pohjan lähellä oli heikompi kuin Kuva 3. BIAS-hankkeen (Baltic Sea Information on the Acoustic Soundscape) mittausasemat osallistujamaittain. Kuva 4. Suomenlahden itäisimmällä asemalla taltioitu äänenpainetaso tammikuussa 2014; indikaattori 63 Hz:n 1/3 -oktaavikaista. Käyrän perusmuoto on luonnonäänien ja etäisen laivaliikenteen äänien summa. Lyhytaikaiset huippuarvot ovat läheltä kulkeneiden laivojen äänijälkiä. Yksittäinen arvo on 20 sekunnin keskiarvo; jokaisen tunnin 17 ensimmäistä minuuttia tallennetaan. Lähde: Pajala 2014 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 25 ylempänä, ero oli sitä suurempi mitä korkeampi äänentaajuus oli. Itämeren mataluuden, suuren lämpötilavaihtelun ja rannikon sokkeloisuuden vuoksi sen akustiikka poikkeaa paljon valtamerten akustiikasta. Veden lämpötilan ja suolaisuuden harppauskerrokset vaimentavat äänen pystysuuntaista etenemistä, mutta toisaalta matalat harppauskerrosten väliset tilat vahvistavat äänen etenemistä vaakatasossa. Jääpeite poistaa sateen ja aallokon äänet; pehmeä pohja pienentää äänen heijastumista. Ilmastonmuutoksen vaikutus tuulisuuteen, aallok- koon ja jääpeitteen määrään muuttaa myös Itämeren vedenalaista äänimaailmaa. Ihmistoiminnan aiheuttamaa melua pyritään säätelemään niin, että meren hyvä tila toteutuu. Melua voidaan vähentää ajoittamalla toimintaa sekä estämällä äänen kulkua. Jos eläinten herkkyystason vaihtelu tiedetään, voidaan vedenalainen rakentaminen pyrkiä ajoittamaan häiriöherkimmän ajan ulkopuolelle. Ihmisen tuottama melu voi myös haitata meren tilasta riippuvaisia toimialoja kuten kalastusta, turismia sekä meren virkistyskäyttöä. Lä h t eet Dekeling, R. P. A., Tasker, M. L., Ainslie, M. A., Andersson, M., André, M., Castellote, M., Borsani, J.F., Dalen, J., Folegot, T., Leaper, R., Liebschner, A., Pajala, J., Robinson, S. P., Sigray, P., Sutton, G., Thomsen, F., Van der Graaf, A. J., Werner, S., Wittekind, D. & Young, J. V. 2013. Monitoring guidance for underwater noise in European seas, Part I, II and III. 2nd Report of the Technical Subgroup on Underwater Noise and other forms of energy (TSG-Noise). Interim Guidance Report. HELCOM 2010. Ecosystem Health of the Baltic Sea 2003-2007: HELCOM Initial Holistic Assessment. Balt. Sea Environ. Proc. No 122. http://helcom.fi/Lists/Publications/ BSEP122.pdf HELCOM 2010. Maritime Activities in the Baltic Sea - An integrated thematic assessment on maritime activites and response to pollution at sea in the Baltic Sea region. Balt. Sea Environ. Proc. No. 123. http://helcom.fi/Lists/Publications/BSEP123.pdf Meristrategiadirektiivi. Euroopan Parlamentin ja Neuvoston direktiivi 2008/56/EY, annettu 17 päivänä kesäkuuta 2008, yhteisön meriympäristöpolitiikan puitteista. Euroopan unionin virallinen lehti L 164, 25.6.2008, s. 19–40. H a n kkeet BIAS – hanke (Baltic Sea Information on the Acoustic Soundscape) – www.bias-project.eu Sheba-hanke (Sustainable Shipping and Environment of the Baltic Sea region); BONUS 2014 26 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Pajala J. 2014. Underwater noise measurements in the Gulf of Finland. 2nd BIAS Seminar on underwater noise, Helsinki, 27 November 2014. www.bias-project.eu (Julkaistaan BIAS-hankesivuilla vuoden 2015 aikana). Poikonen, A. & Madekivi S. 2010. Wind-generated ambient noise in a shallow brackish water environment in the archipelago of the Gulf of Finland. J. Acoust. Soc. Am. 127(6): 3385–3393. Sairanen, E. 2014. Baltic Sea underwater soundscape. Weather and ship induced sounds and the effect of shipping on harbor porpoise (Phocoena phocoena) activity. Master’s thesis. University of Helsinki, Aquatic sciences (Marine Biology). http://hdl.handle.net/10138/153043 Suomen merenhoidon seurantakäsikirja. 2014. Ympäristöministeriö. http://www.ymparisto.fi/fi-FI/Meri/Merensuojelu_ja_hoito/Merenhoidon_suunnittelu_ja_yhteistyo Kuva: Raili Malinen 4 Itämeren rehevöityminen maksaa Suomelle 201 miljoonaa euroa vuodessa Soile Oinonen SYKE Itämerellä, jonka valuma-alueella asuu yli 85 miljoona ihmistä, on vaikeaa ellei mahdotonta soveltaa ”saastuttaja maksaa” -periaatetta. Leipäpalan hinnassa kuluttaja maksaa viljelijän työstä, kasvinravinteista, peltoalasta, kuljetuksista ja leipurin työstä. Hinnassa on kuitenkin virhe, koska Itämeren tarjoama ekosysteemipalvelu – ravinteiden kierrätys – jää auttamatta hinnoittelun ulkopuolelle. Talouden sektorit, kuten maatalous ja meriliikenne, kuormittavat Itämerta. Meressä tapahtuva ravinteiden kierrätys jää kuitenkin tuotteiden ja palveluiden hinnoittelun ulkopuolelle. Markkinahinnoissa ei myöskään huomioida esimerkiksi rehevöitymisen aiheuttamaa haittaa teollisuuden vedenkäytölle tai kalataloudelle, turismille ja virkistyskäytölle. Hintojen vääristymää voidaan oikaista taloudellisin ohjauskeinoin esimerkiksi verotuksella, maksuilla tai erilaisilla rajoituksilla. Meren tilan huononeminen voi siis haitata kuormittavia toimialoja kiristyvinä ympäristönsuojelutoimina. Merenhoidolta vaaditaan kustannustehokuutta EU:n meristrategiadirektiivi velvoittaa jäsenmaita noudattamaan ekosysteemilähestymistapaa, joka huomioi ihmistoiminnan ja ekosysteemin vuorovaikutuksen. Tämä kattaa sekä toimialojen aiheuttamat paineet meriympäristölle että meren ihmiselle tuottamat palvelut (ks. tietoruutu s. 28). Meristrategiadirektiivi edellyttää, että toimenpiteet suunnitellaan kustannustehokkaiksi. Tämä tarkoittaa meren hyvän tilan saavuttamista pienimmin mahdollisimmin kustannuksin, jotka nekin voivat olla suuremmat kuin yhteiskunnan merenhoitoon osoittamat varat. Kustannukset on suhteutettava hyötyihin: jos saatavat hyödyt ovat kustannuksia suuremmat, on perusteltua kasvattaa merenhoitoon käytettävää rahasummaa. Merenhoidolla halutaan turvata ekosysteemin toimintakyky ja veden parempi laatu, mikä lisää esimerkiksi virkistysmahdollisuuksia meren äärellä. Tällaisia hyötyjä ei ole hinnoiteltu, joten niitä ei voi suoraa rinnastaa meren tilan parantamisen kustannuksiin. Taloustieteen menetelmin voidaan luontoarvojen hyötyjä kuitenkin yhteismitallistaa kustannusten kanssa: esimerkiksi ehdollisen arvottamisen menetelmä perustuu ihmisten kysely- Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 27 Tuot palv antoelu t • esimerkiksi virkistyskäyttö, kulttuuriperintö, inspiraatio ja tiede Ylläpitävät palvelut urilttu ut Ku alvel p • ihmisen merestä saamat resurssit, kuten ravinto, tila sekä rakennusaineet • ihmisiä suoraan hyödyttäviä palveluita • esim. ravinnekierto • muiden ekosysteemipalvelujen perusta Meren ekosysteemipalvelut S ä ä t e l ev ä t p a l ve l u t • vaikuttavat ilmastoon, hydrologiaan ja kaasujen kiertoon liittyviin prosesseihin Itämeri tarjoaa monia ekosysteemipalveluja aineellisista aineettomiin. Ekosysteemipalveluja voidaan luokitella eri tavoin riippuen tarkoituksesta; oheinen luokittelu antaa hyvän kokonaiskuvan aiheesta. Lähde: Millennium Ecosystem Assessment, 2005. Kuva: Janne Heikkinen tutkimuksissa ilmoittamiin maksuhalukkuuksiin. Laajassa kansainvälisessä tutkimuksessa Itämeren rehevöitymisen vähentämisen kokonaishyödyksi Suomessa arvioitiin noin 201 miljoonaa euroa vuodessa. Kustannustehokas rehevöitymisen vähentäminen puolestaan maksaisi 23–52 miljoonaa euroa vuodessa; Suomessa nettohyödyt ovat siis 149–178 miljoonaa euroa vuodessa. Hyödyt ylittävät rehevöitymisen vähentämisen kustannukset ainakin nelinkertaisesti. Rehevöityminen on yksi 11:stä merenhoitosuunnitelman meriympäristön hyvän tilan laadullisista kuvaajista. Ymäristötaloustieteellinen tutkimus ympäristötavoitteen saavuttamisen kustannuksista ja hyödyistä muiden kuvaajien suhteen on vasta alkamassa (ks. tietoruutu s. 29). Meriympäristön hyvän tilan laadulliset kuvaajat ovat sivulla 10. Kerääjäkasvit yksi keino Suomenlahden ravinteiden vähentämiseen Kuva 1. Italianraiheinä (kuvassa vihreä heinä) on tehokas kerääjäkasvi. Tässä se on pääsatokasvin, kauran, aluskasvina. Kerääjäkasvi kylvetään satokasvin kanssa samanaikaisesti tai sadonkorjuun jälkeen; se sitoo ravinteita ja vähentää siten ravinnehuuhtoumaa pelloilta vesistöihin. Se lisää myös maan kasvipeitteisyyttä ja vähentää peltomaan kulumista ja rikkakasvien määrää. Uuden ympäristötukijärjestelmän otaksutaan lisäävän kerääjäkasvien käyttöä. Lähde: Leimola ym. 2014. 28 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Suomenlahti on Itämeren rehevöitynein osa. Taloustiedettä ja ekologiaa yhdistävällä mallilla on tarkasteltu kustannustehokkaita tapoja sen tilan parantamiseksi. Malli kuvaa ravinteiden huuhtoutumisen mereen sekä meren tärkeimmät biogeokemialliset prosessit, jotka vaikuttavat ravinteiden kertymiseen ja levien kasvuun. Kustannustehokkuustarkastelussa tarvittava ympäristötavoite ku- Merenhoidon kustannusvaikuttavuusanalyysit perustuivat asiantuntija-arvioihin Toimenpiteiden kustannusvaikuttavuus ja -tehokkuusanalyysit auttavat meren hyvän tilan saavuttamiseksi käytettävien ratkaisujen valinnassa. Vuonna 2015 tehdyt analyysit perustuivat asiantuntija-arvioihin. Toimenpiteiden vaikuttavuutta arvioitiin kuvaajittain sen mukaan, miten hyvin ne kurovat umpeen meren hyvän tilan vajetta. Yhdistämällä yksittäisten toimenpiteiden vaikuttavuusarviot, voitiin arvioida todennäköisyys saavuttaa meren hyvä tila tavoitevuoteen 2020 mennessä. Kustannusvaikuttavuudeltaan parhaat toimenpiteet • meriläjityksen keskittäminen ja läjitysalueiden sijoittelun suunnittelu • valistusmateriaalin tuottaminen: meriympäristö ja siihen kohdistuvat paineet • rakentamisen aiheuttaman vedenalaisen impulsiivisen melun vähentäminen Kustannusvaikuttavuus = toimenpiteen kustannus / vaikuttavuus meren tilaan Vaikuttavuudeltaan parhaat toimenpiteet • uhanalaisten lajien ja luontotyyppien suojelu • suojelun tehostaminen merellisillä suojelualueilla • vesiensuojelun tehostaminen vaikuttamalla maatalouden ympäristökorvaukseen Kustannustehokkuusanalyysillä etsittiin parasta toimenpideyhdistelmää eri kustannustasoilla. Kriteerinä käytettiin vaikuttavuutta suhteessa kuvaajiin 1, 4, 5, 8 ja 9. Näiden kuvaajien osalta ei ole vielä saavutettu meren hyvää tilaa (ks. sivu 10). Kallein kustannustaso sisälsi kaikki 35 ehdotettua uutta toimenpidettä. Tämäkään ei takaa hyvän tilan saavuttamista kaikkien kuvaajien osalta ensimmäiseen tavoitevuoteen mennessä. Toimenpidekauden aikajänne ei käy yksiin toimenpiteiden vaikutusten kanssa, koska meren biogeokemiallisten prosessien ja vuorovaikutusten aikajänne on sitä pitempi. Siten toimenpiteiden kokonaisvaikutukset meren tilaan näkyvät vasta viiveellä. Ehdotettujen toimenpiteiden toteuttaminen on kuitenkin merkittävä askel kohti meren hyvän tilan saavuttamista. Perinpohjainen kustannustehokkuusanalyysi edellyttäisi toimenpiteiden kustannusten ja vaikutusten selvittämistä, toimenpiteiden valintakriteerien tarkempaa määrittelyä sekä monitieteisten mallien kehittämistä. Meristrategiadirektiivi edellyttää myös kustannus-hyötyanalyysin toteuttamista. Siinä toimenpiteiden kustannukset suhteutetaan meriympäristön parantumisesta ihmiselle ja yhteiskunnalle koituviin hyötyihin. Lähde: Oinonen ym. 2015 vattiin sinilevien ja muiden levien määränä. Rehevöitymisen perimmäinen syy on ulkoinen kuormitus: pitkäaikainen ravinnevuo valuma-alueelta mereen. Pohjalle kertyneet fosforivarastot voivat vapautua meren omissa prosesseissa (sisäinen kuormitus; ks. tietoruutu s. 87) ja hidastaa tilan parantumista, vaikka ulkoinen kuormitus vähenisi. Tutkimukseen sisällytettiin kymmenen toimenpidettä, joilla Suomenlahden valuma-alueen maat voisivat vähentää rehevöitymistä. Toimenpiteet Lä h t eet Ahlvik, L., Ekholm, P., Hyytiäinen, K. & Pitkänen, H. 2014. An economic–ecological model to evaluate impacts of nutrient abatement in the Baltic Sea. Environ. Modell. Softw. 55: 164–175. Ahtiainen, H., Artell, J., Czajkowski, M., Hasler, B., Hasselström, L., Huhtala, A., Meyerhoff, J., Smart, J.C.R, Söderqvist, T., Alemu, M. H., Angeli, D., Dahlbo K., Fleming-Lehtinen V., Hyytiäinen K., Karlõševa, A., Khaleeva, Y., Maar M., Martinsen, L., Nõmmann, T., Pakalniete, K., Oskolokaite, I. & Semeniene, D. 2014. Benefits of meeting nutrient reduction targets for the Baltic Sea – a contingent valuation study in the nine coastal states. J. Environ. Econ. Policy 3 (3): 278–305. Hyytiäinen, K. & Ollikainen, M. (toim.) 2012. Taloudellinen näkökulma Itämeren suojeluun. Ympäristöministeriön raportteja 22/2012. http://hdl.handle.net/10138/41440 koskivat typpi- ja fosforilannoituksen sekä nautojen, sikojen ja siipikarjan määriä, kerääjäkasvien ja fosfaatittomien pyykinpesuaineiden käyttöä, kosteikkojen perustamista, sekä laskeutusaltaiden ja jätevedenpuhdistamojen lisärakentamista. Näistä kustannustehokkaimmaksi keinoiksi valikoituivat kerääjäkasvien käyttö Suomessa ja Virossa (kuva 1), fosfaattipitoisten pyykinpesuaineiden kieltäminen Virossa ja Venäjällä sekä jätevedenpuhdistamoiden lisärakentaminen Venäjälle. Kosenius, A.-K. 2010. Ihminen ja Itämeren arvo. Teoksessa: Itämeren tulevaisuus. Bäck, S., Ollikainen, M., Bonsdorff, E., Eriksson, A., Hallanaro, E.-L., Kuikka, S., Viitasalo, M. & Walls, M. (toim.). Gaudeamus. S. 12–22. Lemola, R., Valkama, E., Suojala-Ahlfors, T., Känkänen, H., Turtola, E., Heikkinen, J. & Koppelmäki, K. 2014. Kerääjäkasvit – hyötyä viljelijälle ja ympäristölle. TEHO Plus -hankkeen julkaisu 6/2014. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-314-011-0 Millennium Ecosystem Assessment, 2005. Ecosystems and Human Well-being: Synthesis. Island Press. http://www. millenniumassessment.org/en/Synthesis.html Oinonen, S., Salojärvi, J., Lehtoranta, V., Hyytiäinen, K., Ahlvik, L. & Virtanen, J. 2015. Merenhoitosuunnitelman toimenpideohjelman tausta-asiakirja 2: kustannusten ja vaikutusten analyysi. http://www.ymparisto.fi/merenhoidonkuuleminen Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 29 ”Merten aluesuunnittelu on julkinen prosessi, jossa analysoidaan ja suunnitellaan ihmistoiminnan alueellista ja ajallista jakautumista taloudellisten ja ympäristötavoitteiden, sekä yhteiskunnallisten hyötyjen saavuttamiseksi.” – UNESCO 5 Vain taitavalla suunnittelulla Itämeri riittää kaikille Markku Viitasalo ja Leena Karjala SYKE Aiemmin merten luonnonvaroja ja käyttöarvoa pidettiin ehtymättöminä. Merten tilan maailmanlaajuinen heikkeneminen ja merialueiden jatkuvasti kasvava käyttö ovat kuitenkin osoittaneet merten rajallisuuden. Nykyisin monet ihmisen eri toiminnat, kuten merikuljetukset, kalastus, kalankasvatus, pohjan luonnonvarojen hyödyntäminen, öljyntuotanto, tuulivoimapuistot, meren virkistyskäyttö ja luonnonsuojelu kilpailevat osin samoista alueista. Sovitteluapua haetaan merialuesuunnittelusta. Syyskuussa 2014 Euroopan parlamentti ja neuvosto antoivat direktiivin merten aluesuunnittelun puitteista(ks. tietoruutu alla). Direktiivissä huomioidaan paitsi ekologiset, taloudelliset ja sosiaaliset näkökohdat myös maa- ja merialueen välinen vuorovaikutus. Merialuesuunnittelun (engl. Maritime Spatial Planning) tavoitteena on meren hyvä tila. Suunnittelun odotetaan helpottavan ihmistoiminnan ekosysteemipohjaista hallintaa ja tukevan meren kestävää hyödyntämistä eli ”Sinistä kasvua” (engl. Blue Growth). Siksi merialuesuunnittelusta puhutaan nykyisin lähes kaikissa tärkeimmissä meren suojelua ja meren hyödyntämistä koskevissa strategioissa ja poliittisissa teksteissä. Esimerkiksi YK:n kansainvälisen biodiversiteettisopimuksen (engl. Convention on Biological Diversity) mukaan merialuesuunnittelu on keskeinen keino edistää merien monimuotoisuuden suojelua. Merialuesuunnittelun tarvetta korostetaan myös Merialuesuunnitteludirektiivi 2014/89/EU Vuonna 2014 tuli voimaan merialuesuunnitteludirektiivi, jolla pyritään ohjaamaan merialueiden kestävää käyttöä ja merellä tapahtuvien toimintojen hallinnointia. Direktiivi korostaa terveen ekosysteemin edistävän meren virkistyskäyttöä ja monipuolista elinkeinoelämää sekä ilmastonmuutokseen sopeutumista. Merten aluesuunnittelun on ”katettava koko jakso ongelmien ja mahdollisuuksien määrittelystä tietojen keruun, suunnittelun, päätöksenteon, toteutuksen, uudelleentarkastelun ja ajan tasalle saattamisen kautta toteutuksen seurantaan, ja siinä olisi otettava asianmukaisella tavalla huomioon maa- ja merialueiden välinen vuorovaikutus ja paras käytettävissä oleva tieto.” Direktiivi velvoittaa EU-maita tekemään aluevesilleen ja talousvyöhykkeelleen merialuesuunnitelman, jonka tulee sisältää merellä tapahtuvien toimintojen alueellinen ja ajallinen jakautuminen nyt sekä tulevaisuudessa. Merialuesuunnitelmassa tulee soveltaa ekosysteemilä- 30 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 hestymistapaa ja sillä pyritään edistämään merielinkeinojen kehitystä ja kasvua. Direktiivi on saatettava osaksi kansallista lainsäädäntöä: lakien ja asetusten tulee olla voimassa 18.9.2016. Tämän jälkeen merialuesuunnitelmat ”on laadittava mahdollisimman pian ja viimeistään 31 päivänä maaliskuuta 2021”. Huomioonotettavina toimintoina mainitaan erikseen muun muassa vesiviljelyalueet; kalastusalueet; öljyn, kaasun ja muiden energialähteiden, mineraalien ja kiviaineksen etsintään, hyödyntämiseen ja erottamiseen sekä energian tuottamiseen uusiutuvista energianlähteistä tarkoitetut laitokset ja infrastruktuurit; meriliikennereitit ja liikennevirrat; sotilasharjoituksissa käytettävät alueet; luonnon- ja lajiensuojelualueet sekä suojellut alueet; raaka-aineiden erottamisalueet; tieteellinen tutkimus; merenalaiset kaapelit ja putket; matkailu ja vedenalainen kulttuuriperintö (kuva 1). Kuva: Jan Ekebom / Metsähallitus / 2007 Kuva: Seija Hällfors Kuva: Siru Tasala Kuva: Per Mickwitz Kuva: Juha Flinkman Muut kuvat: Eija Rantajärvi Kuva 1. Ihminen käyttää merta moniin eri tarkoituksiin kuten energiantuotantoon, tieteelliseen tutkimukseen, raaka-aineiden hankintaan ja virkistäytymiseen. Itämeren merialuesuunnittelun (MAS) 10 periaatetta HELCOM-VASAB -työryhmän mukaan 1. Merialueiden käytön kestävä hallinta: Merialuesuunnittelu on tärkeä työkalu, jolla merialueita koskevat taloudelliset, ympäristölliset ja sosiaaliset intressit voidaan sovittaa yhteen niin että merialueiden käyttö on kestävää. 2. Ekosysteemilähestymistapa on olennainen periaate, jonka avulla Itämeren tilaa voidaan parantaa. 3. Pitkäaikaiset tavoitteet: ei saa tähdätä lyhytaikaisiin hyötyihin, vaan merialueiden käytön kestävyyteen pitkälläkin tähtäimellä. 4. Varovaisuusperiaate: tulee ennakoida myös merialueiden käytön mahdolliset tulevaisuuden vaikutukset ja sopeuttaa nykyiset toiminnot siten että konflikteja toimintojen ja meriluonnon välillä ei pääse myöhemminkään syntymään. 5. Osallistuminen ja läpinäkyvyys: suunnitteluprosessin tulee olla avoin ja kaikki olennaiset viranomaiset ja sidosryhmät tulee osallistaa suunnitteluun. 6. Suunnittelussa on käytettävä parasta tietoa ja aineistojen tulee olla mahdollisimman laajasti kaikkien asianosaisten käytettävissä. 7. Yhteistyö: merialuetta ympäröivien maiden ja niiden asiaankuuluvien organisaatioiden sekä sidosryhmien on tehtävä yhteistyötä toimivan merialuesuunnitelman aikaansaamiseksi. 8. Maa- ja merialueiden käytön suunnittelu pitää tehdä yhdessä huomioiden maankäytön vaikutukset meriin ja merialueiden käytön vaikutukset maa-alueille. 9. Merialueiden ja niihin liittyvien vesistöjen ominaispiirteet ja erityisolosuhteet tulee huomioida. 10. Jatkuva suunnittelu: tulee huomioida olosuhteiden muutokset ja tiedon kertyminen. Merialuesuunnitelmien toteuttamisen vaikutuksia ympäristöön ja yhteiskuntaan on seurattava, jotta merialuesuunnittelua voidaan tarvittaessa uudistaa. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 31 HELCOMin Itämeren suojeluohjelmassa ja EU:ssa merialuesuunnittelu on yksi yhdennetyn meripolitiikan (engl. Integrated Marine Policy) viidestä osa-alueesta. Merialuesuunnittelun tavoitteena on vähentää toimintojen välisiä ristiriitoja ja suojella ympäristöä, parantaa maiden sisäistä hallinnollis- ta koordinaatiota, lisätä EU-maiden yhteistyötä ja tuottaa merta käyttävien elinkeinojen synergioita. Strategiat eivät kuitenkaan yksin vie asiaa eteenpäin. Vuonna 2009 UNESCO laati opaskirjan merialuesuunnittelun käytännön toteuttamiseksi (Ehler ja Douvre 2009). TOPCONS -hanke 2012–2014: Uusi viisas työkalu kytkee ihmisen ja luonnon Suomalaiset ja venäläiset tutkijat kehittävät yhteistyössä merialuesuunnittelun avuksi karttapohjaista mallityökalua. Työkalu perustuu todennäköisyyslaskentaan, joka mahdollistaa ihmistoimintojen ja luontoarvojen yhteensovittamisen tilastollisesti. Itäiseltä Suomenlahdelta, sekä Suomesta että Venäjältä, on kerätty tietoja geologiasta, biologiasta ja ihmistoiminnoista. Lajien esiintymiselle merkitykselliset geologiset ominaisuudet, kuten merenpohjan maalaji, esitetään karttoina. Tiedot yhdistetään ympäristömuuttujiin, kuten veden sameus, ja lajihavaintoihin. Valittujen muuttujien perusteella voidaan ennustaa esimerkiksi pohjien tärkeimpien lajien, eli avainlajien, tai kalojen kutualueiden esiintymisen todennäköisyys. Samalla selvitetään voidaanko biologisesti monimuotoisimmat alueet ennustaa geologisten ja fysikaalisten ominaisuuksien pohjalta. Tutkimusalueelta valittiin tarkasteluun viisi ihmistoimintaa: meriliikenne, tuulivoima, kalankasvatus, ruoppaus- ja läjitys sekä ydinvoimaloiden jäähdytys- Paine 1 Ihmistoiminta 1 vedet. Työkalu rakentuu todennäköisyyspohjaiselle alueelliselle mallille, jonka avulla tarkastellaan esimerkiksi miten veden sameus vaikuttaa arvokkaiden lajien esiintymiseen. Ihmistoimintojen vaikutuksia arvioidaan myös verkkomallilla, joka analysoi riskejä ja todennäköisyyksiä. Mallinnus perustuu bayesilaiseen laskentaan, joka huomioi arvioiden epävarmuuden ja pystyy hyödyntämään monenlaisia aineistoja aina havainnoista haastatteluihin. Verkkomalli havainnollistaa eri toimintojen vaikutuksia ja kertoo miten eri sidosryhmät arvottavat ekosysteemin osia. Lopullisen karttapohjaisen työkalun avulla voi nähdä miten esimerkiksi tuulivoimalan sijoituspaikka vaikuttaa alueen luontoarvoihin. Lopulta suunnittelija kuitenkin itse päättää miten toimintoja sijoitetaan; käytetäänkö alueita esimerkiksi energiantuotantoon vai luonnonsuojeluun. Päättäjille on tärkeää tuoda esiin myös tuloksiin sisältyvä epävarmuus, joka on sitä suurempi mitä niukempi mallinnuksen taustalla oleva havaintoaineisto on. Geologinen muuttuja 1 Avainlaji 1 Geologinen muuttuja 2 Avainlaji 2 Geologinen muuttuja 3 Kutualue Korkea biodiversiteetti Paine 2 Ihmistoiminta 2 Paine 3 Luontoarvo Ympäristömuuttuja 1 Pesimäalue Ympäristömuuttuja 2 Uhanalainen rantakasvi 1 Uhanalainen rantakasvi 2 Yksinkertaistettu Bayes-verkko. Lähde: Riikka Venesjärvi / Helsingin yliopisto 32 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva: Niina Kurikka / Metsähallitus 2011 Kuva: Ulrika Björkman / Metsähallitus 2010 Drop-videokameraa lasketaan tutkimusveneestä. Sukeltaja tekee linjakartoitusta. Levät tunnistetaan ja lajisto sekä pohjatyyppi kirjataan valkolevylle. Kuva 2. VELMU-hankkeessa tehdyt biologiset kartoitukset Suomen merialueella vuosina 2004–2014. Jokainen symboli kuvaa videoimalla (vihreä piste) tai sukeltamalla (punainen piste) havainnoitua aluetta. Lähde: Marco Nurmi / SYKE Merialuesuunnittelun toteutus Itämeren maissa merialuesuunnittelua on tähän asti toteutettu hyvin vaihtelevin käytännöin. Tanskassa ja Venäjällä ei toistaiseksi ole merialueiden käyttöä koskevaa lakia eikä suunnitelmia. Saksa soveltaa merialueellaan maa-alueiden suunnittelua koskevia lakeja; merialuesuunnitelmat on laadittu sekä aluevesille että talousvyöhykkeelle. Ruotsi on vahvistanut vaadittavat muutokset lainsäädäntöönsä syyskuussa 2014 ja suunnitelmat ovat valmisteilla. Latviassa, Liettuassa ja Puolassa merialuesuunnittelua ohjaavat lait ovat jo voimassa ja suunnitelmia valmistellaan. Suomi ja Viro soveltavat aluevesillään maa-alueiden käyttöä koskevia lakeja ja valmistelevat EU-direktiivin mukaista lainsäädäntöä ja merialueiden käytön suunnitelmia. Nykyisinkin merialueiden käytön suunnittelu on Suomessa mahdollista. Meillä sovelletaan aluevesillä maankäyttö- ja rakennuslakia, jonka mukaan maakunnat ja kunnat voivat määritellä maakunta- ja kuntakaavoissa myös merialueiden käyttöä (ks. s. 35). Lisäksi alueiden käyttöä ohjaavat valtakunnalliset alueidenkäyttötavoitteet, jotka on otettava huomioon kaavoja laadittaessa. Eurooppaa ja Itämerta koskevissa strategioissa edellytetään, että maiden kansalliset suunnitelmat laaditaan siten, että ne tukevat toisiaan, ja että niiden yhteisvaikutukset koituvat kaikkien parhaaksi. Tästä syystä muun muassa Itämeren suojelukomissio HELCOM ja meren käytön mahdollisuuksia pohtiva VASAB (Visions and Strategies Around Baltic) ovat perustaneet työryhmän, joka edistää merialuesuunnittelun yhteistyötä Itämeren alueella. Ryhmä on kirjannut merialuesuunnittelun 10 yleistä periaatetta (s. 31) ja laatinut Itämeren merialuesuunnittelun tiekartan 2013–2020, joka hyväksyttiin HELCOMin ministerikokouksessa lokakuussa 2013. Tiekartassa Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 33 edellytetään merialuesuunnittelun toteuttamista ekosysteemilähestymistapaa käyttäen, mikä pyrkii sekä ympäristön että yhteiskunnan etujen huomioimiseen. HELCOM-VASAB -tiekartta painottaa eri toimijoiden vuorovaikutusta merialueiden hallinnoinnissa: mukana tulee olla eri hallinnontasojen viranomaisia, taloudellisia toimijoita sekä muita sidosryhmiä. Itämeren alueella on ollut käynnissä useita merialuesuunnittelun edellytyksiä ja toteuttamista tarkastelevia tutkimushankkeita. Näitä ovat esimerkiksi BaltSeaPlan (2009–2012), jonka tavoitteena oli yhdentää Itämeren maiden merialuesuunnittelun käsitteitä, suomalais-ruotsalainen Plan Bothnia (2010–2012), joka laati pilottihankkeena Pohjanlahdelle alustavan merialuesuunnitelman, sekä merialuesuunnittelutyökalua kehittänyt TOPCONS-hanke (2012–2014) (tietoruutu s. 32). Suunnittelun pohjaksi tarvitaan paljon tietoa Merialueiden käytön suunnitteluun tarvitaan laajoja yhdenmukaistettuja tietoaineistoja. Vaikka Itämerta sanotaan maailman tutkituimmaksi mereksi, ei kaikilla Itämeren mailla ole riittävästi aineistoa, joka tukisi merialuesuunnittelua. Itämeren tilan seuranta on perinteisesti toteutettu harvakseltaan avomerelle sijoitetuilla tutkimusasemilla. Rannikolla ja saaristoissa toteutetut tutkimuksetkaan eivät yleensä muodosta maantieteellisesti kattavaa havaintoverkkoa. Suomessa merialueiden käyttöä ja suojelua tukevaa alueellisesti tarkkaa tietoa on enemmän kuin useimmissa muissa Itämeren maissa. Ympäristö- 34 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 ministeriön rahoittama Vedenalaisen meriluonnon monimuotoisuuden inventointiohjelma (VELMU) on kartoittanut jo usean vuoden ajan Suomen merialueen monimuotoisuutta (kuva 2). VELMU:ssa lajeja ja luontotyyppejä koskevaa aineistoa on kerätty videoimalla pohjaa veneestä käytettävin kameroin ja robottikameroin, sukeltamalla ja keräämällä pohjanäytteitä noutimilla. Kalojen lisääntymisalueita on kartoitettu kalanpoikasnäyttein sekä mallintamalla; geologista tietoa on kerätty kaikuluotausmenetelmillä. Erilaisia ympäristömuuttujia, kuten veden sameutta, on kartoitettu myös satelliittikuvin. Kymmeniltä tuhansilta havaintopisteiltä kerätty biologinen ja geologinen aineisto jatkojalostetaan vuonna 2015 monipuolisiksi kartoiksi ja malleiksi, joiden perusteella lajistoltaan ja luontotyypeiltään arvokkaimmat alueet tunnistetaan. VELMU-hanke tukee aluesuunnittelua, joka perustuu tietoon merialueiden ominaisuuksista. Suunnittelun haasteet nyt ja tulevaisuudessa Luontoarvojen ja meren muun käytön mahduttaminen samalle alueelle vaatii sovittelua. Usein saaristoissa ja matalilla merialueilla on paljon ympäristöarvoja, mutta myös paljon maankäytön intressejä. Suomen eri merialueilla on erilaisia merialueiden käytön yhteensovittamisen haasteita. Esimerkiksi Kymenlaakson merialueella ne ovat saastuneet sedimentit, Varsinais-Suomessa voimakas virkistyskäyttö ja Pohjanlahdella tuulivoimaloihin ja merisoranottoon liittyvät suunnitelmat. Kaikilla merialueilla myös maalta tuleva ravinnekuormitus vaikeuttaa ympäristötavoitteiden saavuttamista. Kymenlaakson liitto merialuesuunnittelun edelläkävijänä Kymenlaakson liiton vuoden 2014 lopulla vahvistetussa maakuntakaavassa VELMU:n aineistoja hyödynnettiin suoraan yhteiskunnallisessa päätöksenteossa. Merialuekaava täydentää aiemmin tehtyjä vaihemaakuntakaavoja ja yhdessä ne muodostavat rannikkoaluesuunnittelun kokonaisuuden. Laajemmat luontoselvitykset sisältyvät taustalla vaikuttavaan yleiskaavaan. Suunnitelmassa huomioitiin luonnonvarojen käyttö ja hyödyntäminen, alueen satamat, meriväylien ylläpito ja kehitys, ruoppaukset ja läjitykset, luontomatkailu sekä vedenalaisen luonnon monimuotoisuus ja suojelu. Suun- nitelma sisältää monia biologisia ja geologisia karttoja. Kymenlaakson kaavan taustaselvityksessä oli mukana myös maa- ja merialueen kytkentöjä, kuten vaelluskalojen reitit sekä kaavoituskiellot luonnoltaan arvokkailla alueilla. Jatkossa suunnittelulta toivotaan vielä meren tilanarvioiden tarkennusta ja haitallisten aineiden alueellisen esiintymisen huomiointia. Lisää tietoa tarvitaan myös virtauksista ja luonnollisista sedimentaatioalueista, jotta esimerkiksi ruoppausmassoille voidaan valita sopivat läjitysalueet. Luonnon monimuotoisuus Virkistys ja matkailu Loma ja matkailu Taajamatoimintojen alue Peltoalueet Metsätalousalueet Kymenlaakson kauppaa ja merialuetta koskevan maakuntakaavan kartta merialueiden käyttötavoista. Lähde: Kymenlaakson liitto ja VELMU/FINMARINET-hanke Läjitysalueet Rakkolevän esiintyneisyys suuri erittäin suuri Harjusaarten vedenalaiset osat harjusaarten vedenalaiset osat Hiekkasärkkien indikaattorilajit 1 indikaattorilaji Chara sp. 2 indikaattorilajia Potamogeton sp. hiekkasärkät (ei indikaattorilajeja) Riutat 1 indikaattorilaji Cladophora rupestris 2 indikaattorilajia Fucus vesiculosus 3 indikaattorilajia Sphacelaria arctica 4 indikaattorilajia Furcellaria lumbricalis riutat (ei indikaattorilajeja) Kymenlaakson maakuntakaavan suunnittelussa hyödynnetyt mallinnustulokset arvokkaiden luontotyyppien alueista. Lähde: Kymenlaakson liitto ja VELMU/ FINMARINET-hanke Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 35 Toimijoiden intressien yhteensovittamista haastaa myös eri hallinnonaloilla käytettävän käsitteistön eroavuus. Keskusteluyhteys toimijoiden välillä ja ajantasainen tutkimustieto auttaa toimivien vaihtoehtojen löytämisessä. Merialuesuunnittelun haasteisiin kuuluvat myös meren muuttuvat käyttöpaineet, eri sektorien tulevaisuuden yhteisvaikutukset sekä ilmastonmuutos. Ne voivat johtaa ympäristön tilan heikkenemiseen, biologisen monimuotoisuuden köyhtymiseen ja sitä kautta meren ekosysteemipalvelujen huonontumiseen. Siksi merialuesuunnittelussa tulisikin toteuttaa varovaisuusperiaatetta: mikäli on ennakoitavissa, että tilanne muuttuu tulevaisuudessa huonompaan suuntaan, alueiden käyttö on mitoitettava huomioiden tulevaisuuden paineet jo nyt. EU-jäsenyyden ja vuonna 2014 annetun merialuesuunnittelun puitedirektiivin myötä Suomi joutuu laatimaan merialueelleen merialuesuunnitelman. Tämä on haastava hanke, joka vaatii tekijöiltään viisautta ja eri toimijoilta joustavuutta ja yhteistyökykyä. Parhaimmillaan merialuesuunnittelu edistää merialueiden suojelua ja kestävää käyttöä ja samalla eri toiminnoista on toisilleen hyötyä – kaikki siis voittavat. Lä h t eet Me r i al ue s uunni tte l uhank ke i ta Ehler, C. & Douvere, F. 2009. Marine Spatial Planning: a stepby-step approach toward ecosystem-based management. Intergovernmental Oceanographic Commission and Man and the Biosphere Programme. IOC Manual and Guides No. 53, ICAM Dossier No. 6. http://www.unesco-ioc-marinesp.be/uploads/documentenbank/3368f5bcac7792e8da75ed70c9d8dd63.pdf Erbach, G. 2013. Spatial planning for the ‘blue economy’: Maritime spatial planning and integrated coastal management. Library Briefing. Library of the European Parliament. http://www.europarl.europa.eu/RegData/bibliotheque/briefing/2013/130505/LDM_BRI(2013)130505_ REV1_EN.pdf HELCOM & VASAB 2013. Joint HELCOM-VASAB Maritime Spatial Planning Working Group Report 2010-2013. http://helcom.fi/Documents/Ministerial2013/Associated%20documents/Background/Joint%20HELCOM-VASAB%20MSP%20WG%20Report%202010–2013.pdf Kymenlaakson maakuntakaava: kauppa ja merialue – http:// www.kymenlaakso.fi/suunnittelu_ja_kehittaminen/Maakuntakaava/Kauppajamerialue/ Merialuesuunnitteludirektiivi. Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi 2014/89/EU, annettu 23 päivänä heinäkuuta 2014, merten aluesuunnittelun puitteista. Euroopan unionin virallinen lehti L 257, 28.8.2014, s. 135–145. Zaucha, J. 2014. The key to governing the fragile Baltic Sea. Maritime Spatial Planning in the Baltic Sea region and way forward. Vasab secretariat. http://www.vasab.org/index. php/maritime-spatial-planning/msp-book-2014 BaltSeaPlan http://www.baltseaplan.eu/ PLAN BOTHNIA http://planbothnia.org/ TOPCONS http://www.merikotka.fi/topcons/ VELMU – Vedenalaisen meriluonnon monimuotoisuuden inventointiohjelma http://www.ymparisto.fi/velmu Kymenlaakson liiton kauppaa ja merialuetta koskeva maakuntakaava http://www.kymenlaakso.fi/suunnittelu_ja_kehittaminen/Maakuntakaava/Kauppajamerialue/ 36 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kiitokset Frank Hering (Kymenlaakson liitto), Kirsi Kostamo (SYKE), Tiina Tihlman (ympäristöministeriö) ja Riikka Venesjärvi (Helsingin yliopisto) antoivat arvokasta tietoa tämän luvun laadintaan. 6 Itämeren ominaispiirteet vaikuttavat Suomen merialueiden tilaan Harri Kuosa, Kai Myrberg ja Jan-Erik Bruun SYKE Itämeri rehevöityy ja likaantuu herkästi ja sen vähälajinen ekosysteemi järkkyy helposti. Syynä tähän ovat Itämeren ominaispiirteet, kuten nykymeren lyhyt historia, pieni vesitilavuus, vedenvaihtoa vaikeuttava ahdas reitti Pohjanmereen ja murtovedelle ominainen suolaisuuskerrostuneisuus. Voimakkaasti kerrostunut vesipatsas sekoittuu vain suolaisuuden harppauskerrokseen eli halokliiniin asti: pintavesi ei sekoitu halokliinin alapuoliseen syväveteen ja siksi pohja ei saa pinnalta happitäydennystä. Hapen loputtua sedimenttiin varastoituneita ravinteita alkaa vapautua takaisin veteen. Suomen merialueiden suolaisuus ja kerrostuneisuus eroavat sen mukaan kuinka avoin on niiden yhteys varsinaiseen Itämereen: Suomenlahti on suora jatke, sitä vastoin Pohjanlahden erottaa pääaltaasta korkea pohjan harjanne. Varsinaisen Itämeren vaikutus heijastuu myös Suomen merialueiden tilaan. Veden suolaisuus Itämeren altaassa on vaihdellut makeasta runsassuolaiseen – vähäsuolainen murtovesi on lainehtinut altaassa vasta muutamia tuhansia vuosia. Viimeisen jääkauden jälkeinen lyhyt ja vaihteleva historia näkyy Itämeren lajistossa, joista pääosa on kotoisin makeista vesistä tai valtameristä. Lajimäärä on pieni, sillä Itämeren vähäsuolainen murtovesi on haastava elinympäristö useimmille eliöille. Olojen ankaruutta lisää myös pohjoinen sijainti, sillä kylmä ilmasto jäädyttää Itämeren talvisin ainakin osittain. Pieni lajimäärä ja vaativat olot altistavat ekosysteemin suurille muutoksille. Pieni vesimäärä vastaanottaa kuormitusta laajalta alueelta Itämeren keskisyvyys on vain 54 metriä ja vesitilavuus noin 21 000 kuutiokilometriä. Itämeren valuma-alue on merialuetta neljä kertaa laajempi ja sitä asuttaa yli 85 miljoonaa ihmistä, jotka harjoittavat Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 37 syvyys (m) Tanskan salmet. Satelliittikuva: © NASA, 26.2.2003 Suolavesipulssi Suolavesipulssi työntää Itämereen Tanskan salmien kautta muutamassa viikossa 200–300 km3 kylmää, hapekasta ja runsassuolaista Pohjanmeren pintavettä, joka etenee pitkin Itämeren syviä pohjia altaasta toiseen. Viime vuosikymmeninä suolavesipulsseja on tullut hyvin harvakseltaan, sillä ne vaativat syntyäkseen erityiset sääolosuhteet; viimeisin suolavesipulssi virtasi Itämereen joulukuussa 2014 (kuva 2). Suolavesipulssin vaikutukset Itämeren ekosysteemille riippuvat sisään virranneen veden määrästä ja suolaisuudesta. www.meriwiki.fi Merialueet > Itämeri-sanakirja > Suolavesipulssi maa- ja metsätaloutta sekä pyörittävät teollisuutta ja vilkasta elinkeinoelämää. Matalaan mereen päätyvät ravinteet ja haitalliset aineet laimenevat huonosti, koska vettä on vähän ja sen vaihtuminen Tanskan kapeiden ja matalien salmien kautta kestää kymmeniä vuosia (kuvat 1 ja 2). Nämä tekijät voimistavat päästöjen vaikutuksia Itämeren ekosysteemille. Itämeren vedenvaihto Pohjanmeren kanssa Matalien ja kapeiden Tanskan salmien kautta Itämereen työntyvien suolavesipulssien voimak- 38 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva 1. Itämeren pohjan topografiakartta. Lähde: Jan-Erik Bruun / SYKE kuutta ja tiheyttä on vaikea ennustaa. Kylmän, hapekkaan ja runsassuolaisen veden pulsseja voi tulla useita perättäin, mikä kasvattaa koko Itämeren suolaisuutta. Toisinaan taas on pitkiä jaksoja, jolloin runsassuolaista Pohjanmeren pintakerroksen vettä virtaa Itämereen vain vähän; tällöin varsinaisella Itämerellä vallitsee seisovan veden vaihe eli stagnaatio. Pohjanmereltä virtaava runsassuolainen vesi on tiheämpää ja siten raskaampaa kuin Itämeren vähäsuolainen pintavesi: raskaampi vesi painuu alaspäin ja etenee pitkin syviä pohjia. Runsassuolainen vesi peittää koko varsinaisen Itämeren pääaltaan aina 40-80 metrin syvyydessä sijaitsevasta halokliinista pohjaan asti muodostaen syväveden (kuva 2). Veden eri kerrokset, syvävesi ja pintavesi, sekoittuvat heikosti. Vain uusi suolavesipulssi voi uudistaa varsinaisen Itämeren pohjanläheisen vesimassan ja sen happivarastot. Nykyisin Itämeri on niin rehevä, että uusiutuneen syväveden happi kulutetaan loppuun jo muutamassa vuodessa. Halokliini Halokliini on suolaisuuden harppauskerros, jossa suolaisuus kasvaa jyrkästi lyhyellä matkalla syvemmälle mentäessä. Mitä suolaisempaa vesi on, sitä tiheämpää ja samalla raskaampaa se on. Varsinaisen Itämeren vesi on kerrostunut pysyvästi suolaisuuden mukaan. Suomenlahdella suolaisuuskerrostuneisuuden voimakkuus voi vaihdella hyvin nopeastikin ja erot läntisen ja itäisen osan välillä ovat suuret. Läntinen Suomenlahti on voimakkaammin suolaisuuskerrostunut Itämeren pääaltaan vaikutuksen takia. syvyys (m) syvyys (m) www.meriwiki.fi Merialueet > Itämeri-sanakirja > Halokiini Kuva 2. Suolapitoisuus talvella 2014 (yllä vasemmalla) Tanskan salmista Suomenlahden itäosaan sekä talvella 2015 (alla vasemmalla), noin reilu kuukausi viimeisen Itämereen työntyneen suolavesipulssin jälkeen. Suolavesipulssi on nostanut Bornholmin altaan ja Stolpen kanavan suolapitoisuutta. Oikealla pohjanläheisen veden suolapitoisuus vastaavina ajankohtina. Valkoisilta alueilta ei ole mittaustietoja. Lähde: Jan-Erik Bruun / SYKE Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 39 Joulukuussa 2014 Itämereen virrannut suolavesipulssi (kuvat 2 ja 4) oli 1880-luvulta alkaneen havaintohistorian kolmanneksi suurin ja sen odotetaan parantavan Itämeren pääaltaan happioloja. Suolavesipulssi toi mukanaan suuren määrän Pohjanmeren hapekasta ja runsassuolaista vettä, joka kuitenkin työntää edellään varsinaisen Itämeren uutta vettä vähäsuolaisempaa hapetonta syvävettä. Jos eteenpäin työntyvä vanha syvävesi jatkaa matkaansa Suomenlahdelle, se huonontaa ainakin väliaikaisesti syvien pohjien happitilannetta ja voimistaa suolaisuuskerrostuneisuutta, mikä samalla vaikeuttaa vesipatsaan sekoittumista ja siten pohjan hapensaantia. Tämä voi johtaa Suomenlahdella fosforin vapautumiseen hapettomilta pohjilta, mikä edesauttaa muun muassa sinileväkukintojen syntyä. Muutokset varsinaisen Itämeren hydrografiassa heijastuvat Suomenlahdelle, ja siksi Suomenlahden syvien pohjien pohjanläheisen veden suolaisuuden ja kerrostuneisuuden voimakkuus voi vaihdella hyvinkin nopeasti. Varsinaisen Itämeren vaikutus Suomen merialueiden pohjien happimäärään Hapen loppuminen pohjalta on tuttu ilmiö voimakkaasti suolaisuuskerrostuneessa varsinaisen Itämeren pääaltaassa, mutta myös avoimella Suomenlahdella (kuvat 3 ja 4). Veden liukoisen hapen määrä Vesimolekyyli koostuu kahdesta vetyatomista ja yhdestä happiatomista. Vesimolekyylien happi ei ole kuitenkaan eliöiden käytössä. Eliöt pystyvät käyttämään vain meren perustuottajien tuottamaa tai ilmakehästä veteen liuennutta happea, jota tarkoitetaan kun puhutaan veden happipitoisuudesta. Pohjanlahti Varsinaisen Itämeren ja Pohjanlahden välillä on Ahvenanmeren eteläpuolella korkea harjanne eli kynnys (kuva 5), joka estää lähes täysin Itämeren syväveden pääsyn Pohjanlahdelle. Pohjanlahdelle pääsee virtaamaan varsinaiselta Itämereltä vain hapekasta – syvävettä kevyempää – pintakerroksen vettä halokliinin yläpuolisesta vesimassasta. Sen seurauksena Pohjanlahden vesi kerrostuu vain heikosti ja vesipatsas sekoittuu syksyisin ja keväisin pohjaan asti, mikä uudistaa pohjan happivaras- 40 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva 3. Pohjanläheisen veden happipitoisuus elokuussa 2014 Itämerellä Gotlannin altaasta pohjoiseen. Lähde: Jan-Erik Bruun / SYKE ton. Talvisin tuulta eristävä jääpeite voi vaikeuttaa veden sekoittumista ja siten pohjien hapensaantia. Pohjanlahden pohjilla on ainakin toistaiseksi riittänyt happea (kuva 5), vaikka tämäkin alue vastaanottaa runsaasti ravinteita. Siksi Pohjanlahden avomeren tila on parempi kuin Suomenlahdella. Mikä pohjien happea kuluttaa? Varsinaisen Itämeren pääaltaan syvimmät osat ovat luontaisesti vähähappisia tai hapettomia, koska syvävesi vaihtuu hitaasti ja harvoin – voimakkaiden suolavesipulssien seurauksena. Itämeren hapettomien pohjien alueellinen laajuus vaihtelee pitkällä aikavälillä. Pintakerroksesta vajoaa koko ajan eloperäistä ainesta, jota pohjan mikrobit hajottavat ja kuluttavat samalla happea hengittäessään. Kun happi loppuu pohjalta, sedimenttiin aiemmin sitoutunutta fosforia vapautuu takaisin veteen leville käyttökelpoisessa muodossa. Ilmiötä kutsutaan sisäiseksi kuormitukseksi. Sisäisestä kuormituksesta kerrotaan tarkemmin sivulla 87. Pohjat saavat happea vain pintaveden sekoittuessa pohjanläheiseen veteen tai jos niille virtaa pohjanläheistä vettä, joka sisältää happea (vrt. suolavesipulssin työntyminen varsinaisen Itämeren pohjille). syvyys (m) syvyys (m) syvyys (m) Kuva 4. Happipitoisuus Bornholmin altaasta Suomenlahden itäosaan talvella 2014 (yllä) sekä talvella 2015 (alla), reilu kuukausi viimeisen voimakkaan suolavesipulssin jälkeen. Suolavesipulssi on parantanut Bornholmin altaan ja Stolpen kanavan happitilannetta. Lähde: Jan-Erik Bruun / SYKE Kuva 5. Happipitoisuus alkutalvella 2015 Gotlannin syvänteeltä Perämerelle. Lähde: Jan-Erik Bruun / SYKE Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 41 19 10 17 15 8 11 9 6 7 5 4 3 1 Suolaisuus o/oo Happipitoisuus ml/l 13 2 -1 -3 1960 1965 1970 1975 1980 1985 happipitoisuus 1990 1995 2000 2005 2010 0 2015 suolaisuus Kuva 6. Pohjanläheisen veden suolapitoisuuden ja happipitoisuuden vaihtelu avoimen Suomenlahden keskiosassa (LL7) vuosina 1963–2015. Negatiiviset ”happipitoisuusarvot” indikoivat myrkyllistä rikkivetyä. Asemakartta on sivulla 91. Rikkivedystä kerrotaan lisää luvussa 12. Lähde: Jan-Erik Bruun / SYKE Suomenlahti Varsinaisen Itämeren hapeton ja runsassuolainen syvävesi pääsee virtaamaan vapaasti – ilman pohjan kynnyksiä – Suomenlahden syville pohjille, mikä heikentää pohjien happitilannetta. Varsinaisen Itämeren hydrografiasta ja meteorologisista oloista riippuu, kuinka pitkälle Suomenlahteen vanha hapeton syvävesi pääsee virtaamaan. Talvisin tuulta eristävä jääpeite voi osaltaan vaikeuttaa pohjien hapensaantia. Koska varsinaiselta Itämereltä virtaava syvävesi vaikuttaa Suomenlahteen, on sen avomeren tila huonompi kuin Pohjanlahdella (kuvat 3, 4 ja 5). Jos Suomenlahden suolaisuuskerrostuneisuus on heikko, vesipatsas voi sekoittua kylmän veden aikaan ja jäättöminä talvina pohjaan saakka ja uudistaa happivaraston. Avoimen Suomenlahden pohjanläheisen veden happipitoisuus ja suolaisuus on vaihdellut paljon sekä vuosien saatossa että yksittäisten vuosien sisällä (kuva 6). Kuva: Eija Rantajärvi 42 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Suomen avomerialueista vain Pohjanlahti oli pohjien happipitoisuuden osalta hyvässä tilassa vuosina 2007–2011 (Pyhälä ym. 2014). Indikaattoreista ja hyvän meriympäristön tavoitetilasta kerrotaan tarkemmin luvussa 2. Rannikko rehevöityy avomerta herkemmin Suomen rannikkoalueet ovat yleensä matalia ja rehevöityvät siksi avomerta herkemmin. Lisäksi Suomenlahden pohjoisrannikon ja Saaristomeren sokkeloisuus ja epätasaiset pohjanmuodot heikentävät rannikkoveden vaihtuvuutta (kuva 7), mikä voi voimistaa rehevöitymisen tai likaantumisen vaikutuksia. Vastaavaa ilmiötä ei esiinny Suomenlahdella Viron rannikolla, joka on kauttaaltaan syvä ja avoin vedenvaihdolle avomeren kanssa. Itämeren vesi kerrostuu kesäisin lämpötilan mukaan, jolloin termokliini (ks. tietoruutu s. 43) voi estää rannikolla pintaveden sekoittumisen pohjanläheiseen veteen. Sen seurauksena Suomenlahden pohjoisrannikolle ja Saaristomeren topografialtaan ”kuoppaisille” pohjille voi muodostua lähes joka kesä paikallisia alueita, joilta happi loppuu väliaikaisesti. Happikatoa esiintyy erityisesti rannikon voimakkaasti rehevöityneillä alueilla, joissa pohjanläheinen vesi ei pääse vaihtumaan vapaasti. Vesien jäähtyessä syksyllä vesimassa sekoittuu jälleen ja pohjat saavat taas happea. Pohjien paikallisista happikadoista kerrotaan lisää luvussa 12. Kuva 7. Saaristomeren ja Suomenlahden pohjoisrannikon pohjan topografiakartta. Lähde: Uudenmaan ELY-keskus, Maanmittauslaitos Termokliini Kun pintavesi keväällä lämpenee, vesipatsas alkaa kerrostua lämpötilan mukaan. Kesällä pintaveden ja pohjanläheisen veden väliin jää termokliini eli lämpötilan harppauskerros, jossa lämpötila laskee jyrkästi lyhyellä matkalla syvemmälle mentäessä. Termokliini sijaitsee 10–20 metrin syvyydessä, mikä vastaa usein myös valoisan kerroksen syvyyttä. Mitä kylmempää vesi on, sitä tiheämpää ja samalla raskaampaa se on. www.meriwiki.fi Merialueet > Itämeri-sanakirja > Termokliini Lä h t eet L i s ää ai he e s ta Pyhälä, M., Fleming-Lehtinen, V., Laamanen, M., Łysiak-Pastuszak, E., Carstens, M., Leppänen, J.-M., Leujak, W. & Nausch, G. 2014. Water clarity - HELCOM Core Indicator Report. [Viitattu 6.3.2015], http://helcom.fi/baltic-seatrends/eutrophication/indicators/oxygen Raateoja, M., Myrberg, K., Flinkman, J. & Vainio, J. 2008. Kotimeri - Itämeri ympärillämme. Edita. Suomen merenhoitosuunnitelman valmisteluun kuuluva meriympäristön nykytilan arvio. 2012. A. Johdanto ja erityispiirteet. Ympäristöministeriö. http://www.ymparisto.fi/ fi-FI/Meri/Merensuojelu_ja_hoito/Merenhoidon_suunnittelu_ja_yhteistyo Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. & Myrberg K. 2014. Itämeri - ympäristö ja ekologia. http://hdl.handle. net/10138/45077 Myrberg K. & Leppäranta M. 2014. Meret, maapallon siniset kasvot. Tähtitieteellinen yhdistys Ursa. Ursan julkaisuja 139. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 43 Kuva: Eija Rantajärvi 7 Mereen päätyvä ravinteiden ja eloperäisen aineen kuormitus Antti Räike, Inese Huttunen, Petri Ekholm, Markku Puustinen, Sirkka Tattari, Markus Huttunen ja Heikki Pitkänen SYKE Itämeren rehevöityminen alkoi toisen maailmansodan jälkeen, kun teollistuminen kiihtyi, maatalous alkoi tehostua ja yhä suurempi osa väestöstä muutti asumaan kaupunkeihin; samalla typen ja fosforin kuormitus kasvoi. Valtaosa meren ravinnekuormituksesta syntyy ihmistoiminnan seurauksena valuma-alueella, josta se kulkeutuu jokien mukana rannikkovesiin. Myös eloperäinen aine kuormittaa merta, mutta sen vaikutukset meren ekosysteemiin tunnetaan vielä puutteellisesti. 44 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuormitus = ihmistoiminnasta aiheutuva ravinnevirta Luonnonhuuhtouma = valuma-alueelta tuleva ihmistoiminnasta riippumaton ravinnevirta Kuormitus + Luonnonhuuhtouma = valuma-alueelta tuleva ravinnevirta Pääosa meren ravinnekuormituksesta tulee maataloudesta. Viljely on Suomessa keskittynyt rannikon vähäjärvisille valuma-alueille (kuva 1), mikä lisää sen merta kuormittavaa vaikutusta. Vaikka © SYKE (osittain ©METLA,MMM,MML,VRK), © HELCOM Suuria jokia Järvi N Valuma-alueen raja Pelto Valuma-alue Suomen ulkopuolelle ulottuva valuma-alue Ulompi aluevesiraja Perämeri Merenkurkku* Vuoksen valuma-alue Selkämeri Saaristomeri Suomenlahti Varsinaisen Itämeren pohjoisosa Kuva 1. Suuri osa Suomen pelloista (ruskeat alueet) sijaitsee rannikon tuntumassa ja vähäjärvisillä valuma-alueilla. Peltojen osuus valuma-alueen pinta-alasta on Saaristomerellä 31 %, Selkämerellä 18 % ja Suomenlahdella 13 %, Perämerellä vain 6 %. Kuva: Saara Kirjalainen / SYKE. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 45 Kuva: Tapio Heikkilä ITÄMEREN VALUMA-ALUEELLA Pistekuormitus Hajakuormitus + ilmalaskeuma Luonnonhuuhtouma Pidättyminen SUORAAN ITÄMEREEN Jokikuormitus Suora pistekuormitus Suora ilmalaskeuma KOKONAISKUORMITUS Itämereen Kuva 2. Pääosa Itämereen päätyvästä kuormituksesta tulee laajalta alueelta hajakuormituksena useista päästölähteistä, kuten maa- ja metsätaloudesta, liikenteestä ja haja-asutuksesta. Osa tulee pistekuormituksena yhdyskuntien ja teollisuuden jätevedenpuhdistamoilta, sekä kalanviljelylaitoksilta. Ravinteita päätyy mereen myös suorana ilmalaskeumana ja luonnonhuuhtoumana. Lähde: HELCOM 2011, kuva muokattu. asutus ja teollisuus ovat myös painottuneet rannikkoalueille, niistä tuleva kuormitus on pienentynyt merkittävästi 1970-luvun puolivälin jälkeen jätevesipuhdistuksen tehostuttua. Suomen joet kuljettivat Itämereen vuosina 2008–2012 keskimäärin 3 500 tonnia fosforia ja 78 000 tonnia typpeä vuodessa. Luvut sisältävät sekä luonnonhuuhtouman että ihmisen aiheuttaman ravinnekuormituksen. 46 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Luonnonhuuhtouman osuus fosforikuormituksesta oli 28 % ja typpikuormasta 38 %; osuus on suurin Pohjanlahden rannikkovesissä. Ilmastonmuutoksen ennustetaan kasvattavan valuma-alueelta mereen päätyvää ravinnehuuhtoumaa (aiheesta lisää luvussa 15). Kaavio Itämereen päätyvän kuormituksen kulkureiteistä on esitetty kuvassa 2. 2500 7. 1 Kokonaisfosfori t/v 1500 1000 500 0 Perämeri Selkämeri Saaristomeri Suomenlahti pidättyminen mereen Kuva 3. Kokonaisfosforin ainevirta (tonnia vuodessa) valuma-alueittain: mereen päätyvä (oranssi) ja valuma-alueen pidättämä (sininen) osuus. (Vuodet 1991–2013; VEMALA-malli). Luvut sisältävät myös luonnonhuuhtouman. Lähde: Inese Huttunen / SYKE. 50 40 30 20 10 0 Perämeri Selkämeri Saaristomeri Suomenlahti kg/km2/v Kuva 4. Kokonaisfosforin ainevirta valuma-alueittain suhteutettuna pinta-alaan (kg/km2 vuodessa). (Vuodet 1991–2013; VEMALA-malli). Luvut sisältävät myös luonnonhuuhtouman. Lähde: Inese Huttunen / SYKE. Kuva: Jouko Lehmuskallio Valuma-alueilta tulevan ravinnekuormituksen määrä vaihtelee (kuva 6 s. 49). Myös luonnonolot ja samalla valuma-alueiden kyky pidättää ravinteita poikkeavat toisistaan (kuvat 1 ja 3). Kaikki kuormitus ei päädy mereen asti (kuvat 3, 5 s. 48 ja 7 s. 50). Runsasjärviset alueet pidättävät hyvin ravinteita; erityisesti järvet, joissa veden viipymä on pitkä, vähentävät tehokkaasti mereen päätyvien ravinteiden määrää. Pinta-alaan suhteutettu ravinteiden ainevirta (kuva 4) ja ihmisperäinen ravinnekuormitus (kuva 7 s. 50) vaihtelevat paljon valuma-alueittain. Etelä- ja Länsi-Suomen pelloilta valuva vesi kulkeutuu useilla valuma-alueilla suoraan jokien kautta mereen. Sitä vastoin Järvi-Suomessa peltojen valumavedet kulkevat monien järvien kautta ennen päätymistään mereen (kuva 1). VEMALA-mallin mukaan valuma-alueiden järvet ja joet pidättävät keskimääräin 35 % vesistöihin päätyvästä kokonaisfosforista ja 30 % kokonaistypestä. Vähäjärvinen Saaristomeren valuma-alue pidättää vain noin 1 %:n vesitöihin päätyvästä fosforista. Sitä vastoin runsasjärvisellä Suomenlahden valuma-alueella luku on noin 50 % (kuva 3). Vuoksen valuma-alue pidättää peräti 81 % vesitöihin päätyvästä kokonaisfosforin ainevirrasta. Koska rannikkoalueilla ravinteiden pidättyminen on vähäistä (kuva 5 s. 48), ovat siellä tehtävät vesiensuojelutoimenpiteet oleellisia Itämeren tilan parantamisessa. 2000 kg / km2 vuodessa Valuma-alueen järvet pidättävät ravinteita Vedenlaatumalli VEMALA Järvinäkymä Pälkäneeltä. VEMALA-malli simuloi Suomen jokien ja järvien hydrologiaa sekä vedenlaatua mallintamalla kokonaisfosforin, kokonaistypen sekä kiintoaineen. Itämereen päätyvään ravinnevirtaan päädytään simuloimalla maaperän ja vesistöjen ravinneprosesseja, ravinteiden huuhtoutumista, kulkeutumista sekä pidättäytymistä järviin. Lähde: Huttunen ym. 2015 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 47 a) b) Kuva 5. Mereen päätyvä % -osuus vesistöön tulevasta fosforin (a) ja typen (b) ainevirrasta. Vuosien 2000–2013 keskiarvo (VEMALA–malli). Lähde: Markus Huttunen / SYKE 7.2 Mereen päätyvän ihmisperäisen kuormituksen lähteet Suomen maa-alasta 7,4 % on maatalousmaata ja 78 % metsätalousmaata. Kuitenkin pääosa Itämereen joutuvasta typestä ja fosforista tulee pelloilta, mikä johtuu siitä, että peltomaa sisältää runsaammin ravinteita ja sitä muokataan vuosittain. Lisäksi suuri osa pelloista sijaitsee jokivarsilla ja rannikolla. Toiseksi suurin typpikuormittaja ovat yhdyskunnat; niiden osuus kuitenkin väheni Suomenlahdella ja Saaristomerellä vuodesta 2006 vuoteen 2013 tehostetun typenpoiston ansiosta. Kolmanneksi suurin typpikuormittaja on ilmalaskeuma järviin. Jos järviperäiseen jokien kautta mereen päätyvään typpilaskeumaan lisätään suoraan mereen tuleva laskeuma, saatu kokonaislaskeuma olisi Suomen rannikkovesien toiseksi suurin typpikuormittaja (kuva 6). Fosforikuormittajista – maatalouden jälkeen – on toiseksi suurin haja-asutus, sillä ilman yleistä viemäröintiä asuu edelleen lähes miljoona suomalaista. Haja-asutuksen päästöjen vähentämiseksi on tehty investointeja, joten tulevaisuudessa sen 48 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 kuormituksen oletetaan vähentyvän. Kolmanneksi suurin fosforikuormittaja on metsätalous, jonka osuus mereen päätyvästä kokonaiskuormituksesta on pieni. Metsätalous voi kuitenkin olla merkittävä paikallinen kuormittaja etenkin Perämeren runsasturpeisella ja ojitetulla valuma-alueella (kuva 6). 7.3 Maatalous 1950-luvulla maatalouden maankäyttö ja tuotanto alkoivat tehostua. Lannoitus kasvatti peltojen ravinnemäärää erityisesti 1970–1980 -luvuilla. Sittemmin lannoitteiden käyttö on vähentynyt ja ravinnetaseet ovat laskeneet, mutta aiempi lannoitus näkyy edelleen maaperässä. Huolimatta lannoituksen vähenemisestä mereen päätyvä typpikuormitus kasvoi viime vuosiin saakka, koska viljelyalaa lisättiin raivaamalla peltoja eloperäisille maille erityisesti eläintuotannon keskittymäalueilla. Karjatalouden ja viljanviljelyn voimakas eriytyminen on vaikeuttanut lannan hyödyntämistä. Fosforikuormitus 1% Kokonaiskuormitus 4% 5% Typpikuormitus 2% 5% 2% 5% 13 % 15 % 8% 5% 12 % 5% 51249 t/v 2780 t/v 62 % 4% 3% 1% 6% 12 % 16 % 55 % 2% 2% Perämeri 1% 12 % 8% 14 % 1009 t/v 9% 6% 0% 19855 t/v 52 % 53 % 1% Selkämeri 5% 5% 1% 4% Maatalous 5% 2% Yhdyskunnat 14 % 5% 16 % 9% 4% 3% 562 t/v Metsätalous 0% 12485 t/v Haja-asutus Laskeuma järviin Teollisuus 66 % Kalanviljely 60 % Muut Saaristomeri 1% 1% 3% 0% 9% 2% 2% 0% 1% 5% 10 % 8% 0% 6% 531 t/v 6001 t/v 74 % 78 % 1% 0% Suomenlahti 15 % 4% 6% 3% 9% 5% 7% 1% 21 % 16 % 678 t/v 60 % 12907 t/v 47 % 5% 0% Kuva 6. Suomen valuma-alueelta Itämereen päätyvä ihmisperäisen kuormituksen alkuperä: kokonaisjakauma ja jakaumat merialueittain sekä kuormitusluvut (tonnia vuodessa; vuosien 2008–2012 keskiarvo). Lähde: Antti Räike / SYKE Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 49 a) b) Kuva 7. Mereen päätyvä ihmisperäinen (a) fosforikuormitus kg/km2 vuodessa (ominaiskuormitusluku) ja (b) typpikuormitus kg/km2 vuodessa (ominaiskuormitusluku; vuosien 2000–2013 keskiarvo; VEMALA-malli). Lähde: Markus Huttunen / SYKE Fosforikulkeuma (kg km-2 a-1) P 100 N 80 2000 1500 60 1000 40 500 20 0 i) luonnontilainen maa (metsiä ja soita) ii) savipelto, iii) pelto happamalla sulfaattimaalla iiii) metsätalousmaa Typpikulkeuma (kg km-2 a-1) 2500 120 0 Maaperä vaikuttaa huuhtoumaan Valuma-alueelta tulevaan ravinnekuormaan vaikuttaa myös maaperän laatu: eroosioherkkyys lisää huuhtoumaa. Etelä-Suomessa eroosioherkät maalajit peittävät 20–60 % pinta-alasta, mutta Pohjois-Suomessa luku on huomattavasti pienempi. Pohjanmaalla turvemaat peittävät 18–44 % valuma-alueen pinta-alasta. Peltojen raivaus turvemaalle kuormittaa runsaasti vesistöjä (Aakkula & Leppänen 2014). 50 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Pienillä valuma-alueilla on tutkittu maaperän ja maankäytön vaikutusta vesistöön päätyviin ravinnemääriin. Kuva esittää erilaisten alueiden typen ja fosforin ominaiskuormituslukuja. Pienten valuma-alueiden turvepelloilta ei ole riittävän kattavaa aineistoa, jotta niitä voitaisiin vertailla muihin aineistoihin. Lähde: Petri Ekholm / SYKE Kuva: Eija Rantajärvi tuspotentiaali on 1990-luvun alusta jatkuvasti vähentynyt: fosforilla 60 % ja typellä 35 % vuoteen 2012 mennessä. Vuosina 2007–2012 fosforitaseet olivat pieniä varsinkin viljanviljelyalueilla. Peltojen helppoliukoisen fosforin pitoisuus oli korkein Saaristomeren valuma-alueella, matalin Suomenlahden ja Vuoksen valuma-alueilla. Peltomaan ravinnetaseet olivat korkeita erityisesti eläintuotantoalueilla sekä erikoiskasvien viljelyalueilla. Kuormituksen vähentämismahdollisuudet Tilakoot ovat kasvaneet ja tilat ovat erikoistuneet alueellisesti. Eri tuotantosuunnat ovat keskittyneet maan eri osiin: viljanviljely eteläiselle ja lounaiselle rannikolle, karjatalous Lounais-Suomeen ja Pohjanmaalle. Kuormitusarviot Arviot maatalouden ravinnekuormituksesta perustuvat maatalousvaltaisten pienten valuma-alueiden ja vähäjärvisten jokivesien seurantaan sekä pienillä tutkimuspeltolohkoilla tehtyihin mittauksiin. Maatalouden ympäristötuen vaikuttavuuden seurantatutkimus (MYTVAS) on selvittänyt maatalouden kuormitusmuutoksia vuosina 1985–2012. Muutokset kuormituksessa Maataloudesta tuleva fosforikuormitus jatkoi kasvuaan aina 1990-luvulle asti, jonka jälkeen mereen päätyvä fosforikuormitus kääntyi laskuun. MYTVAS -tutkimuksen tuoreen arvion mukaan maataloudesta peräisin oleva Suomen merialueiden fosforikuormitus on vähentynyt 1990-luvun lopun tasosta noin 20 %. Vähennys on suurin Perämeren valuma-alueella (28 %), vähäisin Saaristomeren (9 %) ja Suomenlahden (11 %) valuma-alueilla. Sitä vastoin mereen päätyvä typpikuormitus kasvoi vielä 2000-luvullakin erityisesti Pohjanlahden valuma-alueilla. Vasta vuosina 2007–2012 on typpikuormitus hieman vähentynyt (kuva 8 s. 52). Etelä-Suomessa typpikuormituksen vähenemiseen vaikutti erityisesti viljasadon hyvä typenottokyky. Ravinnetaseilla mitattuna maatalouden kuormi- Ympäristötukijärjestelmällä, joka vuonna 2015 muuttui ympäristökorvausjärjestelmäksi, pyritään vähentämään maatalouden kuormitusta (kuva 9 s. 52). Toimenpiteiden kustannustehokkuuden varmistaminen edellyttää sekä valuma-alueen että vastaanottavan vesialueen ominaispiirteiden huomioimista. Syy-seuraussuhteet ovat vielä kuitenkin osin tuntemattomia. Meren tilan parantamiseksi toimenpiteet tulisi kohdentaa riskialueille, kuten Lounais-Suomeen, jossa ravinteiden pidätyskyky on heikko ja merialue herkkä rehevöitymään. Nimenomaan eniten rehevöittäviä ravinnemuotoja olisi vähennettävä ja siksi vaikutusten seurannassa olisi ravinnetaseiden rinnalla tarkasteltava myös maan liukoisten ravinteiden määrää. Ravinteiden käyttökelpoisuus Eri lähteistä tulevan fosforin rehevöittävästä vaikutuksesta on vielä puutteellisesti tietoa. Kuormituksen indikaattorina käytetään yleisimmin kokonaisfosforia, vaikka kaikki fosfori ei ole yhtä rehevöittävää. Levät käyttävät liuennutta fosfaattifosforia kasvuunsa, mutta monet eri fosforimuodot voivat vesistössä muuntua tähän leville käyttökelpoiseen muotoon. Vähennystavoitteissa ei vielä huomioida eri ravinnemuotoja ja niiden vaikutuseroja. Tilakoon kasvu, viljelyn tehostuminen ja ympäristötuki ovat lisänneet peltojen kevennettyä muokkausta, mikä voi lisätä liuenneen fosforin huuhtoumaa. Peltojen lannoitusta on helpompi rajoittaa, kuin yrittää tavoittaa pellolta karkaavia ravinteita. Lannoituksen optimointi kasvilajin ja kasvukauden Ravinnetaseet Ravinnetase = ravinnelisäys (lanta, lannoitteet, siementen ravinnesisältö) – sadon ravinnesisältö Ravinnetaseiden avulla voidaan selvittää ravinteiden käyttötehokkuutta ja päästöjen riskialueita. Lannoitus ja viljelykasvien ravinteidenotto vaikuttavat eniten taseisiin. Pienet ravinnetaseet ovat etu sekä ympäristölle että maataloudelle; kun lannoitus ja sato ovat tasapainossa, on ravinteiden hävikki vähäinen. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 51 450 400 54 Kokonaisfosfori t/v 60 57 53 51 49 350 300 250 200 150 100 47 Perämeren valuma-alue Selkämeren valuma-alue Saaristomeren valuma-alue Suomenlahden valuma-alue 44 42 37 50 0 Suomenlahti Saaristomeri Selkämeri Perämeri Suomenlahti Saaristomeri Selkämeri Perämeri 7000 34 28 27 24 23 18 19 16 21 11 0 45 ´ 90 180 km Kokonaistyppi t/v 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Kuva 8. Maatalousperäinen ravinnekuormitus vuosien 1985–2012 keskiarvona (tonnia vuodessa) MYTVAS-tutkimusalueilla (numeroidut alueet kartalla); tulokset on jaoteltu tarkastelujaksoittain ja merialueittain. Laskennoissa käytetty aineisto koostuu kahdenkymmenen mereen laskevan joen virtaama- ja ravinneaikasarjoista. Lähde: Aakkula & Leppänen 2014 1985−1989 1990−1994 1995−1999 2000−2006 2007−2012 Kuva: Jaana Kankaanpää Maatalouden osuus ravinnekuormituksesta Kuva 9. Peltojen ja vesistöjen välille perustetut suojavyöhykkeet ja kosteikot vähentävät kuormitusta ja loiventavat tulvahuippuja. Eniten kuormitusta vähentävät laajat kosteikot ja pysyvät suojavyöhykkeet, jotka lisäävät samalla luonnon monimuotoisuutta. Lähde: Aakkula & Leppänen 2014 52 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Maatalouden osuus fosforikuormituksesta merialueittain vuosina 1985–2012 oli Perämerellä 52 %, Saaristomerellä 76 % ja Suomenlahdella 66 %. Vastaavat typpikuormitusluvut olivat Perämerellä 45 %, Saaristomerellä 72 % ja Suomenlahdella 61 % (kuva 8). Perämeren valuma-alueella peltojen osuus maa-alasta on pieni, mutta ne sijaitsevat etupäässä vähäjärvisten rannikkojokien alueella. Saaristomeren valuma-alueella peltojen osuus maa-alasta on suuri ja alueella on vähän järviä, lisäksi maaperä on ravinteikasta ja eroosioherkkää. Jokien ravinnekuormat virtaamakorjattiin regressiomallia, joka huomioi veden ravinnepitoisuuden ja virtaaman välisen yhteyden (Hirsch ym. 2010). Valuma-alueilta tuleva ravinnekuorma ositettiin lähteisiin käänteiseen laskentaan perustuvalla MESAW-mallilla (Grimvall & Stålnacke 1996). Lähde: Aakkula & Leppänen 2014. mukaan vähentää sadosta ylijääviä ravinteita. Lannan ravinteiden hyödyntämistä tehostaa levityksen ajoittaminen kasvukauteen; sen ohella lantaa tulisi tuotteistaa kuljetus- ja levityskelpoiseksi lannoitteeksi. Ravinteita parhaiten hyödyntävien satolajikkeiden ja kerääjäkasvien käyttö niiden rinnalla vähentäisi osaltaan kuormitusta (ks. s. 28 kuva 1). Kipsikäsittely on yksi keino vähentää maataloudesta mereen päätyvää kuormitusta; se soveltuu hyvin eroosioherkille pelloille ja alueille, joiden fosforipitoisuus on korkea. Pienellä valuma-alueella tehty tutkimus osoitti kipsikäsittelyn vähentävän tehokkaasti fosforin huuhtoutumista vesistöihin (Ekholm ym. 2012). Maatalouden tuotantosuuntien alueellista eriytymistä tulee myös hillitä, jotta lannantuotanto ja lannoituksen tarve kohtaisivat nykyistä paremmin. Maaperän ominaisuudet muuttuvat hitaasti eikä lannoitemäärien vähennys näy välittömästi kuormituksen pienenemisenä. Myös vastaanottavan vesialueen ominaispiirteet voivat viivästyttää hyvän tilan saavuttamista, vaikka ulkoinen kuormitus vähenisi. Suomen merialueiden ominaispiirteistä kerrotaan lisää luvussa 6. 7.4 Jokikuormituksen muutokset Suomen merialueista Perämeri saa eniten ravinnekuormitusta (kuva 6 s. 49), mikä selittyy valuma-alueen laajuudella (kuva 1 s. 45). Sitä vastoin valuma-alueen kokoon suhteutetut ravinteiden ominaiskuormitusarvot (kuva 7 s. 50) ovat suurimmat Saaristomerellä. Sateisuus kasvattaa ravinteiden huuhtoumia, joten runsassateisina vuosina jokien tuoma hajakuormitus mereen kasvaa (kuvat 10–11); koska vuosien välillä on suuria eroja, ilmentävät pitkän ajan virtaamakorjatut keskiarvot parhaiten ihmisperäisen kuormituksen muutoksia (kuvat 12–15). Suomesta mereen päätyvä ravinteiden kokonaiskuormitus on laskenut verrattaessa vuosien 1997–2003 keskiarvoa vuosien 2008–2012 keskiarvoon. Vuosittainen typpikuorma on vähentynyt keskimäärin noin 5 000 tonnia ja fosforikuorma noin 300 tonnia. Kuitenkin vuosina 1997–2012 jokien typpikuormitus on kasvanut Perämerellä ja Saaristomerellä. Vastaavan ajanjakson fosforikuormitus on laskenut kaikilla merialueilla; Saaristomerellä laskeva suuntaus on heikoin. kokonaisfosfori t/v 7000 virtaama MQ m3/s 4000 6000 3000 5000 4000 2000 3000 2000 1000 2013 2010 2006 2002 1998 1994 1990 1986 1982 1978 1974 0 1970 1000 0 Kuva 10. Suomen jokien Itämereen tuoma kokonaisfosforin määrä (tonnia vuodessa) vuosina 1970–2013. Kuva osoittaa virtaaman (viiva, vasen akseli) vaikutuksen jokien kuljettaman fosforin määrään (t/v; pylväät, oikea akseli). Lähde: Antti Räike/ SYKE kokonaistyppi t/v virtaama MQ m3/s 4000 125000 100000 3000 75000 2000 50000 1000 2013 2010 2006 2002 1998 1994 1990 1986 1982 1978 1974 1970 0 25000 0 Kuva 11. Suomen jokien Itämereen tuoma kokonaistypen määrä (tonnia vuodessa) vuosina 1970–2013. Kuva osoittaa virtaaman (viiva, vasen akseli) vaikutuksen jokien kuljettaman typen määrään (t/v; pylväät, oikea akseli). Lähde: Antti Räike/ SYKE Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 53 Kuva: Pirjo Ferin Trendiviiva Normalisoitu P (t) Normalisoimaton P (t) 6000 Normalisoitu N (t) Trendiviiva Normalisoimaton N (t) 125000 5000 100000 4000 75000 3000 Kuva 12. Suomen jokien Itämereen tuoma kokonaisfosforin määrä (tonnia vuodessa) vuosina 1997–2012: normalisoimattomat (pylväät), virtaamanormalisoidut* (musta viiva) arvot, normalisoitu lineaarinen pitkän ajan muutos (sininen viiva). (*Käytetty BNI:n (Baltic Nest Institute) laskemia arvoja.) Lähde: Antti Räike/ SYKE 2011 2009 2007 2005 2003 2001 1999 2011 2009 2007 2005 2003 0 2001 0 1999 25000 1997 1000 1997 50000 2000 Kuva 13. Suomen jokien Itämereen tuoma kokonaistypen määrä (tonnia vuodessa) vuosina 1997–2012: normalisoimattomat (pylväät), virtaamanormalisoidut* (musta viiva) arvot, normalisoitu lineaarinen pitkän ajan muutos (sininen viiva). (*Käytetty BNI:n (Baltic Nest Institute) laskemia arvoja.) Lähde: Antti Räike/ SYKE Lä h t eet Aakkula, J. & Leppänen, J. (toim.). 2014. Maatalouden ympäristötuen vaikuttavuuden seurantatutkimus (MYTVAS 3) - loppuraportti. Maa- ja metsätalousministeriön julkaisuja 3/2014. http://www.mmm.fi/fi/index/julkaisut/julkaisuarkisto/MMM_julkaisu_2014_3.html Ekholm, P., Valkama, P., Jaakkola, E., Kiirikki, M., Lahti, K. & Pietola, L. 2012. Gypsum amendment of soils reduces phosphorus losses in an agricultural catchment. Agricultural and Food Science 21:279–291. Grimvall A, Stålnacke P. 1996. Statistical methods for source apportionment of riverine loads of pollutants. Environmetrics 7:201–213. HELCOM 2011. The Fifth Baltic Sea Pollution Load Compilation (PLC-5). Balt. Sea Environ. Proc. No. 128. http:// helcom.fi/Lists/Publications/BSEP128.pdf 54 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Hirsch, R.M., Moyer, D.L. & Archfield, S.A. 2010 Weighted Regressions on Time, Discharge, and Season (WRTDS), with an application to Chesapeake Bay river inputs. Journal of the American Water Resources Association JAWRA. 46, 859–880. Huttunen, I., Huttunen, M., Seppänen, V., Korppoo, M., Lepistö, A., Räike, A., Tattari, S. & Vehviläinen, B. 2015. A national scale nutrient loading model for Finnish watersheds – VEMALA. Environ. Model. Assess. 2015 (Hyväksytty julkaistavaksi). Maa- ja metsätalousministeriö – www.mmm.fi Rekolainen, S. 1989. Phosphorus and nitrogen load from forest and agricultural areas in Finland. Aqua Fennica 19(2): 95–107. Trendiviiva Normalisoitu P (t) 2500 Normalisoimaton P (t) Normalisoitu N (t) 60000 Perämeri Normalisoimaton N (t) Trendiviiva Perämeri 50000 2000 40000 1500 30000 1000 30000 1250 Selkämeri 2011 2009 2007 2005 2003 2001 1999 2011 2009 2007 2005 2003 2001 0 1999 0 1997 10000 1997 20000 500 Selkämeri 25000 1000 20000 750 15000 500 10000 2011 2009 2007 2005 2009 2011 2011 Suomenlahti 25000 1000 2009 Suomenlahti 2007 30000 1250 2007 2001 1999 1997 2011 0 2009 0 2007 2500 2005 250 2003 5000 2001 500 1999 7500 1997 750 2005 Saaristomeri Saaristomeri 2003 1000 2003 2001 1999 2011 2009 2007 2005 2003 0 2001 0 1999 5000 1997 250 1997 10000 20000 750 15000 500 Kuva 14. Suomen jokien Itämereen tuoma kokonaisfosforin määrä (tonnia vuodessa) merialueittain vuosina 1997–2012: normalisoimattomat (pylväät), virtaamanormalisoidut* (musta viiva) arvot, normalisoitu lineaarinen pitkän ajan muutos (sininen viiva). Huomaa erilaiset mitta-asteikot. (*Käytetty BNI:n (Baltic Nest Institute) laskemia arvoja.) Lähde: Antti Räike/ SYKE 2005 2003 2001 1999 2011 2009 2007 2005 2003 0 2001 0 1999 5000 1997 250 1997 10000 Kuva 15. Suomen jokien Itämereen tuoma kokonaistypen määrä (tonnia vuodessa) merialueittain vuosina 1997–2012 merialueittain: normalisoimattomat (pylväät), virtaamanormalisoidut* (musta viiva) arvot, normalisoitu lineaarinen muutos pitkän ajan (sininen viiva). Huomaa erilaiset mitta-asteikot. (*Käytetty BNI:n (Baltic Nest Institute) laskemia arvoja.) Lähde: Antti Räike/ SYKE Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 55 Kuva: Ari Meriruoko Kolmannes Suomen maaperästä on soita eli eloperäistä turvemaata: pohjoinen sijainti ja ilmasto sekä tasaiset pinnanmuodot suosivat eloperäisen aineen kertymistä. 7.5 Myös eloperäinen aine kuormittaa merta Hermanni Kaartokallio, Riitta Autio, Eero Asmala*, Antti Räike, Pirkko Kortelainen, Tuija Mattsson ja David Thomas** SYKE, *Aarhus University, Denmark, **Bangor University, Wales, UK Ravinnekuormituksen lisäksi eloperäinen aine kuormittaa merkittävästi Suomen merialueita; siitä huomattava osa on lähtöisin valumaalueelta. Jokien kuljettaman eloperäisen aineen määrä vaihtelee vuosittain seuraillen sadannan ja virtaaman muutoksia: Suomen joet kuljettavat Itämereen noin miljoona tonnia eloperäistä hiiltä vuodessa. Suurin osa siitä on suoperäistä humusta, mutta eloperäisestä ainetta päätyy mereen myös pistekuormituksena asutuksesta, teollisuudesta, kalanviljelystä sekä huuhtoumana. 56 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 SYKE:n tutkijaryhmä selvitti Suomen Akatemian rahoituksella (FiDiPro 2008–2013) liuenneen eloperäisen aineen kuormitusta sääteleviä tekijöitä sekä sen vaikutuksia Itämeren ekosysteemiin. Laboratorio- ja kenttätutkimusten lisäksi hyödynnettiin pitkän ajan seuranta-aineistoja. Liuenneen eloperäisen aineen poistumaa ja hajoamista selvitettiin kolmen mereen laskevan joen suistoalueella kahden vuoden ajan eri vuodenaikoina (Asmala ym. 2014). Elolliset ja elottomat rannikon prosessit poistavat jokien tuomaa eloperäistä ainetta, mutta suuri osa siitä jatkaa matkaansa edelleen meren ekosysteemissä (kuva 16). Mereen päätyvä eloperäinen aine värjää vettä ja voi pienentää levien tuotantoa, kun valon määrä vesipatsaassa vähenee ja yhteyttävä kerros ohenee. Toisaalta eloperäisen aineen hajotus vapauttaa ravinteita ja voi lisätä ravinteiden kierrätystä, jolloin niiden saatavuus perustuottajille paranee. Kuva: Stiig Markager Eloperäinen aine Eloperäistä (orgaanista) ainetta syntyy eliöiden maatumisprosesseissa maalla ja vedessä. Pääosa siitä on hiiltä, josta yli 90 % on liuenneessa muodossa. Valuma-alueelta mereen päätyvä eloperäinen aine esiintyy joko hiukkasina (kiintoaine) tai veteen liuenneena. Osa liuenneesta aineesta on värillistä ja muuttaa veden ruskehtavaksi. Liuennut eloperäinen aine koostuu tuhansista alkuperältään erilaisista yhdisteistä. Kiintoaine = eloperäistä ainetta tai kivennäismaata (> 0,45 μm) Liuennut aine = eloperäistä ainetta tai kivennäismaata (< 0,45 μm) Humus = pääosin kasviperäistä liuennutta eloperäistä ainetta Humuspitoista jokivettä näytepullossa. © Astrium (2013, EC/ESA GSC-DA), jatkokäsittely SYKE Eloperäisen aineen kuormitus voi vaikuttaa kasviplanktonin ja matalilla alueilla myös pohjakasvillisuuden kasvuun sekä muuttaa ravintoverkon rakennetta. Lisäksi eloperäisen aineen biologinen hajotus kuluttaa veden happea. Osa mereen päätyvästä liuenneesta eloperäisestä aineesta sakkautuu1 joutuessaan jokisuistossa vähäsuolaiseen meriveteen. Sakkautuva osa muuttuu hiukkasmuotoon ja laskeutuu pohjasedimenttiin: happea kuluu ja pohja liettyy. Noin 10 % jokien tuomasta liuenneesta eloperäisestä aineesta poistuu sakkautumalla; se on samaa suuruusluokkaa kuin jokisuiston bakteeriyhteisöjen kyky hajottaa eloperäistä ainetta parissa viikossa. Rannikkoalueella tapahtuvaa eloperäisen aineen kokonaispoistuman suuruutta tai vaikuttavien prosessien osuuksia ei vielä tarkkaan tunneta. Kuitenkin sekä uudet tulokset että pitkän ajan näkösyvyystiedot osoittavat, ettei rannikkoalueen suodatusteho riitä vaan eloperäistä ainetta päätyy avomerelle asti. Kuva 16. SPOT6-satelliittikuva (1.5.2013) Porvoon kaupungin edustan merialueelta, jossa kevättulvat ovat samentaneet rannikon vettä. Optisin satelliittimittauksin voidaan jäljittää liuenneen eloperäisen aineen matkaa aina jokisuistosta Itämeren ulapalle asti. 1 Sakkautuminen on verrattavissa vedenpuhdistuksessa käytettävään saostamiseen, jossa meriveden sisältämä suola toimii saostuskemikaalina. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 57 Eloperäisen aineen mittarit TOC = Eloperäinen kokonaishiili. Kuvaa melko hyvin eloperäisen aineen määrää. CODMn, Cr = Kemiallinen hapen kulutus. Kuvaa sekä helposti että vaikeammin hajoavan eloperäisen aineen määrää; hyvä eloperäisen aineen kuvaaja metsäteollisuuden jätevesissä. BOD7 = Biologinen hapen kulutus. Kuvaa helposti hajoavan eloperäisen aineen määrää; hyvä eloperäisen aineen kuvaaja asutusjätevesissä. Kuormituksen muutokset BOD7 100 100 0 0 2010 200 2005 200 2000 300 1995 300 1990 400 1985 400 1980 500 1994 600 500 1975 CODCr 1000 t 1989 600 Järvet pidättävät tehokkaasti paitsi ravinteita myös eloperäistä ainetta. Pohjanlahden vähäjärviseltä ja soiselta valuma-alueelta tulevat suurimmat sekä absoluuttiset että pinta-alaan suhteutetut eloperäisen aineen jokikuormat, jotka päätyvät Perämereen ja Selkämereen (Räike ym. 2012). Poh- 2009 Noin puolet eloperäisen aineen kokonaiskuormituksesta tuli 1980-luvulla pistekuormituksena – nykyisin vain alle viidesosa; osuuden pieneneminen on yhdyskuntien ja metsäteollisuuden tehostuneen jätevedenkäsittelyn tulosta (kuva 17). Runsassateisina vuosina eloperäisen aineen jokiveden tuoma hajakuormitus mereen kasvaa. Vuosien välinen vaihtelu on suurta ja siksi pitkän ajan keskiarvot kertovat luotettavimmin kuormitusmuutoksen. Eloperäisen aineen ainevirtaamissa 2004 Liuenneen eloperäisen aineen sisältämiä yhdisteitä hyödyntävät lähinnä veden toisenvaraiset (heterotrofiset) bakteerit. Nämä bakteerit muuttavat liuenneen eloperäisen aineen hiilen joko bakteeribiomassaksi tai hengityksessään hiilidioksidiksi. Bakteeribiomassaa voivat syödä myös kookkaammat planktoneläimet. Bakteerien kasvuteho kertoo hajotettavan eloperäisen aineen käyttökelpoisuudesta: mitä suurempi teho, sitä suurempi osuus liuenneesta eloperäisestä hiilestä päätyy biomassaan. Tutkimuksessa kasvuteho oli korkeampi, kun jokiin päätyi paljon ihmisperäistä kuormitusta. Sitä vastoin valuma-alueen pidempi viipymä pienensi bakteerien kasvutehoa: liuennut eloperäinen aine näyttäisi muodostavan jatkumon biologisesti erittäin helposti hyödynnettävistä yhdisteistä erittäin vaikeasti hyödynnettäviin. 1999 Eloperäisen aineen käyttökelpoisuus ei havaittu selkeää muutossuuntaa vuosien 1970– 2013 aikana, sen sijaan virtaamista riippuvainen vuosien välinen vaihtelu oli runsasta. Suurin osa Suomen jokien meren kuljettamasta ainevirtaamasta tulee nykyisin kevättulvien mukana. Ilmastonmuutoksen ennustetaan alentavan keväisin/kesäisin mereen kulkeutuvan eloperäisen aineen määrä. Toisaalta kasvukauden ulkopuolella huuhtouma voi lisääntyä, jos talvet muuttuvat leudommiksi ja suurempi osa sateista tulee vetenä sulaan maaperään. Kuva 17. Eloperäisen aineen pistekuormitus Suomen vesitöihin hapenkulutuksena ilmaistuna: Vasemmalla biologinen hapenkulutus (BOD7 ) vuosina 1975–2013, oikealla kemiallinen hapenkulutus (CODCr) vuosina 1989–2013. Lähde: Antti Räike / SYKE 58 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Bothnian Bay 745 000 t yr -1 Bothnian Sea 192 000 t yr -1 Lake Ladoga 151 000 t yr -1 Kuva 18. Suomen jokien Itämereen ja Laatokkaan kuljettama orgaanisen hiilen määrä (TOC) vuosien 2008–2013 keskiarvona. Lähde: Antti Räike/ SYKE Gulf of Finland 151 000 t yr -1 janmaan metsiä ja soita on ojitettu paljon, mikä on lisännyt eloperäisen aineen huuhtoutumista luonnontilaan verrattuna. Perämereen päätyy 68 % Suomen Itämeren eloperäisen aineen kokonaiskuormituksesta; arviolta 40 % Perämeren ravintoverkon energiasta on peräisin eloperäisestä aineesta, joka on lähinnä jokien kuljettamaa humusta. Suomenlahden valuma-alueella on paljon järviä ja vähemmän soita kuin Pohjanlahden valuma-alueella, siksi mereen päätyvä eloperäinen kuormitus on Perämerta selvästi alhaisempi (kuva 18). Saaristomeren pieneltä valuma-alueelta mereen päätyvän eloperäisen aineen osuus kokonaiskuormituksesta on muihin merialueisiin verrattuna pienin, sen sijaan pinta-alaan suhteutettuna se sijoittuu merialueiden keskitasolle. 0 150 km N L ähte e t Asmala, E., Stedmon, C. A. & Thomas, D. N. 2012: Linking CDOM spectral absorption to dissolved organic carbon concentrations and loadings in boreal estuaries. Estuar. Coast. Shelf S. 111: 107–117. Fleming-Lehtinen, V. & Laamanen, M. 2012: Long-term changes in Secchi depth and the role of phytoplankton in explaining light attenuation in the Baltic Sea. Estuar. Coast. Shelf S. 102: 1-10. HELCOM 2010: Ecosystem Health of the Baltic Sea 2003–2007: HELCOM Initial Holistic Assessment. Balt. Sea Environ. Proc. No. 122. Mattsson, T., Kortelainen, P. & Räike, A. 2005: Export of DOM from boreal catchments: Impacts of land use cover and climate, Biogeochemistry 76: 373-394. Räike, A., Kortelainen, P., Mattsson, T.& Thomas, D.N. 2012: 36 year trends in dissolved organic carbon export from Finnish rivers to the Baltic Sea. Sci.Total Environ. 435: 188–201 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 59 Kuva: Eija Rantajärvi 7.6 Typen ja fosforin ilmalaskeuma Jussi Vuorenmaa SYKE Maalta tulevan kuormituksen lisäksi päästöjä tulee ilmalaskeumana suoraan mereen. Typpilaskeuma vaikuttaa merkittävästi rehevöitymiseen – noin 25 % Itämeren typpikuormasta tulee ilmasta. Kansainvälisen ilmansuojelupolitiikan tuloksena typen ilmapäästöt ovat kuitenkin vähentyneet 1990-luvun alusta lähtien. Suomen lähimerialueille päätyvä typpilaskeuma oli vuosijaksolla 2008–2010 vähentynyt verrattuna vuosijakson 1997–2003 arvoihin; typpilaskeuma väheni noin 615 tonnia 2. Typpipäästöjen päälähde on ihmisen toiminta. Typen oksideita (NOx) tulee fossiilisten polttoaineiden käytöstä liikenteessä, teollisuudessa ja energiantuotannossa; pelkistyneitä typpiyhdisteitä (NHx), lähinnä ammoniakkia (NH3), tulee lannasta ja karjanhoidosta. Itämereen tulevasta fosforin kokonaiskuormituksesta ilmakuormituksen osuuden on arvioitu olevan noin 6,5 % (HELCOM 2013). Fosforilaskeuman päälähde on tuulieroosion ilmakehään nostattama maapöly. Laskeumaan vaikuttavat myös pistemäiset päästöt, jotka ovat lähtöisin polttoaineiden käytöstä sekä teollisuusprosesseista, kuten lannoiteteollisuudesta sekä metalliteollisuudesta. Meri- ja rannikkoalueilla pieni osa fosforilaskeumasta on peräisin merellisistä aerosoleista. Fosforia sekä typpeä päätyy ilmasta mereen sekä sateen mukana märkälaskeumana että hiukkasiin sitoutuneena kuivalaskeumana. Osa typen kuivalaskeumasta tulee myös kaasuina. Fosforin kokonaislaskeuman (märkä- ja kuivalaskeuma) arviointi on vaikeampaa kuin typen, koska sen päästöt ilmaan ovat hajanaisempia ja mallinnukseen sisältyy vielä epävarmuutta. Tarkastelujaksolla 1997–2003 Suomen typpipäästöjen kokonaislaskeumaksi Itämereen arvioitiin 7 476 tonnia. 2 60 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva: Eija Rantajärvi Kuva: Eija Rantajärvi Itämerellä liikennöi kaiken aikaa yli 2000 alusta ja Suomenlahden laivaliikenne on vilkasta maailman mittakaavassakin. Meriliikenteen ilmapäästöistä ovat tärkeimmät typpi- ja rikkioksidi sekä kasvihuonekaasut. Alusten typpipäästöjen osuus on 5 % Itämeren kokonaistyppikuormasta (EMEP 2014). Kuitenkin kesäaikaan ilmalaskeuman typpimäärä avomerellä on korkeimmillaan, ja silloin voi paikoin 35–40 % typpilaskeumasta olla peräisin meriliikenteestä ja ravinteet ovat suoraan levien hyödynnettävissä. Rikkidirektiivi 2012/33/EU Vuonna 2012 tuli voimaan EU:n rikkidirektiivi, jonka säädös laivojen polttoaineen nykyistä (1,0 %) alhaisemman rikkipitoisuuden ylärajasta (0,10 %) otettiin käyttöön vuoden 2015 alusta. Määräys pohjautuu kansainvälisen merenkulkujärjestön IMO:n vuonna 2008 tekemään päätökseen. Sekä rikkidirektiivi että MARPOL-ilmansuojeluliitteen muutos toimeenpantiin Suomessa merenkulun ympäristönsuojelulain (1672/2009) muutoksella (998/2014). Laivojen rikkioksidipäästöjen vähentämisellä pyritään parantamaan ympäristön tilaa ja ilmanlaatua sekä vähentämään terveyshaittoja. Määräyksen toteuttamiseksi laivan on käytettävä vähärikkistä polttoainetta (kevyt polttoöljy, nesteytetty maakaasu LNG tai biopolttoaine) tai vaihtoehtoisesti laivaan on asennettava rikkipesuri, joka puhdistaa savukaasut. Rikkidirektiivin noudattamista valvovat Liikenteen turvallisuusvirasto Trafi ja Rajavartiolaitos. Typpilaskeumasta hyötyvät muun muassa rannalla rehottavat yksivuotiset rihmalevät. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 61 Hangon Tvärminnen mittausaseman tulosten perusteella rannikon kokonaistypen märkälaskeumasta noin 85 % on epäorgaanista typpeä (NO3-N + NH4-N) ja 15 % eloperäistä (orgaanista) typpeä. Typpilaskeuma jakautuu melko tasaisesti pitkin vuotta; päästöjen lisäksi sen suuruuteen vaikuttaa sateisuus. Mitä suurempi on sademäärä, sitä tehokkaammin sadevesi huuhtoo typpiyhdisteitä ilmakehästä maahan (kuva 19). Fosforilaskeumalla on Suomessa selvä vuodenaikaisrytmi; Tvärminnen mittausasemalla yli 80 % fosforin vuotuisesta märkälaskeumasta ajoittui touko–lokakuulle. Fosforilaskeuman suuruuteen vaikuttaa sateisuus, kuten typelläkin. Kuivana kesänä fosforilaskeuma voi olla alle 10 mg/m2 vuodessa, kun taas sateisena kesänä laskeuma voi olla yli 15 mg/m2 vuodessa. Fosforilaskeuma vaihtelee suuresti vuosien välillä eikä siinä voida havaita pitkän ajan trendiä (kuva 20). Kuva 19. Kokonaistypen vuosilaskeuma (pylväät) sekä vuotuinen sademäärä (viiva) Hangon Tvärminnen rannikkoasemalla vuosina 1990–2013. Kuva 20. Kokonaisfosforin vuosilaskeuma (pylväät) sekä vuotuinen sademäärä (viiva) Hangon Tvärminnen rannikkoasemalla vuosina 1990–2013. 62 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva: Eija Rantajärvi Yöaikainen keinovalo voi haitata eliöitä, jotka ovat sopeutuneet luontaiseen hämäryyteen ja pimeyteen. Esimerkiksi kaupunkien valot harhauttavat yöllä meren yllä lentäviä muuttolintuja pois reiteiltään ja erityisesti huonossa säässä ne altistuvat törmäyksille valonlähteiden lähellä. Majakat, meriliikenne ja tiiviisti rakennetut rannat tuottavat valoa, joka poistaa luontaisen pimeyden laajalta alueelta ulapan yllä. Itämerikään ei ole turvassa valosaasteelta. Keinovalon vaikutukset tunnetaan kuitenkin heikosti, erityisesti Itämeren alueelta (Lyytimäki & Rinne 2013, Davies ym. 2014). Ei esimerkiksi tiedetä, miten keinovalo vaikuttaa Itämeren planktoneliöstöön. Öinen lisävalo voi häiritä eläinplanktonin yöllistä ruokailua pintakerroksessa, jos on vaara tulla valossa viihtyvien saalistajien syömäksi. Puolenkuun loistetta vastaava ylimääräinen valo vedenpinnan yllä estää jo joidenkin planktonlajien nousun pintaveteen. Kuva: NASA Valokin kuormittaa meriympäristöä Jari Lyytimäki, SYKE Satelliittikuva paljastaa Itämeren alueen öiset valot. Lähteet Davies, T. W., Duffy, J. P., Bennie, J. & Gaston, K. J. 2014. The nature, extent, and ecological implications of marine light pollution. Front. Ecol. Environ. 12: 347-355. Lyytimäki J. & Rinne J. 2013. Valon varjopuolet. Valosaaste ympäristöongelmana. Gaudeamus, Helsinki. Lä h t eet Asmala, E., Stedmon, C. A. & Thomas, D. N. 2012. Linking CDOM spectral absorption to dissolved organic carbon concentrations and loadings in boreal estuaries. Estuar. Coast. Shelf S. 111: 107–117. Fleming-Lehtinen, V. & Laamanen, M. 2012. Long-term changes in Secchi depth and the role of phytoplankton in explaining light attenuation in the Baltic Sea. Estuar. Coast. Shelf S. 102: 1–10. HELCOM 2010. Ecosystem Health of the Baltic Sea 2003–2007: HELCOM Initial Holistic Assessment. Balt. Sea Environ. Proc. No. 122. http://helcom.fi/Lists/Publications/ BSEP122.pdf Mattsson, T., Kortelainen, P. & Räike, A. 2005. Export of DOM from boreal catchments: impacts of land use cover and climate. Biogeochemistry 76: 373–394. Rikkidirektiivi. Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi 2012/33/EU, annettu 21 päivänä marraskuuta 2012 , neuvoston direktiivin 1999/32/EY muuttamisesta meriliikenteessä käytettävien polttoaineiden rikkipitoisuuden osalta. http://eur-lex.europa.eu/homepage.html Räike, A., Kortelainen, P., Mattsson, T. & Thomas, D. N. 2012. 36 year trends in dissolved organic carbon export from Finnish rivers to the Baltic Sea. Sci. Total Environ. 435: 188–201. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 63 Kuva: © Rajavartiolaitos / SYKE Öljyvuoto pienvenesatamassa. 8 Haitalliset aineet Itämeren ekosysteemin painelistan kärjessä ovat mereen päätyvät ravinteet, mutta heti perässä seuraavat haitalliset aineet. Valuma-alueen suuri asukasmäärä, maatalous, runsas teollisuus ja muu elinkeinoelämä ovat syynä meren suureen haitta-ainekuormitukseen. Pitoisuuksiin meressä vaikuttaa myös aiempi kuormitus. Vaikka ympäristönormit ovat tiukentuneet, parannettavaa riittää edelleen. Rajoittunut vedenvaihto tekee Itämerestä hitaasti hajoavien aineiden päätepysäkin; kylmä ilmasto hidastaa hajoamista, joten Itämeren eliöihin kertyy enemmän haitallisia aineita kuin valtamerissä. 8.1 Päästöjen kirjo ja pitoisuudet meressä Jaakko Mannio, Jukka Mehtonen, Harri Kankaanpää ja Iisa Outola* SYKE, * Säteilyturvakeskus STUK 2000-luvulla on tieto Itämeren haitallisten aineiden pitoisuuksista ja ympäristövaikutuksista lisääntynyt. Meren ekosysteemiä ”stressaavat” eniten hitaasti hajoavat, eliöihin kertyvät ja myrkylliset aineet. Niiden korkeat pitoisuudet voivat olla haitallisia paitsi merieliöille itselleen myös merieliöitä syöville ihmisille, nisäkkäille ja linnuille. Erityisesti ympäristövaikutuksista tarvitaan lisää tietoa. EU:n alueella on käytössä kymmeniä tuhansia kemikaaleja ja uusia kehitetään ja otetaan käyttöön koko 64 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 ajan. Suomessa tuotetaan ja tänne tuodaan kemikaaleja, lisäksi niitä tulee komponenttien ja tuotteiden mukana: vaaralliseksi luokiteltuja valmisteita löytyy lähes 20 000 ja ne sisältävät yli 5 000 erilaista vaarallista ainetta. Päästölähteet Haitta-aineita tuotetaan tarkoituksella muun muassa tuotteiden ominaisuuksien parantamiseksi tai niitä käytetään alkutuotannossa. Haitta-aineita syntyy myös ei-toivottuina sivutuotteina teollisuus- ja polttoprosesseissa. Merkittävä osa mereen päätyvistä haitta-aineista tulee jokikuormituksen mukana ja ne ovat peräisin maatalouden, elinkeinoelämän ja kotitalouksien päästöistä. Kemikaaleja päätyy ympäristöön sekä suorina pistepäästöinä Pe r Päästöt Päästöt kemikaalien elinkaaressa us ra ak Kuljetus a-a inee t Alkutuotanto en e t eidine raaTuot ka t -a Tuotteen hävitys Tuotteen valmistus MATERIAALIN UUSIOKÄYTTÖ Päästöt muun muassa teollisuudesta ja erilaisten onnettomuuksien yhteydessä että yhä lisääntyvissä määrin kotitalouksista – hajapäästöinä ja jätevesipuhdistamojen kautta. Haitta-aineita päätyy Itämereen myös ilmalaskeumana. Kemikaaleja voi vapautua ympäristöön koko tuotteen elinkaaren ajan, mukaan luettuna hävitys- ja kierrätysprosessit (kuva 1). Päästöt kohdistuvat ympäristöön eri tavoin riippuen kemikaalin ominaisuuksista, käyttötarkoituksesta ja -tavasta. Ympäristölle vaarallisia kemikaaleja käytetään eniten pesu- ja puhdistusaineissa, liimoissa, liuottimissa sekä korroosion estäjissä, biosideissä, maaleissa sekä voitelu- ja väriaineissa. Lisäksi erilaisia pintakäsittely- ja palonestoaineita sisältävät lukuisat kodin tavarat ja materiaalit, esimerkiksi elektroniikka ja tekstiilit. Haitta-aineita sisältävät pitkäikäiset tuotteet ovat ”varastoja”, jotka päästävät vähitellen aineita ympäristöön. Ihmiset käyttävät entistä enemmän erilaisia lääkkeitä ja hormoneja (kuva 2, s. 67), mutta niiden lisäksi muihin tarkoituksiin valmistetuilla kemikaaleilla voi myös olla hormonaalisia vaikutuksia. Tällaisia yhdisteitä ovat muun muassa PFOS ja monet bromatut palonestoaineet (taulukko 1, s. 67). Tiedot monien käytössä olevien ja joidenkin uusien kemikaalien ominaisuuksista ovat kuitenkin yhä puutteellisia. 1 2 Päästöt HÄ KE DY N TA L O YM R PÄ EN TU E EN U UD IS LL ST H Kuva 1. Haitallisten aineiden päästöjä syntyy tuotantoketjun eri vaiheissa. Lähde: EEA Tuotteen käyttö YÖ o Tu te et tte Jät et KEH Ä Päästöt I VA Ö IST K Hormonihäiritsijät EU:ssa on listattu joukko kemikaaleja, joiden epäillään häiritsevän eläinten ja ihmisen hormonitoimintaa; OECD:ssa puolestaan on laadittu ohjeistusta näiden hormonihäiritsijoiden testaamiseen ja tulosten arviointiin. EU-komission odotetaan julkaisevan kriteerit näiden aineiden tunnistamiseksi sekä listaavan jo tunnistetut aineet (www.echa.europa.eu/fi/ candidate-list-table). Osa hormonihäiritsijöiden vaikutuksista on huomioitu muun muassa CLP-asetuksen1 karsinogeeniluokituksissa. REACH-asetuksen2 mukaan ne voidaan nimetä erityistä huolta aiheuttavaksi aineiksi ja tarvittaessa sisällyttää REACH:n luvanvaraisuuslistalle. Pääsääntönä sekä kasvinsuojeluaineasetuksessa että valmisteilla olevassa biosidiasetuksessa on, että hormonihäiritsijäksi tunnistettua ainetta ei hyväksytä käyttöön EU-alueella. Myös Suomen kansallisessa vaarallisia kemikaaleja koskevassa ohjelmassa kiinnitetään huomiota hormonihäiritsijöihin: pyritään vähentämään niiden käyttöä sekä selvittämään päästöjä, esiintymistä sekä terveys- ja ympäristövaikutuksia. CLP-asetus (EY 1272/2008; Classification, Labelling and Packaging of substances and mixtures). REACH-asetus (EY 1907/2006; Registration, Evaluation, Authorisation and restriction of CHemicals) Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 65 Haitallisten aineiden vähennystavoitteiden toteutumista ja vaikutuksia arvioidaan hyödyntämällä tietoja aineiden käytöstä ja päästöistä. Suuresta osasta yhdisteitä ei ole riittävää tietoa, jotta kuormituksen muutoksia voitaisiin arvioida luotettavasti. Orgaaniset ympäristömyrkyt, kuten DDT ja PCB, ja raskasmetallit, kuten elohopea ja kadmium, on tunnettu jo kauan. Nyt tiedetään enemmän myös bromatuista palonestoaineista, fluoratuista pintakäsittelyaineista ja alusten pohjiin käytettävistä kiinnittymisenestoaineista. Polttoprosesseissa syntyvistä haitta-aineista on tietoa lähinnä dioksiinista ja polyaromaattisista hiilivedyistä eli PAH -yhdisteistä, joita syntyy myös öljyn ja sen jalosteiden päästöistä. Jonkin verran seurantatietoa on jokien mereen kuljettamista nykyisin käytettävistä kasvinsuojeluaineista. Sen sijaan lääke- ja huumausaineiden, kosmetiikassa käytettävien aineiden tai mikro- ja nanomateriaalien päästöistä on tietoa niukasti. Alustavissa lääkekartoituksissa on havaittu verenpainelääkkeiden (hydroklooritiatsidi, metoprololi ja furosemidi) korkeita pitoisuuksia sekä puhdistetuissa jätevesissä että pintavesissä. Vesipuitedirektiivin vesiympäristölle vaarallisten ja haitallisten aineiden kuormitusinventaario sisältää parhaimmat tiedot nikkelin, kadmiumin, elohopean ja lyijyn päästöistä pintavesiin; näiden neljän metallin osalta teollisuuden päästöt pintavesiin ovat suuremmat kuin yhdyskuntajätevedenpuhdistamojen. Pistemäinen kuormitus teollisuudesta ja yhdyskuntajätevedenpuhdistamoilta kohdistuu kokonaisuudessaan enemmän rannikkovesiin kuin sisävesiin. Ilmaperäinen laskeuma sisävesiin on merkittävää kadmiumin, elohopean ja lyijyn osalta ja se on suurempaa kuin pistekuormitus. Kemikaalien monet vaarat Vaarallisuusluokitus kuvaa kemikaalien haittoja. Vesiympäristössä vaarallisuus luokitellaan välittömään myrkyllisyyteen eliöille, mahdolliseen tai todettuun keräytymiseen eliöihin, orgaanisten kemikaalien hajoamiseen sekä krooniseen myrkyllisyyteen eliöille. Monien kemikaalien vaarallisuudesta tiedetään vielä liian vähän; vaikutuksísta ihmisen terveyteen on eniten tietoa. Erilaisten ruoka-annosten sisältämiä haitta-ainemääriä voi vertailla verkossa: www.foodweb.ut.ee Kuvat: Eija Rantajärvi Itämeren suojelun toimintaohjelman haitalliset aineet Kuva 2. Ympäristölle vaarallisia aineita käytetään muun muassa maaleissa sekä voitelu- ja väriaineissa. Lääkeaineita joutuu ympäristöön kotitalouksista, sairaaloista ja lääkkeiden valmistuksesta. Bromattuja paloestoaineita vapautuu ympäristöön esimerkiksi talojen rakennus- ja purkutöissä. 66 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Itämeren suojelun toimintaohjelmassa listataan 11 haitallista ainetta tai aineryhmää. Kansainvälisessä COHIBA-hankkeessa (2009–2012) selvitettiin näiden yhdisteiden ympäristöpäästöjä Itämeren valuma-alueella. Joidenkin aineiden käyttö on nykyisin kokonaan kielletty, joillekin on asetettu osittaisia rajoituksia Euroopassa tai laajemmin; osa listan haitallisista aineista on kuitenkin edelleen käytössä (taulukko 1, s. 67). Taulukko 1. Itämeren kannalta tärkeimpien haitallisten yhdisteiden käyttökohteet ja päästölähteet Suomessa; taulukko sisältää vain osan Itämeren suojelun toimintaohjelman listaamista aineista. Laskeuma on arvioitu Itämeren valuma-alueelle Suomessa, ei suoraan Itämereen. Päästöt on arvioitu sisävesiin ja rannikkovesiin. Lähde: Munne ym. 2013, taulukkoa muokattu. o Aineen käytön kielto- tai käyttörajoitusten voimaantulovuosi Yhdiste Pääkäyttökohteet Suomessa Suurimmat päästölähteet pintavesiin Muuta huomioitavaa Orgaaninen tinayhdiste TBT (tributyylitina) o 1991 käyttörajoituksia, 2004 käyttökielto Aiemmin laivojen ja huviveneiden pohjamaalit sekä teollisuudessa putkistojen limantorjunta Aiemmat päästöt ovat saastuttaneet satamien, telakoiden ja laivaväylien pohjia sekä paikoin puunjalostusteollisuuden lähialueita (katso myös kuva 5) Kiinnittymisenestomaalit (antifouling) oli poistettava/ ylimaalattava alusten pohjista vuoteen 2012 mennessä Ei käyttöä Bromatut palonestoaineet (bromatut difenyylieetterit) pentaBDE, oktaBDE, dekaBDE, HBCDD o 2004 käyttökielto: penta- ja oktaBDE Esiintyy edelleen elektroniikan muoviosissa ja tekstiileissä (penta-, okta- ja dekaBDE) Nykyisin EU:n ulkopuolelta tuodut käsitellyt puuesineet Penta-, okta- ja dekaBDE: ilma-laskeumana HBCDD: eristelevyjen solupolystyreenin valmistukDekaBDE:tä saa käyttää edel- sessa, talojen rakennus ja purku leen tietyissä kohteissa Fluoratut pintakäsittelyaineet o 2008 käyttökielto: PFOS tekstiilien ja paperin pintakäsittelyssä PFOS, PFOA o 2011 käyttökielto sammutusvaahdoissa Aiemmin sellunvalkaisu ja kloorifenolien valmistus Muodostuu polttoprosesseissa ei-toivottuna sivutuotteena Amalgaami Käyttöä eri tuotteissa rajoitettu voimakkaasti PentaBDE-, oktaBDE- ja dekaBDEpäästöt pintavesiin hyvin pienet HBCDD-päästöt pintavesiin noin 50 kg vuodessa PFOA päästöt pintavesiin noin 4 kg vuodessa; ilmalaskeuma satoja kiloja vuodessa Vesipäästöt pienet Ilmapäästöt: 15 g I-TEQ vuodessa verrattuna ilmapäästöihin ja -laskeumaan Tärkeitä ovat erityisesti energiantuotannon ilmapäästöt ja ilmalaskeuma, josta pääosa tulee kaukokulkeumana Likaiset sedimentit Suomenlahdella Kymijoen edustalla ovat peräisin aiemmasta sellunvalkaisusta ja kloorifenolien valmistuksesta. Dioksiinipitoisuudet ovat korkeita maailmanlaajuisestikin. Ei käyttöä Elohopea (Hg) Päästöt pintavesiin pienet Ilmalaskeumana ja PFOS päästöt pintavesiin noin 40 kg yhdyskuntajäteveden vuodessa; ilmalaskeuma joitain satoja puhdistamoilta kiloja vuodessa Nykyisin metallien pintakäsittely Dioksiinit Korvattu kuparipohjaisilla kiinnittymisenestoaineilla Päästöt pintavesiin noin 15 kg vuodessa Vesipäästöt pienet verrattuna ilmapäästöihin ja -laskeumaan Ilmapäästöt noin 800 kg vuodessa; tärkeitä ovat erityisesti kivihiilen poltto Kloorialkali- ja puun- ja metalliteollisuus. Ilmalaskeuma noin 2400 kg vuodessa, josta pääosa tulee jalostusteollisuus, yhdyskuntajätevedet, kaukokulkeumana. Jokikuormat mereen pääosin peräisin epäpuhtautena meilmalaskeumasta. tallien tuotannossa Metsätalouden maankäyttö lisää kuormitusta vesiin Öljy- ja PAH -päästöt Itämeren ominaispiirteet tekevät sen ekosysteemistä erityisen haavoittuvan öljypäästöille. PAH -yhdisteet ovat yksi öljyn haitallisimmista yhdisteryhmistä. Suurimmat öljypäästöt Itämerellä ovat aiheutuneet alusonnettomuuksista. Myös pienet jatkuvat päästöt, kuten jätevesien mukana kulkeutuva öljy ja laittomat päästöt, ovat uhka meren ekosysteemille. Polttoprosessien parantuminen on vähentänyt syntyvien PAH-yhdisteiden määrää. Meriliikenteen määrä on kuitenkin noussut, mikä Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 67 Kuva: © Rajavartiolaitos / SYKE 120 0,35 107 0,30 80 58 48 36 35 20 18 9 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 havaitut öljypäästöt lkm 0,10 29 16 1997 0 0,15 43 12 2014 40 2013 42 2011 53 0,20 58 2012 63 60 40 0,25 75 1996 öljypäästöhavainnot kpl 89 päästöä/lentotunti 104 100 0,05 0,00 yhden lentotunnin aikana havaitut öljypäästöt Kuva 3. Suomen lentovalvonnan havaitsemat öljypäästöt Itämerellä vuosina 1996–2014. Lähde: Kati Tahvonen/SYKE lisää merellisiä savukaasupäästöjä sekä öljyonnettomuuden riskiä. Öljyntorjunta ja ilmavalvonta Suomessa ovat huipputasoa (kuva 3). Suomi laati ensimmäisenä Euroopassa toimintasuunnitelman, jolla pyritään varautumaan myös öljyonnettomuuden ekologisiin vaikutuksiin. Rajoitukset vähentäneet haittaaineiden pitoisuuksia Muun muassa ilmavalvonnan lisääntyminen, alusten pohjarakenteiden parantuminen ja kasvanut ympäristötietoisuus ovat laskeneet Itämeren öljypitoisuuksia (kuva 4). Sama suotuisa kehitys havaitaan myös eräiden äskettäin rajoitettujen aineiden, kuten pentaBDE:n, pitoisuuksissa kaloissa; samantyyppisiä aineita on kuitenkin edelleen käytössä. Lisäksi joidenkin haitta-aineiden käyttö on viime vuosiin saakka lisääntynyt ja ympäristöpitoisuudet nousseet. HBCDD:n käyttöä rajoitetaan lähivuosina sen tultua hyväksytyksi Tukholman POP-sopimukseen3. Vaikka orgaanisten tinayhdisteiden käyttö on loppunut, löytyy niitä vielä paikoin runsaasti sedimenteistä (kuva 5). Sellun valkaisussa on pitkälti luovuttu klooriyhdisteiden käytöstä, mikä on laskenut PCDD/F:n ja kloorifenolien pitoisuuksia roimasti. Aiempi kuormitus näkyy sedimentin syvemmissä kerroksissa ja nämä pohjakertymät ovat edelleen riski meren ekosysteemille. Virtausmuutokset ja ruoppaukset voivat siirtää haitallisia aineita uusillekin alueille. 3 Tukholman sopimus (2001) kieltää tai rajoittaa pysyvien orgaanisten yhdisteiden (POP; engl. persistent organic pollutants) käyttöä maailmanlaajuisesti. 68 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva: © Rajavartiolaitos / SYKE Kuva 4. Öljyn kokonaispitoisuudet pintavedessä talvella sekä kesä-syyskaudella vuosina 1977–2014: Suomenlahden keskiosa (LL7), Perämeri (BO3). Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Harri Kankaanpää/ SYKE tuorein pintakerros 0−2 Sedimentin syvyys (cm) 4−6 8−10 12−14 16−18 20−22 24−26 28−30 0 10 20 30 40 50 μm/kg kuivapainoa kohden Suomalainen saa haitta-aineita pääasiassa syömällä kalaa, siitäkin huolimatta että Itämeren kalojen sekä sedimentin halogenoitujen orgaanisten yhdisteiden pitoisuudet ovat maailmanlaajuisen käyttökiellon myötä laskeneet. Silakan dioksii- 60 70 80 TBT MPhT MBT DPhT DBT TPhT Kuva 5. Loviisan edustan pohjasedimentin eri syvyyksien organotinapitoisuudet kertovat käytön historiasta. Tuoreimmassa pintakerroksessa (0–2 cm) orgaanisen tinayhdisteen TBT:n pitoisuudet ovat pienentyneet. (Katso myös taulukko 1, s. 67) Tshernobylin ydinvoimalaonnettomuuden (vuonna 1986; 16-18 cm) 137Cs määrän lisääntymistä on käytetty apuna ajanarvioinnissa. Lähde: J. Mannio / SYKE nipitoisuudet ovat laskeneet (kuva 6); vuosina 2009–2010 Suomenlahdella silakan, lohen ja meritaimenen dioksiinipitoisuudet ja samankaltaisten PCB-yhdisteiden pitoisuudet olivat alhaisemmat kuin Pohjanlahdella. Aiempaa kuormitusta löytyy Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 69 Kuva: Esa Nikunen kuitenkin sedimentistä ja se on edelleen riski meren ekosysteemille. Polybromattujen ja perfluorattujen yhdisteiden määrät kaloissa olivat suhteellisen pieniä, mutta niiden merkitystä on vaikea arvioida, koska tietoa näiden aineiden esiintymisestä, kertymisestä, muuntumisesta ja vaikutuksista eliöissä on vasta vähän. Euroopan elintarviketurvallisuusvirasto EFSA kerää parhaillaan tällaista tietoa. Avomeren silakoiden kadmium- ja elohopeapitoisuudet ovat pysyneet matalalla vakiotasolla (kuva 7). Elohopeapitoisuudet ylittävät ihmisravinnon WHO05 TEQ, pg/g tuorepainoa kohden a) b) Kuva 6. Dioksiinipitoisuus a) alle 5-vuotiaissa ja b) yli 5-vuotiaissa silakoissa Suomen rannikolla vuosina 1978–2009. Lähde: Riikka Airaksinen / THL 40 30 20 10 1980 1990 2000 1980 2010 1990 2000 2010 Hanko a) mg/kg märkäpainoa kohden 0,08 Kuva 7. Nuorten silakoiden elohopeapitoisuuksien kehitys vuosina 1985–2009/10 a) läntisellä (Hangon edusta) ja b) itäisellä Suomenlahdella (Kotkan edusta). Kotkan edustan pitoisuustaso oli hieman muita alueita korkeampi. Lähde: Simo Salo / SYKE 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 2010 2008 2006 2004 2001 1999 1997 1995 1993 1991 1989 1987 0,00 1985 0,01 Kotka b) 0,08 mg/kg märkäpainoa kohden 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 70 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 2007 2009 2005 2003 2001 1999 1997 1995 1993 1991 1989 1987 1985 0,00 Silakka 1000 Hailuoto Vaasa Olkiluoto Seili Tvärminne Loviisa tavoitetaso 100 10 137 2014 2010 2006 2002 1998 1994 1990 1986 1 1982 Itämeri on yksi maailman radioaktiivisimmista merialueista: tärkein indikaattori on cesium (137Cs). Suurin osa (82 %) nykyisestä keinotekoisesta radioaktiivisuudesta on peräisin vuoden 1986 Tshernobylin ydinvoimalaonnettomuudesta. Laskeumaa kertyi eniten Selkämeren ja itäisen Suomenlahden alueille. Pieni osa (0,1 %) Itämeren keinotekoisesta radioaktiivisuudesta on peräisin alueen ydinlaitoksista: päästöt ovat entisestään pienentyneet ajanjaksolla 1990–2010. Tshernobylin onnettomuuden jälkeen Itämeren vesi on puhdistunut suhteellisen nopeasti: cesium on laskeutunut sedimentoituvan materiaalin mukana merenpohjaan. Suomenlahden ja Selkämeren sedimenttien 137Cs -pitoisuuksien lasku Tshernobylin onnettomuutta edeltäneelle tasolle kestää kuitenkin vielä useita vuosikymmeniä. Ympäristövaikutusten riski pienenee ajan myötä, kun cesium hautautuu sedimenttiin. Vaikutukset rajoittuvat sekä niihin eliöihin, joihin cesium rikastuu, että syvempiin sedimenttikerroksiin. Radioaktiiviset aineet rikastuvat tietyissä ravintoketjuissa. Korkeimmat pitoisuudet on mitattu petokaloissa: hauen pitoisuuksien lasku Tshernobylia edeltäneelle tasolle kestää vielä muutaman vuosikymmenen. Cs-pitoisuus (Bq/kg) Radioaktiivisuus 137 Cs -pitoisuudet silakassa Suomen rannikolla vuosina 1984– 2013. Silakan pitoisuudet ovat nyt noin kaksi kertaa suuremmat kuin tavoitetaso. Bq/m2 Selkämeri (EB 1) 60000 50000 40000 30000 20000 10000 2010 2005 2000 1995 1990 1985 0 1980 Cs:n kokonaismäärät (Bq/m2) Selkämeren sedimentissä (asema EB1) vuosina 1980–2013. Asemakartta on sivulla 91. 137 Bq/m2 Suomenlahti (LL 3a) 60000 50000 40000 30000 Riskien vähentämiskeinot 20000 Kemikaaleista aiheutuvia riskejä vähennetään kansallisella tasolla EU:n toimesta (taulukko 2) ja maailmanlaajuisesti. Ratkaisua haetaan tehostamalla lainsäädäntöä, taloudellisin keinoin, jakamalla lisää tietoa haitta-aineista ja vapaaehtoisilla toimilla. Vuonna 2007 tuli voimaan tilannetta 10000 2010 2005 2000 1995 1990 1980 0 1985 raja-arvon vain satunnaisesti isoissa petokaloissa. Sen sijaan petolintujen ja nisäkkäiden terveyden suojelemiseksi laskettu elohopean raja-arvo yleensä ylittyy; tästä poikkeuksena ovat vain alle 5-vuotiaat (nuoret) silakat. Nuoret silakat sisälsivät vuonna 2011 hyvin vähän polybromattuja yhdisteitä; myös torjunta-aineiden (HCB, HCH, DDT, PCB) pitoisuudet ovat olleet laskussa yli kahden vuosikymmenen ajan. PAH-yhdisteitä esiintyy sekä vedessä, sedimentissä että eliöstössä. Suurimmassa osassa Itämerta sedimentin PAH-pitoisuudet eivät aiheuta suoraa haittaa eliöstölle, sen sijaan joissakin satamissa ja laivaväylillä pitoisuudet ovat haitallisia. Myös pintasedimentin ja vanhojen kalojen PCBja DDT -pitoisuudet ovat vielä tasolla, jonka epäillään vaikuttavan myös kalaa syöviin nisäkkäisiin ja lintuihin. Cs:n kokonaismäärät (Bq/m2) Suomenlahden sedimentissä (asema LL3a) vuosina 1980–2013. Asemakartta on sivulla 91. 137 Lähde: Säteilyturvakeskus Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 71 Taulukko 2. Kansallisen vaarallisia kemikaaleja koskevan ohjelman (2013) käytännön keinoja, joilla haitallisten aineiden käyttöä tai vaikutuksia voidaan vähentää. Ennaltaehkäisevät toimet • Kemikaalin oikea valinta • Ympäristömerkittyjen tuotteiden systemaattinen käyttö • Haitallisen kemikaalin korvaaminen vähemmän haitallisella kemikaalilla tai toisentyyppisellä menetelmällä • Vuorovaikutuksen tehostaminen: viranomaiset – toiminnanharjoittajat – kuluttajat Korjaavat toimet • Pilaantuneiden maa-alueiden arviointi ja kunnostus* • Jäteveden puhdistustekniikkojen parantaminen (aktiivihiili, otsonointi) • Kemikaalivalvonnan viestinnän parantaminen: riskien tiedostaminen ja aineiden turvallinen käyttö • Likaisten ruoppausmassojen arviointi ja oikea sijoitus * Maaperää pilaavat toimialat: polttoaineiden jakelu, kaatopaikat, moottoriajoneuvojen huolto ja korjaus, teollisuus, varastointi, kaivostoiminta, ampumaradat, kemialliset pesulat, pintakäsittelylaitokset selkeyttävä REACH-asetus, joka korvasi noin 40 aiempaa säädöstä. CLP-asetus puolestaan selvensi muun muassa kemikaalien vaarallisuusluokituksia; se tulee jatkossa korvaamaan nykyisen aine- ja seosdirektiivin. Kasvinsuojeluaineiden ja biosidien ennakkohyväksyntämenettely on erittäin kattava, mikä rajoittaa niiden käyttöä EU-alueella. Kansallisen vaarallisia kemikaaleja koskevan ohjelman tavoitteena on kemikaalien aiheutta- mien merkittävien terveys- ja ympäristöhaittojen eliminoiminen vuoteen 2021 mennessä; kemikaalin ja tuotteen vaikutukset huomioidaan koko niiden elinkaaren ajalta. Vuonna 2012 tarkistettu ohjelma sisältää 31 priorisoitua toimenpidesuositusta, joista 12 on uusia. Esiin nostetaan muun muassa hormonitoimintaa häiritsevät aineet, nanomateriaalit ja kemikaalien yhteisvaikutukset, joihin liittyviä riskejä olisi pyrittävä hallitsemaan entistä paremmin. Avomeren tilanarvio vuosina 2003–2007 Itämeren suojelukomission uusimman kokonaisvaltaisen tilanarvion mukaan suurin osa Itämerestä on jonkinasteisesti haitallisten aineiden saastuttamaa. Haitallisten aineiden indikaattorien kehitystyö on vielä kesken eikä Itämerelle tässä viimeisimmässä arviossa ollut käytössä yhteisesti hyväksyttyjä haitallisten aineiden arviointikriteerejä, joten arvio ei ole yhtä luotettava kuin rehevöitymisen osalta. Rehevöitymisen arvioinnista kerrotaan tarkemmin luvussa 2. Mitta-asteikko: vihreästä – punaiseen = puhtaasta – haitallisten aineiden voimakkaasti saastuttamaan. Lähde: HELCOM 2010a. 72 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Valuma-alueen ikävä erikoisuus: happamat sulfaattimaat Noin 70 % Itämeren valuma-alueen happamista sulfaattimaista sijaitsee Pohjanmaalla; nämä muinaisen Litorina-meren pohjakerrostumat ovat nykyisin usein viljelyskäytössä tai soiden pohjalla turpeen alla. Maankohoamisen ja ihmistoiminnan, kuten soiden kuivatuksen, seurauksena hapanta vettä ja siihen liuenneita haitallisia metalleja (kadmiumia, sinkkiä, alumiinia) päätyy vesistöihin. Sulfaattimailta tuleva valunta happamoittaa jopa sisäsaariston vesiä. Huuhtouman määrä riippuu paljon säätilasta: jos pitkää sateetonta kautta seuraa voimakas sadejakso, laskee veden pH-arvo hyvin alhaiseksi, jolloin happo- ja metallikuormitus vesistöihin ja mereen kasvaa merkittävästi. Kuormituksen on arvioitu heikentäneen Suomen länsirannikolla voimakkaasti monia paikallisesti ja alueellisesti tärkeitä kalakantoja: myrkyllisyys häiritsee vaelluskalojen lisääntymistä ja aiheuttaa kalakuolemia. Peltojen kuivauksesta syntyviä haittoja voidaan vähentää säätösalaojituksella; turvetuotannon sekä metsätalouden haittoja voidaan puolestaan vähentää uusilla kuivatusmenetelmillä. Menetelmien kalleus hidastaa kuitenkin niiden käyttöönottoa ja tämä ongelma tulisikin huomioida myös ympäristötukijärjestelmissä. Etenkin Pohjanmaalla vesien hyvän tilan saavuttaminen edellyttää myös happamien sulfaattimaiden aiheuttamien haittojen vähentämistä. Happamien sulfaattimaiden haittojen vähentäminen edellyttää niiden tarkan sijainnin kartoittamista ja huuhtoumariskin arviointia. Lähde: Geologian tutkimuskeskus www.gtk.fi >tutkimus>tutkimusohjelmat> yhdyskuntarakentaminen>sulfaattimaat (19.1.2015) Nykyisellään yhdyskuntajätevesipuhdistamot poistavat lähinnä ravinteita ja kiintoainetta, mutta vain osan haitta-aineista. Yhdyskuntajätevedenpuhdistamot vastaanottavat kuitenkin teollisuuden ja kotitalouksien lisäksi yritysten, sairaaloiden ja kaatopaikkojen jätevesiä sekä kaupunkihulevesiä. Puhdistamoiden nykyinen teknologia ei kykene tehokkaasti poistamaan esimerkiksi perfluorattuja yhdisteitä, lääkeaineita, nanopartikkeleita tai mikromuoveja. Tämä johtaa näiden aineiden pitoisuuksien kasvuun käsiteltyjen jätevesien purkupaikoilla: vesistöissä ja meressä. Itämeren tilan kannalta on olennaista panostaa haitallisten aineiden poistoon erityisesti rannikolla. VPD:n ja MSD:n toimenpideohjelmat sisältävät myös toimia vaarallisten aineiden päästöjen ja vaikutusten vähentämiseksi. Haitallisia aineita joutuu mereen ihmistoiminnan päästöistä, mutta niitä syntyy meressä myös luonnostaan: levämyrkyistä kerrotaan luvussa 10, rikkivedystä luvussa 12. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 73 Lä h t eet Airaksinen, R., Hallikainen, A., Rantakokko, P., Ruokojärvi, P., Vuorinen, P. J., Parmanne, R., Verta, M., Mannio, J. & Kiviranta, H. 2014. Time trends and congener profiles of PCDD/Fs, PCBs, and PBDEs in Baltic herring off the coast of Finland during 1978–2009. Chemosphere 114: 165–171. Airaksinen, R., Rantakokko, P., Turunen, A. W., Vartiainen, T., Vuorinen, P. J., Lappalainen, A., Vihervuori, A., Mannio, J. & Hallikainen, A. 2010. Organotin intake through fish consumption in Finland. Environ. Res. 110 (6): 544-547. CLP-asetus. Euroopan parlamentin ja neuvoston asetus (EY) N:o 1272/2008 aineiden ja seosten luokituksesta, merkinnöistä ja pakkaamisesta. Euroopan unionin virallinen lehti L 353, 31.12.2008, s. 1–1355. Edén, P., Auri, J., Boman, A. & Rankonen, E. 2014. Happamien sulfaattimaiden kartoitus (1:250 000) ja ominaisuudet. Teoksessa: Suomela, R. (toim.). Happamat sulfaattimaat ja niistä aiheutuvan vesistökuormituksen hillitseminen Siikaja Pyhäjoen valuma-alueella. MTT Raportti 132: 12–36. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-487-516-5 Hallikainen, A., Airaksinen, R., Rantakokko, P., Koponen, J., Mannio, J., Vuorinen, P. J., Jääskeläinen, T. & Kiviranta, H. 2011. Itämeren kalan ja muun kotimaisen kalan ympäristömyrkyt: PCDD/F-, PCB-, PBDE-, PFC- ja OT-yhdisteet. Eviran tutkimuksia 2/2011. http://hdl.handle. net/10138/44653 Hallikainen, A., Airaksinen, R., Rantakokko, P., Vuorinen, P. J., Mannio, J., Lappalainen, A., Vihervuori, A. & Vartiainen, T. 2008. Orgaanisten tinayhdisteiden pitoisuudet Itämeren kalassa ja kotimaisessa järvikalassa. Eviran tutkimuksia 6/2008. http://hdl.handle.net/10138/16003 HELCOM 2010a. Ecosystem Health of the Baltic Sea 2003– 2007: HELCOM Initial Holistic Assessment. Balt. Sea Environ. Proc. No. 122. http://helcom.fi/Lists/Publications/ BSEP122.pdf HELCOM 2010. Hazardous substances in the Baltic Sea – An integrated thematic assessment of hazardous substances in the Baltic Sea. Balt. Sea Environ. Proc. No. 120B. http:// helcom.fi/Lists/Publications/BSEP120B.pdf Itämeren suojelukomissio – www.helcom.fi Jalkanen, P., Pyy, O., Pahkala, O., Poutanen, E.-L., Kohonen, T., Pajukallio, A.-M., Nikunen, E., Malm, J., Kultamaa, A., Saviranta, L., Åkerla, H., Helminen, H., Holm, K., Mannio, J., Mehtonen, J., Nikulainen, V., Verta, M. & Vartiainen T. 2007. Orgaaniset tinayhdisteet Suomen vesialueilla. Ympäristöministeriön työryhmän mietintö. Ympäristöministeriön raportteja 11/2007. http://hdl.handle.net/10138/41416 Kankaanpää, H. T., Laurén, M. A., Saares, R. J., Heitto, L. V. & Suursaar, Ü. K. 1996. Distribution of halogenated organic material in sediments from anthropogenic and natural sources in the Gulf of Finland catchment area. Environ. Sci. Technol. 31(1): 96–104. Kansallinen vaarallisia kemikaaleja koskeva ohjelma. 2006. Suomen ympäristö 49/2006. http://hdl.handle. net/10138/38794 74 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kansallinen vaarallisia kemikaaleja koskeva ohjelma: väliarviointi ja tarkistus 2012. 2013. Suomen ympäristö 2/2013. http://hdl.handle.net/10138/41086 Koponen, J., Airaksinen, R., Hallikainen, A., Vuorinen, P. J., Mannio, J. & Kiviranta, H. 2014. Perfluoroalkyl acids in va¬rious edible Baltic, freshwater, and farmed fish in Finland. Chemosphere 2014 (Painossa). Munne, P., Verta, M. & Mehtonen, J. 2013. Itämeren suojeluohjelmaan kuuluvien haitallisten aineiden päästöt Suomessa. Ympäristö ja Terveys -lehti 4/2013: 20-25. Nakari, T., Schultz, E., Munne, P., Sainio, P. & Perkola, N. 2012. Haitallisten aineiden pitoisuudet puhdistetuissa jätevesissä ja jätevesien ekotoksisuus. Suomen ympä¬ristökeskuksen raportteja 7/2012. http://hdl.handle. net/10138/39726 Pikkarainen, A. 2008. Organic contaminants – occurrence and biological effects in the Baltic Sea. Dissertation. University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Chemistry. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-4608-7 REACH-asetus. Euroopan parlamentin ja neuvoston asetus N:o (EY) N:o 1907/2006 kemikaalien rekisteröinnistä, arvioinnista, lupamenettelyistä ja rajoituksista (REACH). Euroopan unionin virallinen lehti L 396, 30.12.2006, s. 1-849. Rousi, H. & Kankaanpää, H. (toim.). 2012. Itämerellä tapahtuvien öljyvahinkojen ekologiset seuraukset: Suomen kansallinen toimintasuunnitelma. Ympäristöhallinnon ohjeita 6/2012. http://hdl.handle.net/10138/41548 Suomen merenhoitosuunnitelman valmisteluun kuuluva meriympäristön nykytilan arvio. 2012. D. Ihmistoiminnan aiheuttamat paineet - osa 1. Ympäristöministeriö. http:// www.ymparisto.fi/fi-FI/Meri/Merensuojelu_ja_hoito/ Merenhoidon_suunnittelu_ja_yhteistyo Vesipuitedirektiivin mukainen vesiympäristölle vaarallisten ja haitallisten aineiden kuormitusinventaario - Kansallinen yhteenvetoraportti. 2013. http://www.ymparisto.fi/fi-FI/ Vesi/Vesiensuojelu/Vesienhoidon_suunnittelu_ja_yhteistyo/Suunnitteluopas/Vesipuitedirektiivin_mukainen_vesiympari(29371) Vesterbacka, P. (toim.). 2014. Ympäristön säteilyvalvonta Suomessa. Vuosiraportti 2013. STUK-B174. http://www. stuk.fi/julkaisut_maaraykset/tiivistelmat/b_sarja/fi_FI/ stuk-b174/ Vieno, N. 2007. Occurrence of pharmaceuticals in Finnish sewage treatment plants, surface waters, and their elimination in drinking water treatment processes. PhD. Thesis. Tampere University of Technology. http://dspace.cc.tut. fi/dpub/handle/123456789/20 Äystö, L., Mehtonen, J. & Kalevi, K. 2014. Kartoitus lääkeaineista yhdyskuntajätevedessä ja pintavedessä. Suomen ympäristökeskus. http://www.ymparisto.fi/fi-FI/Kulutus_ja_tuotanto/Kemikaalien_ymparistoriskit Kuva: Eija Rantajärvi 8.2 Meren eliöstön terveys Kari K. Lehtonen SYKE Kuva: Eija Rantajärvi Itämeri puhdistuu hitaasti sinne aikoinaan lähes huoletta lasketuista myrkyistä. Hankalimmat haitalliset yhdisteet hajoavat hyvin hitaasti ja kiertävät ekosysteemissä pitkään, vaarantaen meren eliöstön ja myös ihmisen terveyden. Merenpohjan sedimentteihin aiemmin kertyneiden kemikaalien ohella mereen kulkeutuu jatkuvasti myös uusia haittaaineita ja tietoa niiden vaikutuksista Itämeren ekosysteemiin tarvitaan lisää. Itämeren lähes kontrolloimaton pilaaminen haitallisilla aineilla on saatu pääosin kuriin viime vuosikymmeninä. PCB- ja DDT-yhdisteiden pitoisuuksien lasku näkyy merikotkien pesinnän ja hylkeiden terveydentilan parantumisena. Teknologiayhteiskunnan huima kehitys ja talouden globalisaatio ovat kuitenkin voimistaneet ympäristöpaineita ja tuoneet mukanaan uusia; tämä pätee myös haitallisiin kemikaaleihin. Huonekalujen ja elektroniikkalaitteiden sisältämät palonestokemikaalit tekevät asunnosta paloturvallisemman, ja ulkovaatteiden pinnoitemateriaalit pitävät meidät kuivina sateessa. Muovituotteiden monikäyttöisyys on niihin lisättyjen kemikaalien ansiota. Aurinkosuoja- ja ihonkuorintavoiteita sekä hammastahnaa löytyy joka kotitaloudesta, puhumattakaan lääkkeistä. Yhä lisääntyvän käytön vuoksi ”uusia” kemikaaleja päätyy yhä enemmän luontoon. Monet niistä läpäisevät jäteveden puhdistusprosessit ja hajoavat erittäin hitaasti. Useiden arjessa auttavien kemikaalien ympäristövaikutukset tunnetaan huonosti, mutta monet on jo todettu erittäin haitallisiksi eliöiden, myös ihmisen, terveydelle. Kuluttajakemikaalit ovat hyvä esimerkki siitä, miten ympäristön pilaantumista voitaisiin merkittävällä tavalla vähentää yksittäisten valintojen kautta. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 75 Meren ihmisperäisten kemikaalien kirjo Itämeren vedestä, sedimenteistä ja eliöstöstä löytyvä ihmisperäisten yhdisteiden kirjo on suurempi kuin koskaan ennen; meriympäristöstä löytyvien yhdisteiden määrä kasvaa myös jatkuvasti (HELCOM 2010). Osa aineista hajoaa hitaasti ja kertyy eliöstöön (ns. POP-yhdisteet; engl. persistent organic pollutants). POP-yhdisteitä ovat esimerkiksi bromatut palonestoaineet, kuten PBDE ja HBCDD, sekä pintakäsittelyssä käytetyt perfluoratut yhdisteet, kuten PFOS ja PFOA, joiden on todettu häiritsevän muun muassa eliöiden lisääntymistä ja immuunipuolustusta. Myös aineenvaihdunnassa hajoavat kemikaalit voivat olla haitallisia; hormonit ja lääkeaineet ehtivät ennen poistumistaan vaikuttaa solujen toimintaan ja sitä kautta eliöiden elintoimintoihin. Tällaisten kemikaalien jäljittäminen on usein vaikeaa, koska niiden kudosjäämäpitoisuudet ovat hyvin pieniä. Monet ympäristölle haitalliset aineet, kuten PBDE ja PFOS, ovat olleet käytössä vasta muutamien vuosikymmenien ajan, mutta tällä hetkellä niitä löytyy maapallon joka kolkasta, myös Itämerestä. Kuvat: Raisa Turja Sinisimpukka Mytilus trossulus Piirros © Juha Flinkman Useiden kemikaalien ympäristölle haitalliset ominaisuudet ovat johtaneet niiden käytön rajoituksiin tai täyskieltoon (taulukko 1, s. 67). Myös esimerkiksi likaantuneiden alueiden ja jäteveden puhdistusmenetelmät ovat kehittyneet merkittävästi. Laivojen pohjamaaleissa käytetyn orgaanisen tinayhdisteen TBT:n käyttö on maailmanlaajuisesti kielletty, mutta se kiertää metaboliitteineen (DBT, MBT) vielä pitkään ravintoverkossa (kuva 5, s. 69). TBT ja monet lääkeaineet kulkevat myös useimpien jätevedenpuhdistamoiden läpi muuntumattomina. TBT on erittäin voimakas androgeeni, joka aiheuttaa esimerkiksi naaraspuolisissa kotiloissa koiraiden sukupuolielinten muodostumisen (ns. imposex-ilmiö), josta seuraa naaraiden toiminnallinen sterilisaatio; pahimmillaan kokonaiset kotilopopulaatiot ovat hävinneet TBT:n saastuttamilta alueilta kirjaimellisesti sukupuuttoon. Kuva 8. Sinisimpukat Mytilus spp. ovat tehokkaita bioindikaattoreita. Sinisimpukat ankkuroidaan häkeissä tutkimusalueille halutuksi ajaksi, jonka jälkeen tutkitaan niiden haitta-ainekertymiä ja biologisia vasteita (biomarkkereita). Sinisimpukkayhteisöistä kerrotaan luvussa 13. 76 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Ekosysteemitaso Eliötaso Vasteen yhdistäminen tiettyyn kemikaaliin vaikeutuu Vasteaika ja vaikutuksen merkitys kasvaa Muutoksia ekosysteemitasolla voidaan välttää havainnoimalla vaikutuksia biomarkkereiden avulla jo eliötasolla Ekosysteemi Eliöyhteisö Populaatio Koko eliö Fysiologia Molekyyli/biokemiallinen muutos YMPÄRISTÖKEMIKAALI Lähde: Walker ym. 2001, kuvaa muokattu Biomarkkerit kertovat ympäristökemikaalien tai muiden stressitekijöiden aiheuttamista muutoksista tai vaurioista eliöissä. Ne ovat varhaisia varoitusmerkkejä, joiden avulla voidaan nopeasti havaita ympäristövaikutuksia ennen kuin ne ovat näkyvissä ekosysteemin korkeammilla tasoilla. Jos havaitaan aikaisia vaurioita, voidaan oikein valituilla toimenpiteillä estää vakavampia muutoksia ekosysteemin rakenteessa ja toiminnassa. Yhdysvaikutusten arvaamattomuus Lääkeaineiden vaikutukset luonnonpopulaatioihin saattavat olla lähes mitä tahansa riippuen yhdisteestä. Ehkäisypillereissä yleisesti käytetyn etinyyliestradiolin (EE2) on todettu häiritsevän hietatokkokoiraiden (Pomatoschistus minutus) lisääntymiskäyttäytymistä ympäristössä mitattavissa pitoisuuksissa (4 ng/l, Saaristo ym. 2009), mikä johtaa mahdollisesti pienentyneeseen poikueko- koon. Eliöiden endokriinijärjestelmään vaikuttavat hormonihäiritsijät ovatkin viime aikoina olleet erityisen tarkkailun kohteena. Lisääntymismyrkyllisyyden lisäksi monet muut vaikutusmekanismit ovat ekosysteemin kannalta myös tärkeitä ja eri kemikaaleilla niitä on tavallisesti useita. Ympäristöön joutuneet ihmisperäiset yhdisteet vaikuttavat eliöihin yhdessä luonnon omien kemikaalien kanssa, ja niiden yhdysvaikutuksista tiedetään toistaiseksi varsin niukasti. Eliöt ja ekosystee- Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 77 mit eivät koskaan altistu vain yhdelle haitalliselle aineelle vaan useiden kymmenien, satojen tai jopa tuhansien eri kemikaalien seokselle. Yksittäisen aineen ympäristöpitoisuus voi jäädä reilusti alle haitalliseksi arvioidun rajan, mutta yhdisteiden yhteisvaikutusta on erittäin vaikea ennustaa – ja se voi olla yllättävä. Yhteisaltistumisen kokonaisriski voi olla suurempi tai pienempi kuin yksittäisten aineiden. Tästä syystä ympäristöseurannoissa tarvitaankin perinteisten kemikaalien pitoisuusmittausten rinnalla suoria vaikutusmittareita, jotka ilmentävät myös mahdollisia yhdysvaikutuksia. Näitä ovat esimerkiksi lääketieteestä peräisin olevat hermo-, perimä- ja lisääntymismyrkyllisyyden biomarkkerit, joita voidaan mitata lähes mistä tahansa eliöstä. Vaikutusten seurantaa kehitettävä Biomarkkerit ovat varhaisen altistumisen hälytysmittareita ja siksi niiden käyttö puoltaa paikkaansa Itämeren haitallisten aineiden seurannassa. Itämeressä biomarkkerimittauksia on tehty monista kalalajeista (ahven, kampela, turska, silakka ja kivinilkka) sekä paikallaan pysyvistä selkärangattomista kuten sinisimpukasta (kuvat 8, s. 76 ja 9, s. 79). Biomarkkerimenetelmiä on suositeltu otettavaksi mukaan Itämeren seurantaohjelmiin, joista ne tällä hetkellä laajalti puuttuvat (Lehtonen ym. 2006, 2014). *Lysosomikalvon stabiilisuus (LMS) on solun terveyden biomarkkeri Sinisimpukan ruuansulatusrauhasesta leikataan kudosnäyte kryostaatilla. Lysosomit ovat muutaman mikrometrin mittaisia solunsisäisiä organelleja, jotka sisältävät entsyymejä ja varastoivat esimerkiksi raskasmetalleja ja monia orgaanisia haitta-aineita. Solun altistuessa haitallisille aineille sen fysiologia muuttuu, ja lysosomia koossapitävä kalvo muuttuu läpäisevämmäksi. LMS-menetelmässä eliöstä otetuille soluille (esimerkiksi verisolut) annetaan väriainetta, joka kertyy nopeasti lysosomeihin. Kalvon terveys eli stabiilisuus ratkaisee, miten nopeasti aine alkaa vuotaa ulos lysosomeista. Vuoto havaitaan soluliman värjäytymisenä; mitä lyhyemmän ajan kalvo pidättää väriainetta, sitä huonokuntoisempi eliö. LMS on erinomainen yleisen terveydentilan biomarkkeri, sillä se kytkeytyy myös moniin muihin haitallisten aineiden vaikutuksiin sekä sairauksien syntyyn. LMS on mitattavissa lähes kaikista eliöistä, esimerkiksi ympäristöseurannoissa käytettävistä Itämeren kaloista, simpukoista ja äyriäisistä. Kuvat: Raisa Turja Sinisimpukan ruuansulatusrauhasen solujen solulima värjäytyy violetiksi väriaineen vuotaessa ulos lysosomeista (400-kertainen suurennos). 78 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva: Eija Rantajärvi 140 NRR min 120 a a a 100 80 60 b 40 20 0 C1 C2 C3 C4 Kuva 9. Lysosomikalvon stabiilisuuden (LMS) havaittiin NRR –testissä (Neutral Red retention -testi) laskeneen niillä simpukoilla, joiden häkki sijaitsi lähinnä Porvoon öljyterminaalia (C4). Lähde: Turja ym. 2012. Lä h t eet HELCOM 2010. Hazardous substances in the Baltic Sea – An integrated thematic assessment of hazardous substances in the Baltic Sea. Balt. Sea Environ. Proc. No. 120B. http:// helcom.fi/Lists/Publications/BSEP120B.pdf Itämeren suojelukomissio – www.helcom.fi Lehtonen, K. K., Schiedek, D., Köhler, A., Lang, T., Vuorinen, P. J., Förlin, L., Baršiene, J., Pempkowiak, J. & Gercken, J. 2006. The BEEP project in the Baltic Sea: overview of results and outline for a regional biological effects monitoring strategy. Mar. Pollut. Bull. 53: 523–537. Lehtonen, K. K., Sundelin, B., Lang, T. & Strand, J. 2014. Development of tools for integrated monitoring of hazardous substances and ecosystem health assessment in the Baltic Sea. Ambio 43: 69–81. Saaristo, M., Craft, J. A., Lehtonen, K. K. & Lindström, K. 2009. Sand goby (Pomatoschistus minutus) males exposed to an endocrine disrupting chemical fail in nest and mate competition. Horm. Behav. 56(3): 315–321. Turja, R., Soirinsuo, A., Budzinski, H., Devier, M. H. & Lehtonen, K. K. 2013. Biomarker responses and accumulation of hazardous substances in mussels (Mytilus trossulus) transplanted along a pollution gradient close to an oil terminal in the Gulf of Finland (Baltic Sea). Comp. Biochem. Physiol. C-Toxicol. Pharmacol. 157: 80–92. Walker, C. H., Sibly, R., Hopkin, S. P. & Peakall, D. 2001. Principles of Ecotoxicology. 2nd edition. CRC Press. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 79 9 Meren rehevöityminen rakentuu ravinteille Mika Raateoja, Pirkko Kauppila, Heikki Pitkänen, Seppo Knuuttila ja Jouni Lehtoranta SYKE Rehevöitymisen perussyy on veden ravinnemäärien kasvu. Itämeren rehevöityminen on seurausta liiallisesta ravinnekuormituksesta suhteessa meren pieneen vesitilavuuteen ja rajoitettuun vedenvaihtoon Pohjanmeren kanssa. Lisäksi suolaisuuskerrostuneisuus vaikeuttaa vesipatsaan sekoittumista, mikä heikentää pohjan happioloja ja lisää Itämeren herkkyyttä rehevöityä. Ravinnekuormitus johtuu pääasiassa valuma-alueen ihmistoiminnasta. Vaikka vesiensuojelutoimet ovat vähentäneet voimakkaasti ravinnekuormitusta kahtena viime vuosikymmenenä, ei meren tila ole merkittävästi parantunut. Osasyynä meren huonoon tilaan on aiemman kuormituksen syviin vesikerroksiin ja pohjille kerryttämä ravinnevarasto, joka voi ylläpitää merialueiden rehevyyttä. Kuvat: Eija Rantajärvi Veden typpi- ja fosforipitoisuus kuvaa rehevöitymiskehitystä, koska näiden ravinteiden saatavuus määrää meren tuottavuuden. Tuottavuudella tarkoitetaan perustuottajien eli levien (kasviplankton, päällyslevät, makrolevät) ja vesikasvien kasvua. Levien koko vaihtelee pienistä yksisoluisista kasviplanktonlajeista aina suuriin makroleviin, kuten rakkolevään. Laajalti käytetty muuttuja kuvaamaan meren pitkän ajan rehevöitymiskehitystä on talven ravinnepitoisuus veden pintakerroksessa (kuva 1). Tällöin vesimassa on sekoittunutta ja ravinteita kuluttavaa kasviplanktonia on vedessä vähän: ravinnepitoisuudet ovat korkeimmillaan. Kasviplanktonista kerrotaan tarkemmin luvussa 10. 80 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Fosfaattifosfori Nitraattityppi 2014 Fosfaattifosfori 2014 Nitraattityppi 2015 2015 Kuva 1. Avomeren seuranta-asemien näytteisiin perustuvat ravinnepitoisuudet pintakerroksessa Itämeren pohjoisosassa: vasemmalla fosfaattifosfori ja oikealla nitraattityppi (µmol litrassa) talvella 2014 (yllä) ja talvella 2015 (alla). Pitoisuudet on arvioitu alueille, joiden keskisyvyys on yli 15 metriä. Lähde: Jan-Erik Bruun /SYKE Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 81 Perämeri (BO3) 160 Suomenlahti (LL7) Selkämeri (SR5) Typen ja fosforin moolisuhde 140 120 100 80 Kuva 2. Typen ja fosforin liuenneiden epäorgaanisten ravinnejakeiden moolisuhde Suomen avomerialueiden pintakerroksessa vuosina 1975–2014; viiva kuvaa pitkän ajan muutosta. Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Mika Raateoja / SYKE. 60 40 20 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Tärkeimpien ravinteiden olomuodot ja suhteet Typpi ja fosfori ovat meren perustuottajien kasvua sääteleviä kasvinravinteita. Ne esiintyvät vedessä useassa muodossa: i) liuenneina sekä orgaanisina että epäorgaanisina yhdisteinä ja ii) sitoutuneena orgaanisiin ja epäorgaanisiin hiukkasiin. Epäorgaaniset ravinnejakeet ovat suoraan levien käytettävissä: typellä ammoniakki (NH3), nitriitti (NO2) ja nitraatti (NO3) sekä fosforilla fosfaatti (PO4). Itämeren typen kokonaismäärästä suuri osa on liuenneina eloperäisinä yhdisteinä, joiden käyttökelpoisuutta leville ei tarkkaan tunneta. Sen sijaan Itämeren fosforin kokonaismäärästä suurin osa on epäorgaanista fosfaattia, joka on suoraan levien käytettävissä. Ravinnemäärien ohella myös ravinnesuhteet säätelevät perustuottajien kasvua; kasviplankton vastaa ulapan perustuotannosta. Jos jonkin välttämättömän ravinteen saanti ehtyy, kasviplanktonin kasvu estyy. Ensimmäisenä loppuvaa ravinnetta kutsutaan kasvua rajoittavaksi ravinteeksi eli minimiravinteeksi. Minimiravinteen voi tunnistaa typen ja fosforin suhteesta. Kasviplankton käyttää kasvuunsa liukoista epäorgaanista typpeä ja fosforia moolisuhteessa 15–20 (Geider ja La Roche 2002). Näitä arvoja merkittävästi suurempi suhde ilmentää fosforirajoitteisuutta ja pienempi suhde typpirajoitteisuutta. Valtameret ovat typpirajoitteisia ja sisävedet fosforirajoitteisia. Itämeren murtovedessä minimiravinne vaihtelee typestä fosforiin; Perämeri on voimakkaasti fosforirajoitteinen, Selkämeri vaihtelee heikosta typpirajoitteisuudesta yhteisrajoittei- suuteen ja Suomenlahti on typpirajoitteinen (Tamminen ja Andersen 2007) (kuva 2). Pohjanlahden avomerialueet: Perämerellä, suo- ja metsävaltaiselta valuma-alueelta tulevien suurten jokivirtaamien vaikutus on merkittävämpi kuin muilla merialueilla; perustuotantoa rajoittaa järvien tapaan fosfori (moolisuhde yli 100). Avoin Selkämeri on vaihettumisvyöhykettä (moolisuhde 15– 20). Selkämeren pohjoisosassa sekä typpi että fosfori voivat rajoittaa levien kasvua, kun taas eteläosa on typpirajoitteista. Suomenlahden avomerialue: Suomenlahdella perustuotantoa rajoittaa typpi (moolisuhde alle 15). Typpeä sitovat sinilevät1 voivat hyvin runsaina esiintyessään heikentää ajoittain ja paikallisesti typpirajoitteisuutta, kun niiden sitomaa typpeä vapautuu pintakerroksen ravinnekierrossa muidenkin levien käyttöön (Ohlendieck ym. 2007) . Rannikkoalueet: Maalta tulevan typpipainotteisen kuormituksen vuoksi fosfori vaikuttaa rannikkovesien perustuotantoon enemmän kuin vastaavilla ulappa-alueilla. Esimerkiksi Saaristomeren ulko- ja välisaaristossa minimiravinne on yleensä typpi, sen sijaan jokisuiden läheisillä rannikkoalueilla perustuotantoa rajoittaa yleensä fosfori, koska jokivedessä on perustuotannon kannalta huomattavasti ylimäärin typpeä suhteessa fosforiin. 1 Sinilevät eli syanobakteerit ovat rakenteeltaan bakteereita, mutta ekologialtaan levien kaltaisia ja ne yhteyttävät. Niistä osa poikkeaa ravinnetarpeiltaan muista levistä, sillä ne pystyvät sitomaan myös ilmakehästä veteen liuennutta molekulaarista typpeä. Typpeä sitovien sinilevien kasvu jatkuu, vaikka muu liukoinen epäorgaaninen typpi loppuisi veden pintakerroksesta, mutta fosforia on vielä jäljellä. 82 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Ravinnemäärien pitkän ajan muutokset Nitraattityppi (mikromoolia litrassa) Fosfaattifosfori (mikromoolia litrassa) Itämeren ravinnekuormitus on kasvanut merkittävästi esiteollisesta ajasta 1980-luvun lopulle (Larsson ym. 1985); suurin muutos ravinnepitoisuuksissa tapahtui 1960–1980-luvuilla. Suomen avomerialueiden fosfaattifosforin taso on pysynyt suurin piirtein muuttumattomana 1970-luvun loppupuolelta 2010-luvun alkupuolelle Perämerellä ja Selkämerellä. Sen sijaan Suomenlahdella fosfaattifosforin pitoisuus heilahtelee voimakkaasti ja siksi lievästi nouseva pitkäaikaistrendi ei ole selkeä. Suomen avomerialueilla nitraattitypen pitoisuustaso nousi 1970- ja 1980-luvuilla, jonka jälkeen nousu on pääosin pysähtynyt, lukuun ottamatta Suomenlahtea, jossa nitraattitypen pitoisuustaso alkoi uudelleen nousta 2000-luvulla. Suomen merialueiden ravinnetasot poikkeavat paljon toisistaan. Mereen päätyvä kuormitus vaih- telee valuma-alueittain ja merialueiden erityispiirteet, erityisesti yhteys Itämeren pääaltaaseen, säätelevät veden ravinnemääriä. Voimakkaasti suolaisuuden suhteen kerrostuvat merialueet, kuten Suomenlahti, ovat alttiita happiongelmille. Hapen väheneminen pohjanläheisestä vedestä edistää sedimenttiin sitoutuneen fosforin vapautumista veteen (ks. tietoruutu s. 87). Itämeren merialueiden ominaispiirteistä kerrotaan tarkemmin luvussa 6. Pohjanlahden fosfaattifosforipitoisuus on Suomenlahtea selvästi alhaisempi (kuvat 1 ja 3), koska Pohjanlahteen virtaa vain vähän vettä Itämeren pääaltaan syvistä vesikerroksista, jotka sisältävät paljon fosforia. Perämeren matalaa fosforipitoisuutta selittää myös se, että sen hapellinen pohjasedimentti pidättää tehokkaasti fosforia. Koska fosfori rajoittaa Perämeren perustuotantoa, jää veteen ylimäärin valuma-alueelta peräisin olevaa nitraattityppeä ja alueen typpipitoisuudet ovat lähes Suomenlahden tasolla (kuvat 1 ja 3). Selkämeren nitraattityppipitoisuus on selvästi matalampi, 1 Perämeri (BO3) Suomenlahti (LL7) Selkämeri (SR5) 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 14 Kuva 3. Avomeren fosfaattifosforin (ylhäällä) ja nitraattitypen (alhaalla) talviaikaiset pitoisuudet (μmol/l) pintakerroksessa Perämerellä, Selkämerellä ja Suomenlahdella 1975–2014. Viiva kuvaa havaintojen pitkäaikaista muutosta. Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Mika Raateoja / SYKE 12 10 8 6 4 2 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 83 koska Perämereltä virtaava vesi sekoittuu siellä Itämeren pääaltaalta virtaavaan veteen, jossa typpeä on huomattavasti vähemmän. Suomenlahden fosfaattifosforin pitoisuus on korkea pääasiassa kolmesta syystä: i) varsinaisen Itämeren runsasravinteinen syvävesi virtaa Suomenlahdelle esteittä, ii) fosforia vapautuu pohjasedimentistä veteen hapettomilla pohja-alueilla ja iii) Suomenlahti on viime vuosiin saakka ollut fosforin osalta kuormitetuin Itämeren osa, kun huomioidaan sen vesitilavuus ja pinta-ala. Itämereen tulevasta kuormituksesta kerrotaan tarkemmin luvussa 7. Avomeren tilanarviot vuosina 2007–2011 Suomen avomerialueista vain Perämeri ja Merenkurkku olivat talven pintaveden fosfaattifosforin osalta hyvässä tilassa vuosina 2007–2011 (Pyhälä ym. 2014a). Mikään Suomen avomerialueista ei ollut talven pintaveden epäorgaanisen typen osalta hyvässä tilassa vuosina 2007–2011 (Pyhälä ym. 2014b). Indikaattoreista ja hyvän meriympäristön tavoitetilasta yleensä kerrotaan tarkemmin luvussa 2. Pohjanlahti: Perämeri Perämeren ravinteiden määrää säätelee pitkälti suurten jokien mukana laajalta valuma-alueelta tuleva kuormitus. Merkittävä osa jokien tuomista ravinteista on luonnonhuuhtoumaa, joka on ihmistoiminnasta riippumatonta. Lisäksi maa- ja metsätalous sekä turvetuotanto kuormittavat Perämerta. Rannikon yhdyskuntien ja teollisuuden kuormituksen vaikutukset rajoittuvat rannikkovesiin päästölähteiden läheisyyteen. Fosfori Perämeren ulapalla (asema BO3) fosfaattifosforin pitoisuustaso on ollut 1990-luvulta lähtien niin alhainen, että se on ajoittain alittanut fosfaattimäärityksen analyysitarkkuuden alarajan (0,05-0,10 µmol/l). Hailuodon rannikkoalueella Oulun edustalla pitoisuustaso on pysynyt suunnilleen samana koko seurantajakson, ollen kuitenkin selvästi ulappa-aluetta korkeampi (kuva 4). Typpi Perämeren ulapalla nitraattitypen pitoisuudet olivat korkeimmillaan 1980- ja 1990-lukujen vaihteessa, minkä jälkeen ne ovat lievästi laskeneet 84 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 aina nykypäiviin asti. Muutos lienee yhteydessä Itämeren typpilaskeuman pienenemiseen (Ruoho-Airola ym. 2012). Rannikkoalueilla nitraattitypen pitoisuustaso on pysynyt samalla tasolla koko seurantajakson. Hailuodon rannikkovesialueella nitraattitypen vuotuiset pitoisuusvaihtelut johtuvat typpipitoisten jokivesien osuuden vaihtelusta (kuva 4). Pohjanlahti: Selkämeri Selkämeren ravinnetilanteeseen vaikuttavat eteläisiltä merialueilta tuleva fosfori ja Perämereltä virtausten mukana tuleva typpi. Varsinaisen Itämeren pääaltaalta virtaa Selkämerelle pääasiassa hapekasta ja vähäsuolaista pintakerroksen vettä. Tämän vuoksi Selkämeri kerrostuu vain hyvin heikosti suolaisuuden mukaan ja syviin vesikerroksiin pääsee sekoittumaan hapekasta vettä. Rannikkovesien tilaan vaikuttaa paikoin valuma-alueen maataloudesta jokien kautta tuleva kuormitus, erityisesti Kokemäenjoen vaikutusalueella . Selkämeren avoimen rannikon vedet sekoittuvat tehokkaasti, joten yhdyskuntien ja teollisuuden kuormitus vaikuttaa ravinnepitoisuuksiin vain kapeahkolla rannikkovyöhykkeellä. 1990-luvun puolivälistä alkaen lisääntyneet sinilevämäärät ovat kuitenkin merkki alueen asteittaisesta rehevöitymisestä (Wasmund ym. 2014). Kehitys johtunee typen ja fosforin suhteen alenemisesta (kuva 2), mikä on seurausta fosfaattifosforin pitoisuuden noususta (kuva 5). Fosfori Avoimella Selkämerellä (asema SR5) fosfaattifosforin pitoisuustaso laski 1990-luvulla, mutta 2000-luvulla trendi kääntyi lievään ja tasaiseen kasvuun. Kasvu johtunee fosfaattifosforin pitoisuuden kasvusta Itämeren pääaltaan pintakerroksessa (HELCOM 2009), josta vesi pääsee esteettä virtaamaan Selkämerelle. Avoimen Selkämeren nykyinen pitoisuustaso vastaa 1980- ja 1990-lukujen vaihteen tilannetta. Merenkurkun saaristossa (asema Bergö) fosfaattifosforin trendi on hieman erilainen kuin avomerellä: se nousi 1980-luvulla ja säilyi muuttumattomana 1990-luvun. 2000-luvulla trendi on ollut jälleen nouseva, kuten avomerelläkin (kuva 5). Typpi Korkein nitraattitypen pitoisuustaso avoimella Selkämerellä (SR5) havaittiin 1980-luvulla, minkä jälkeen pitoisuus on hitaasti laskenut 2000-luvun puoliväliin saakka. Muutos johtunee lähinnä vastaavasta kehityksestä Itämeren typpilaskeumassa (Ruoho-Airola ym. 2012). Merenkurkun saaristos- Fosfaattifosfori (mikromoolia litrassa) Nitraattityppi (mikromoolia litrassa) 0,25 Perämeri ulappa (BO3) Hailuoto rannikko 0,2 0,15 0,1 0,05 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 12 Kuva 4. Fosfaattifosforin (ylhäällä)) ja nitraattitypen (alhaalla) talviaikaiset pitoisuudet (μmol/l) pintakerroksessa Perämerellä 1979–2014; viiva kuvaa pitoisuuksien pitkän ajan muutosta. Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Mika Raateoja / SYKE 10 8 6 4 2 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 sa (Bergö) nitraattitypen trendi oli aluksi laskeva, kuten avomerelläkin, mutta 2000-luvun alkupuolella se on noussut. 2010-luvulla pitoisuustaso on vastannut 1980-luvun tilannetta (kuva 5). Saaristomeri Suomen muista merialueista poiketen Saaristomerellä ei ole varsinaista avomerialuetta. Valuma-alueelta lähinnä maataloudesta tuleva kuormitus vaikuttaa voimakkaimmin sisäsaariston vesien ravinnetasoon. Saaristomeren kaakkois- ja eteläosien tilaan vaikuttavat erityisesti Suomenlahdelta ja pääaltaan pohjoisosasta alueelle virtaavat ravinnepitoiset vedet. Lisäksi pohjalta vapautuvat ravinteet nostavat paikoitellen väli- ja sisäsaariston ravinnetasoa (Suomela 2011). 2005 2010 2015 Fosfori Saaristomerellä (asema Seili) fosfaattifosforin pitoisuustaso pintavedessä on kasvanut selvästi lähes koko mittausjakson (1984–2014) ajan (kuva 5). Pitoisuuksien kasvu heijastelee Itämeren pääaltaan fosforipitoisuuksien kasvua (HELCOM 2009). On myös mahdollista, että fosforin vapautuminen pohjasedimenteistä on lisääntynyt, koska erityisesti pohjanläheisen veden fosforipitoisuus on selvästi kasvanut (Suomela 2011). Typpi Saaristomerellä nitraattitypen pitoisuus on vaihdellut voimakkaasti, vaikka yleistaso ei ole mittausjakson aikana merkittävästi muuttunut. Jokien mereen tuoman typpikuormituksen sekä jokiveden suhteellisen osuuden vaihtelu merivedessä heijastuu sisä- ja välisaariston typpipitoisuuksiin (kuva 5). Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 85 Fosfaattifosfori (mikromoolia litrassa) 1,2 Selkämeri ulappa SR5 Selkämeri rannikko (Bergö) 1 Saaristomeri (Seili) 0,8 0,6 0,4 0,2 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Nitraattityppi (mikromoolia litrassa) 25 20 Kuva 5. Fosfaattifosforin (ylhäällä) ja nitraattitypen (alhaalla) talviaikaiset pitoisuudet (μmol/l) 2015 pintakerroksessa Selkämerellä ja Saaristomerellä 1977–2014; viiva kuvaa pitoisuuksien pitkän ajan muutosta. Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Mika Raateoja / SYKE 15 10 5 0 1975 2015 Saaristomeren kokonaiskuormitusmalli hyödyttää koko Itämeren hoitoa Risto Lignell, SYKE Saaristomeren valuma-alueen kokonaiskuormitusmallin kehittämishanke (2014–2015) on osa YM:n ohjelmaa, jonka tavoitteena on tehdä Suomesta ravinnekierrätyksen esimerkkimaa sekä tehostaa Saaristomeren hyvän tilan saavuttamista. Tässä SYKE:n vetämässä hankkeessa tuotetaan kvantitatiivisia mallityökaluja valuma-alueelta mereen päätyvän ravinnekuormituksen muutosten arviointiin, vesipuitedirektiivin ja meristrategiadirektiivin seurantaan, vesiensuojelutoimenpiteiden suunnitteluun ja vaikutusten arviointiin. Rannikkovyöhyke pidättää ja muuttaa valuma-alueelta tulevaa ravinnekuormitusta. Aiempi virtaus- ja vedenlaatumalli (BEVIS) osoitti myös varsinaisen Itämeren pääaltaan vaikuttavan Saaristomeren rehevöitymiseen. Nyt tuotettava kolmiulotteinen FICOS-merimalli sisältää kuvaukset veden virtauksista (Luyten 2013), 86 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 vesipatsaan ravinnekierrosta (Kiirikki ym. 2001) ja sisäisestä kuormituksesta neljännesmerimailin resoluutiolla. Nämä kuvaukset kytketään valuma-alueen ravinnekuormitusta arvioivaan VEMALA-malliin (Huttunen ym. 2015). Alueen hydrodynamiikan mallinnus on haastavaa: Saaristomeri on matala ja pohjan topografia mutkikas, saaria on paljon ja rantaviiva rikkonainen. Virtausdynamiikka ja pohjasedimentin ravinnekierrot säätelevät merkittävästi veden laatua. Matalat pohja-alueet – hapellisetkin – voivat vapauttaa suuren osan ravinteista veteen, mikä hidastaa vesiensuojelutoimenpiteillä tavoiteltavaa veden laadun paranemista. Nyt tuotettavaa FICOS-merimallia pyritään jatkossa soveltamaan Suomen kaikille rannikkovesille ja edelleen karkeammalla kahden merimailin resoluutiolla koko Itämerelle. Sisäinen kuormitus Happi Fosfaatti 8 Pohjasedimentin kyky pidättää fosforia riippuu etupäässä happioloista. Happi osallistuu raudan kiertoon, mikä puolestaan säätelee fosforin kiertoa sedimentissä. Hapen loputtua rauta pelkistyy – mikrobiologisesti tai kemiallisesti – menettäen samalla kykynsä sitoa fosforia. Kemiallinen pelkistyminen on haitallisinta, sillä tällöin rauta muodostaa sulfidien kanssa kiinteitä rautasulfideja, jotka sitovat heikosti fosforia ja hautautuvat pohjalle. Murtoveden korkea sulfaattipitoisuus ja rehevöityminen, sekä siitä aiheutuva hapettomuus, tuottavat runsaasti sulfideja kuten rikkivetyä. Tämän vuoksi merialueilla, joissa on happiongelmia, fosforipitoisuus voi olla korkea ja rautapitoisuus matala. Suomenlahdella sedimentin vaihteleva kyky sitoa fosforia vaikuttaa merkittävästi veden fosforipitoisuuteen (yläkuva). Vastaavaa vaihtelua ei esiinny Pohjanlahdella (alakuva). Rikkivedystä kerrotaan lisää sivulla 119. 6 4 Kuvat: Seppo Knuuttila / SYKE Fosfaattifosfori (mikromoolia litrassa) ja happipitoisuus (millilitraa litrassa) Sedimenttiin sitoutuneen fosforin vapautumista pohjasta takaisin veteen nimitetään sisäiseksi kuormitukseksi. Tätä meren sisäistä prosessia ei voida rinnastaa valuma-alueelta ja ilmasta tulevaan kuormitukseen. Ainoastaan ulkoinen kuormitus ja luonnonhuuhtouma tuovat mereen uusia ravinteita. Sisäinen kuormitus puolestaan tuo aiemman ulkoisen kuormituksen ravinteita pohjasedimentistä takaisin veteen. Ulkoinen kuormitus voi siis lisätä merialueen rehevöitymistä sekä suoraan että voimistamalla ravinteiden kiertoa pohjasedimentin ja veden välillä. Rehevöityminen lisää perustuotantoa ja pohjalle laskeutuvan eloperäisen aineksen määrää, mikä kiihdyttää mikrobiologista hajotustoimintaa ja lisää siten myös hapen kulutusta. Pitkällä aikavälillä Itämeren pohjiin sitoutuu keskimäärin enemmän fosforia kuin sieltä vapautuu; kuitenkin vähähappisina vuosina fosforia voi vapautua enemmän kuin mitä pohjalle laskeutuu ja sitoutuu samana aikana. 2 0 2000 02 04 06 08 10 12 14 16 Fosfaattifosfori (mikromoolia litrassa) ja happipitoisuus (millilitraa litrassa) Avoimen Suomenlahden keskiosan (LL7) pohjanläheisen veden happipitoisuuden ja fosfaattifosforin pitoisuuden kehitys vuosina 2000–2014. Pohjanläheinen fosfaattifosfori- ja happipitoisuus ovat lähes toistensa peilikuvia: hapen vähetessä pohjasta vapautuu ravinteita ja fosfaattifosforin pitoisuus nousee, ja päinvastoin. Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Mika Raateoja / SYKE Happi Fosfaatti 8 6 4 2 0 2000 02 04 06 08 10 12 14 16 Avoimen Selkämeren (SR5) pohjanläheisen veden happipitoisuuden ja fosfaattifosforin pitoisuuden kehitys vuosina 2000–2014. Selkämerellä pohjilla riittää aina happea eikä ravinteita vapaudu sedimentistä. Vuoden 2013 lievä fosforipitoisuuden nousu ja samanaikainen happipitoisuuden lasku johtuivat normaalia voimakkaammasta virtauksesta Itämeren pääaltaalta Selkämerelle. Lähde: Mika Raateoja / SYKE Pohjasedimenttiä näytteenottoputkissa: hapettomissa oloissa esiintyvät rautasulfidit värjäävät pintasedimentin mustaksi (yläkuva) ja sedimentin pinnalla on valkoista Beggiatoa-bakteerikasvustoa, joka hyödyntää sulfideja. Vastaavasti rautaoksidi värjää hapellisen pohjasedimentin (alakuva) vaaleanruskeaksi. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 87 Fosfaattifosfori (mikromoolia litrassa) Nitraattityppi (mikromoolia litrassa) 1,5 Suomenlahti ulappa (LL7) Suomenlahti keskiosa rannikko (Länsi-Tonttu) 1,2 Suomenlahti itäosa rannikko (Huovari) 0,9 0,6 0,3 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2010 2015 25 Kuva 6. Fosfaattifosforin (yllä) ja nitraattitypen (alla) talviaikaiset pintakerroksen pitoisuudet (μmol/l) Suomenlahdella 1975–2014; viiva kuvaa pitoisuuksien pitkän ajan muutosta. Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Mika Raateoja / SYKE 20 15 10 5 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Suomenlahti Valuma-alueelta tuleva kuormitus, varsinaiselta Itämereltä sisään virtaava vesi ja pohjien vaihteleva happitilanne säätelevät Suomenlahden ravinnepitoisuuksia. Itäisen Suomenlahden tilaan vaikuttavat voimakkaasti Pietarin ja sen lähialueen ravinnekuormitus sekä Neva-joki, joka tuo mereen paljon erityisesti typpeä. Itäisen Suomenlahden fosforikuormitus on laskenut voimakkaasti 2000-luvun puolivälin jälkeen Pietarin tehostuneen yhdyskuntajätevesien puhdistuksen ansiosta. Myös Laukaanjoen (engl. River Luga) fosforikuormitus on alentunut merkittävästi sen jälkeen, kun Fosforit -lannoitetehtaan jätekipsialueen suotovedet johdettiin puhdistamolle vuonna 2012 (HELCOM 2012). Suomenlahden rikkonaisen rannikon ravinnemääriin vaikuttaa paitsi ulappavesien tila myös valuma-alueelta tuleva kuormitus. Erityisesti 88 2005 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 2005 2010 2015 pääkaupunkiseudun itäpuolisilla vesialueilla joet sekä taajamien ja teollisuuden kuormitus rehevöittävät rannikonläheisiä alueita, joiden vedenvaihto on huono. Pohjien huono happitilanne heikentää rannikkovesien tilaa monin paikoin myös alueilla, joille ei tule paikallista ravinnekuormitusta. Happikadosta kärsivillä rannikon syvänteillä sedimentistä vapautuva fosfori nostaa merkittävästi harppauskerroksen alapuolisen kerroksen ravinnetasoa (katso myös luku 12 kuvat 7–8, s. 117.). Fosfori Suomenlahden ulapan (asema LL7) pohjanläheisen happipitoisuuden heilahtelu säätelee fosfaattifosforin sisäistä kuormitusta ja pitoisuutta vedessä (kuva 6). Fosforipitoisuuden nousu 1970–80-luvulla johtui sekä ulkoisen kuormituksen kasvusta että sisäisestä kuormituksesta. Sen sijaan 1990-luvulla ja 2000-luvun alussa nousu johtui lähinnä sisäisen kuormituksen voimistumisesta (Pitkänen ym. 2003). Myös rannikkoalueilla (asemat Länsi-Tonttu ja Huovari) fosfaattifosforin taso nousi selvästi 1990-luvulla (kuva 6). Rannikkovesissäkin vuosien väliset suuret fosfaattifosforin pitoisuuserot selittyvät pitkälti sisäisen kuormituksen vaihtelulla (ks. s. 87). Pitoisuuksien kasvu taittui 2000-luvulla ja kääntyi laskuun erityisesti Suomen itäisimmällä rannikkovesialueella (Huovari). Fosfaattifosforin pitoisuuksien lasku johtui sisäisen kuormituksen alenemisesta, mutta 2010-luvulla myös pääasiassa Venäjältä tulevan fosforikuormituksen vähenemisestä (ks. myös tietoruutu alla). Typpi Suomenlahden ulapalla 1970-luvulla alkanut nitraattitypen pitoisuustason kasvu taittui 1980-lu- vun puolivälissä. Muutos liittyy samanaikaiseen sekä typpilaskeuman että valuma-alueelta tulevan typpikuorman kääntymisestä laskuun (Lääne ym. 2002, Ruoho-Airola ym. 2012). Pitoisuudet kääntyivät uuteen nousuun 2000-luvun puolivälin vaiheilla (kuva 6). Suomenlahden typpikuormituksessa ei ole kuitenkaan havaittu systemaattista nousua 2000-luvulla. Keskisen Suomenlahden ulkosaaristossa (asema Länsi-Tonttu) nitraattitypen pitoisuustaso on 2000-luvulla ollut samaa luokkaa kuin Suomenlahden avomerialueilla keskimäärin. Nitraattitypen tasossa ei ole tapahtunut suuria muutoksia 1990-luvun alun jälkeen (kuva 6). Aluevesiemme itäisimmässä osassa (Huovari) nitraattityppipitoisuus on jokivesien vaikutuksesta selvästi korkeampi (kuva 6). Pietarin ravinnekuormitus ja Suomenlahden tilan kehitys Eri toimijoiden pitkän ja määrätietoisen yhteistyön ansiosta lähes kaikki Pietarin jätevedet johdetaan nyt puhdistamoille käsiteltäväksi: lounainen puhdistamo valmistui vuonna 2005. Vuoteen 2011 mennessä Pietarin kolmella suurimmalla puhdistamolla oli otettu käyttöön kemiallinen fosforinpoisto. Kasviplanktonin määrää kuvaavan klorofyllipitoisuuden kasvu on pysähtynyt itäisellä Suomenlahdella 2000-luvulla. 4000 Pietarin fosforikuormitus Suomenlahteen 1981–2013. Lähde: Seppo Knuuttila / SYKE, aineisto Vodokanal, Pietari Tonnia vuodessa 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 81 85 87 91 94 97 99 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 20 Itäisen Suomenlahden (Huovari) kesän (heinä-elokuun havainnot) klorofyllipitoisuuden kehitys vuosina 1981–2014; viiva kuvaa pitkän ajan muutosta. Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Seppo Knuuttila / SYKE, aineisto Kaakkois-Suomen ELY-keskus 18 16 14 µg/l 12 10 8 6 4 2 0 81 87 89 91 93 95 97 99 01 03 05 07 09 12 14 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 89 Kuva: ©Panu Nikkola Lentokuva Vallas Oy Merentutkimusalus Aranda lähdössä seurantamatkalle Helsingin Länsisatamasta tammikuussa 2014. Seuranta Itämerellä Samuli Korpinen, Maiju Lehtiniemi, Pirkko Kauppila ja Seppo Kaitala SYKE Vuonna 2014 Suomessa otettiin käyttöön merenhoitosuunnitelman edellyttämä yhdennetty seurantaohjelma. Se on kehitetty huomioiden sekä vesienhoidon rannikkoalueen että avomerialueen muiden valtioiden seurannat. Tämä vähentää toimintojen päällekkäisyyttä ja parantaa seurannan kustannustehokkuutta. Koko Itämeren laajuisesta yhteistyöstä vastaa Itämeren suojelukomissio HELCOM. Asioita työstetään myös EU:n työryhmissä jäsenvaltioiden kesken. Seurantaohjelman on muun muassa tuotettava tietoa, joka mahdollistaa • merenhoidon arvioinnit: meriympäristön tila, vallitsevan tilan suhde hyvään tilaan, edistyminen hyvän tilan saavuttamisessa, toimenpideohjelman vaikutukset • ympäristötavoitteisiin liittyvien indikaattoreiden sekä tilan muutoksen syiden ja korjaavien toimenpiteiden määrittämisen 90 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Seurantaa toteutetaan Suomen aluevesillä ja kansainvälisillä vesialueilla itäiseltä Suomenlahdelta Itämeren pääaltaan pohjoisosien kautta Perämerelle. Meriympäristön muuttujia seurataan ottamalla näytteitä tai suorin mittauksin: rannikolla ja ulkosaaristossa veneillä ja tutkimusalus Muikulla, avomerellä tutkimusalus Arandalla ja kauppalaivoilla (Alg@line), Utön automaattiasemalla, sekä kaukokartoituksella koko merialueelta. Tutkimusalus Arandalla toteutetaan seurantaa myös yhteistyössä Ruotsin SMHI:n (Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut) kanssa. Suomenlahden teemavuosi 2014 tehosti osaltaan seurantayhteistyötä Venäjän ja Viron tutkimuslaitosten kanssa. Seurannassa käytettävät menetelmät ovat standardoituja. Niiden ohella kehitetään jatkuvasti myös uusien muuttujien seurantaa ja analyysejä. Menetelmien yhdenmukaistaminen varmistaa aineistojen kansainvälisen vertailukelpoisuuden. Ympäristöhallinnon seuranta-asemia Havaintojen ajallinen tiheys vaihtelee paljon: viikottain (Alg@line) – joka kuudes vuosi (osa avomeriasemista). Karttaan on nimetty julkaisussa viitatut asemat. a 1 Seurattavat muuttujat • vesikemia (mm. ravinteet) • fysikaaliset tekijät (mm. lämpötila) • haitalliset aineet • kasviplanktonpigmentit • planktonyhteisöt • pohjaeläinyhteisöt • vieraslajit b 2 Edellä lueteltujen muuttujien lisäksi merenhoito edellyttää myös elinympäristöjen, kalojen, lintujen ja merinisäkkäiden sekä melun ja roskaantumisen seurantaa. 3 4 Rannikon intensiiviasema 6 e c Alg@line Avomeriasema (Aranda) Utö f g 5 d _ ^ Vakio- tai velvoitetarkkailuasema _ Utö:n mittausasema 0 Perämeri: 1 − BO3 a − Hailuoto; 42 km Oulujoen suulta; syvyys 42 m 50 100 km Lähde: Marco Nurmi / SYKE Selkämeri: 2 − US5B 3 − SR5 4 − EB1 b − Bergö; Merenkurkun ulkosaaristoa; altis sekä Perämeren että Selkämeren vaikutukselle; syvyys 18 m Saaristomeri: c − Seili; välisaaristoa; ajoittain altis jokivesien vaikutukselle; syvyys 37 m Suomenlahti: 5 − LL7 ja LL8 6 − LL3A d − Längden; avomeren ja ulkosaariston rajapinnalla; ajoittain altis Karjaanjoen vaikutukselle; yhteydessä avomeren syviin vesiin; syvyys 60 m e − Länsi-Tonttu; 16 km Vantaanjokisuulta; yhteydessä avomeren syviin vesiin; syvyys 47 m f − Haapasaari; ulkosaaristoa avomeren tuntumassa; yhteydessä avomeren syviin vesiin; syvyys 65 m g − Huovari; ulkosaaristoa; yhteydessä avomeren syviin vesiin; syvyys 48 m Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 91 Alg@line 65 Useissa Itämerellä liikennöivissä aluksissa on jo yli 20 vuoden ajan ollut automaattinen Alg@line-laitteisto, joka mittaa ulapan pintakerroksen ekosysteemin tilaa ja muutoksia. Suorin mittauksin saadaan tietoa muun muassa leväpigmenteistä (klorofylli, fykosyaniini) ja veden sameudesta. Automaattisesti kerätyistä vesinäytteistä analysoidaan myöhemmin laboratoriossa myös ravinteet ja liuennut eloperäinen hiili. www.syke.fi/hankkeet/algaline Kemi m/s Finnmaid Travemünde-Helsinki Oulu m/s Silja Serenade Tukholma-Maarianhamina-Helsinki m/s Transpaper Lyypekki-Oulu-Kemi m/s Finnsea Århus-Kotka Leveyspiiri (Lat) 63 m/s Baltic Queen Tallinna-Helsinki m/s Romantika TallinnaMaarianhamina-Tukholma 61 Helsinki Kotka Tukholma 59 57 80 Tallinna Århus 70 a-klorofylli mg m-3 60 55 50 Travemünde 40 53 30 11 13 15 20 17 19 21 23 Pituuspiiri (Lon) 25 27 29 Alg@line-kauppalaivojen reitit vuonna 2015. Lähde: Mikko Jalo / SYKE 10 0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Pituuspiiri (Lon) 25 1,4 Kokonaisfosfori Fosfaattifosfori Kokonaistyppi Nitraatti ja nitriittityppi 1,2 1,0 0,8 20 a-klorofylli mg m-3 9 0,6 0,4 15 0,2 0,0 10 35 5 30 25 0 20 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 Kuukausi 15 Yllä: Jatkuvatoimisten läpivirtauslaitteiden mittaama klorofyllipitoisuus pintakerroksessa levien kevätkukinnan aikaan transektilla Travemündestä Helsinkiin 20–21.4.2014. Alla: Läntisen Suomenlahden klorofyllipitoisuuden viikkokeskiarvo vuosina 1993–2013 (vihreä viiva) ja vuoden 2014 arvot (punaiset pisteet). Pitoisuudet on analysoitu Alg@line-reiteiltä kerätyistä vesinäytteistä. Lähde: Mikko Jalo ja Petri Maunula / SYKE MONITOR 2020 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 5 0 Travemunde M/S Finnmaid Helsinki Alg@line-reitiltä (Travemünde-Helsinki) kerätyistä vesinäytteistä analysoidut pintakerroksen ravinnepitoisuudet (μmol/l) 25.2.2015. Yllä: kokonaisfosfori ja fosfaattifosfori. Alla: kokonaistyppi ja epäorgaaninen typpi. Lähde: Mikko Jalo ja Petri Maunula / SYKE FINMARI SYKEn koordinoima MONITOR 2020 kehittää ja yhtenäistää Suomen ympäristöseurantoja ja parantaa niiden kustannustehokkuutta. Vuoteen 2020 asti jatkuva ohjelma pyrkii tehostamaan erityisesti seurannan metodiikkaa ja verkostoitumista, sekä parantamaan tiedon laatua, jakelua ja hyödyntämistä. 92 10 SYKEn koordinoima FINMARI-konsortio kehittää poikkitieteellistä ja -hallinnollista Suomen merentutkimusinfrastruktuuria, joka kykenee vastaamaan Itämeri-tutkimuksen uusiin haasteisiin. Konsortion puitteissa kehitetään muun muassa automatisoituja fysikaalisia, kemiallisia ja bio-optisia menetelmiä. Mukana ovat merkittävimmät kansalliset merentutkimusresurssit, joita hallinnoivat Helsingin ja Turun yliopistot, Åbo Akademi, Suomen ympäristökeskus, Ilmatieteen laitos, Geologian tutkimuskeskus, Luonnonvarakeskus ja Arctia Shipping Oy. 21 | 2015 www.finmari-infrastructure.fi 31 Kuva: Lauri Laakso / Ilmatieteen laitos Utön ilmakehän- ja merentutkimusasema Avomerellä Utössä on kerätty havaintoja säästä yli sadan vuoden ajan. Uusinta uutta on vuonna 2014 pystytetty Ilmatieteen laitoksen ja SYKEn yhteinen mittausasema. Sen moninaiset mittaukset, sekä pinnan alla että yllä, täydentävät merkittävästi muita seurantatietoja. Tietoja kerätään muun muassa leväkukintoja säätelevistä tekijöistä, perustuotannon vaikutuksesta hiilitaseisiin, laivaliikenteen päästöistä sekä kaasujen vaihdosta ilman ja meren välillä. http://en.ilmatieteenlaitos.fi/uto-observations Kansalaisten tekemät havainnot Viranomaisseurantoja täydennetään ja laajennetaan kansalaisten tekemillä havainnoilla esimerkiksi sinileväkukinnoista. Kansalaisten tekemien havaintojen jatkuvuuden ja laadun takaaminen edellyttää viranomaisten tarjoamaa säännöllistä koulutusta. www.ymparisto.fi/havainnot; meriwiki.fi/wiki/Kansalaisten_levähavainnot Lä h t eet Geider, R. J. & La Roche, J. 2002. Redfield revisited: variability of C:N:P in marine microalgae and its biochemical basis. European Journal of Phycology 37: 1–17. HELCOM 2009. Eutrophication in the Baltic Sea – An integrated thematic assessment of the effects of nutrient enrichment in the Baltic Sea region. Balt. Sea Environ. Proc. 115B. http://helcom.fi/Lists/Publications/BSEP115B.pdf HELCOM 2012. Building capacity within environmental monitoring to produce pollution load data from different sources for e.g. HELCOM pollution load compilations. BaltHazAR II project, Component 2.2 (30.6.2012 final). http://www.helcom.fi/Documents/HELCOM%20at%20 work/Projects/Completed%20projects/BALTHAZAR/ PLC%20data%20capacity%20building%20REPORT.pdf Huttunen, I., Huttunen, M., Seppänen, V., Korppoo, M., Lepistö, A., Räike, A., Tattari, S. & Vehviläinen, B. 2015. A national scale nutrient loading model for Finnish watersheds – VEMALA. Environ. Model. Assess. 2015 (Hyväksytty julkaistavaksi). Kaitala, S., Kettunen, J. & Seppälä, J. 2014. Introduction to Special Issue: 5th ferrybox workshop — Celebrating 20 years of the Alg@line. J. Mar. Syst. 140: 1–3. Kiirikki, M., Inkala, A., Kuosa, H., Kuusisto, M. & Sarkkula, J. 2001. Evaluating the effects of nutrient load reductions on the biomass of toxic nitrogen-fixing cyanobacteria in the Gulf of Finland, the Baltic Sea. Boreal Environ. Res., 6 (2001), pp. 131–146. Larsson, U., Elmgren, R. & Wulff, F. 1985. Eutrophication and the Baltic Sea: causes and consequences. Ambio 14: 9–14. Lehtoranta, J., Ekholm, P. & Pitkänen, H. 2009. Coastal eutrophication thresholds – a matter of sediment microbial processes. Ambio 38: 303–308. Luyten, P. (toim.) 2013. COHERENS—A Coupled Hydrodynamical-Ecological Model for Regional and Shelf Seas: User Documentation. Version 2.5.1. RBINS-MUMM Report, Royal Belgian Institute of Natural Sciences. Lääne, A., Pitkänen, H., Arheimer, B., Behrendt, H., Jarosinski, W., Lucane, S., Pachel, K., Räike, A., Shekhovtsov, A., Svendsen, L. M., & Valatka, S. 2002. Evaluation of the implementation of the 1988 Ministerial Declaration regarding nutrient load reductions in the Baltic Sea catchment area. The Finnish Environment 524. http://hdl.handle. net/10138/40420 Ohlendieck, U., Gundersen, K., Meyerhöfer, M., Fritsche, P., Nachtigall, K., & Bergmann, B. 2007. The significance of nitrogen fixation to new production during early summer in the Baltic Sea. Biogeosciences 4: 63–73. Pitkänen, H., Lehtoranta, J., Peltonen, H., Laine, A., Kotta, J., Kotta, I., Moskalenko, P., Mäkinen, A., Kangas, P., Perttilä, M. & Kiirikki, M. 2003. Benthic release of phosphorus and its relation to environmental conditions in the estuarial Gulf of Finland, Baltic Sea, in the early 2000s. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences: Biology and Ecology 52(3): 173–192. Pyhälä, M., Fleming-Lehtinen, V., Laamanen, M., Łysiak-Pastuszak, E., Carstens, M., Leppänen, J.-M., Leujak, W. & Nausch, G. 2014a. Phosphorus status - HELCOM Core Indicator Report. [Viitattu 26.3.2015], http://helcom. fi/baltic-sea-trends/eutrophication/indicators/nutrients-phosphorus Pyhälä, M., Fleming-Lehtinen, V., Laamanen, M., Łysiak-Pastuszak, E., Carstens, M., Leppänen, J.-M., Leujak, W. & Nausch, G. 2014b. Nitrogen status - HELCOM Core Indicator Report. [Viitattu 12.2.2015], http://helcom.fi/ baltic-sea-trends/eutrophication/indicators/DIN Ruoho-Airola, T., Eilola, K., Savchuk, O. P., Parviainen, M. & Tarvainen, V. 2012. Atmospheric nutrient input to the baltic sea from 1850 to 2006: A reconstruction from modeling results and historical data. Ambio 41(6): 549–557. Suomela, J. 2011. Kirkkaasta sameaan: Meren kuormitus ja tila Saaristomerellä ja Ahvenanmaalla. Varsinais-Suomen elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskuksen julkaisuja 6/2011. http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-257-258-5 Tamminen, T. & Andersen, T. 2007. Seasonal phytoplankton nutrient limitation patterns as revealed by bioassays over Baltic Sea gradients of salinity and eutrophication. Mar. Ecol. Prog. Ser. 340, 121–138 Wasmund, N., Busch, S., Gromisz, S., Höglander, H., Jaanus, A., Johansen, M., Jurgensone, I., Karlsson, C., Kownacka, J., Kraśniewski, W., Lehtinen, S. & Olenina, I. 2014. Cyanobacteria biomass. HELCOM Baltic Sea Environment Fact Sheet 2014. helcom.fi/baltic-sea-trends/environment-fact-sheets/eutrophication/cyanobacteria-biomass/ Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 93 Kuva: Sirpa Lehtinen Loppukesän kasviplanktonyhteisön valtalajeina tavataan tyypillisesti kuvassa esiintyviä rihmamaisia sinileviä Aphanizomenon flos-aquae, Nodularia spumigena ja Dolichospermum spp. sekä panssarisiimaleviä, kuten Dinophysis acuminata ja Heterocapsa triquetra. 10 Kasviplanktonin määrä kertoo rehevöitymisen asteesta Sirpa Lehtinen, Heidi Hällfors, Pirkko Kauppila, Saku Anttila, Anke Kremp, Outi Setälä, Vivi Fleming-Lehtinen*, Harri Kankaanpää, Sofia Junttila, Jenni Attila, Seppo Knuuttila ja Seppo Kaitala SYKE, *HELCOM Kuva: David J. Patterson Itämeren ulapan ravintoverkon toiminnan perusta on kasviplankton, jonka yhteisömuutokset heijastuvat ravintoverkon ylemmille tasoille. Kasviplanktonlajiston koostumus vaikuttaa suoraan muiden eliöiden ravinnonsaantiin, kasvuun ja lisääntymiseen sekä Itämeren biogeokemialliseen aineiden kiertoon. Kasviplanktonlajeista osa on ihmisille ja eläimille haitallisia, jotkut myös myrkyllisiä. Kasviplankton Meressä keijuva kasviplankton vastaa meren ulapan perustuotannosta. Kasviplanktoniin kuuluu mikroskooppisen pieniä eliöitä, jotka esiintyvät yksittäisinä soluina, solurihmoina tai erimuotoisina kolonioina. Ne voi havaita paljain silmin ainoastaan, kun niitä on runsaasti, massaesiintymänä eli leväkukintana. Tällöin kasviplankton värjää veden tai rannan mitä merkillisimpiin sävyihin, aina turkoosista vihreän, kellertävän ja ruskean kautta karmiininpunaiseen. Eniten huomiota Itämerellä herättävät sinileväkukinnat eli sinibakteerien massaesiintymät. 94 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Heterocapsa triquetra –panssarisiimalevän kukinta voi värjätä veden kesällä punertavanruskeaksi. Kasviplanktonin määrää ja lajistoa seurataan merenhoitosuunnitelman mukaisesti sekä avomerellä että rannikolla. Kesällä leväkukintojen määrää ja valtalajistoa seurataan viikoittain. Vain mikroskooppinen analysointi varmistaa sisältääkö näyte potentiaalisesti myrkyllisiä levälajeja. Leväkukintojen alueellisen laajuuden seurannassa käytetään Alg@line-laivojen ja tutkimusalus Arandan mittauksia ja satelliittikuvia, sekä havaintoja, joita saadaan Rajavartiolaitoksen lentäjiltä, viikoittain kansallisen leväseurannan rannikkopisteiltä sekä kansalaisten ilmoittamina. Itämeren seurannasta kerrotaan tarkemmin luvussa 9. Kuva: © Rajavartiolaitos / SYKE Seuranta Kilometrien laajuinen sinilevien massaesiintymä läntisellä Suomenlahdella kuvattiin Rajavartiolaitoksen valvontalennolla heinäkuussa 2014. Muutokset Itämeren kasviplanktonyhteisössä kuvaavat muun muassa rehevöitymisen suoria seurauksia ja ilmastonmuutoksen vaikutuksia. Tarkkojen lajistoanalyysien avulla pystytään seuraamaan myös muutoksista haitallisten lajien ja vieraslajien esiintymisessä sekä määrässä. Koostumus ja biomassa merialueittain Kasviplanktonin lajikoostumus on selkeästi erilainen Suomen eri merialueilla; kasviplanktonin määrä on suurin Suomenlahdella ja pienenee Saaristomereltä pohjoiseen Selkämerelle ja Perämerelle (kuva 1). Rannikolla kasviplanktonin määrä on suurempi kuin ulapalla. 10.1 Kasviplanktonyhteisö Pitkäaikaismuutokset Pitkän ajan seuranta osoittaa Itämeren nykyisen kasviplanktonyhteisön olevan merkittävästi erilainen kuin sata vuotta sitten; rehevöityminen ja ilmastonmuutos ovat mitä ilmeisimmin osasyynä tähän muutokseen. Selkein muutos on panssarisiimalevien osuuden kasvu ja piilevien osuuden pieneneminen (Hällfors ym. 2013). Vaikka sinilevät esiintyvät Itämerellä luontaisesti yleisinä, on ihmisperäinen rehevöityminen lisännyt niiden massaesiintymien määrää viimeisten 50 vuoden aikana (Funkey ym. 2014). Viimeisten 40 vuoden aikana Itämeren pääaltaan ja Suomenlahden kasviplanktonin kokonaisbiomassa on lisääntynyt (Suikkanen ym. 2013). Vastaavana aikana myös kasviplanktonin monimuotoisuus on lisääntynyt (Olli ym. 2014), sitä vastoin yhteisökoostumus on muuttunut laiduntajille huonommaksi: sinilevien, kultalevien ja suomuviherlevien määrä on lisääntynyt ja nielulevien määrä on vähentynyt (Suikkanen ym. 2013). Ravintoverkon toimintaan vaikuttavia lajistomuutoksia ei voida havaita seuraamalla pelkästään klorofyllin määrää tai leväkukintojen laajuutta, vaan ne edellyttävät vesinäytteistä tehtäviä lajistoanalyysejä. Suomenlahti Suomenlahdella tärkeimmät kasviplanktonryhmät ovat sinilevät, panssarisiimalevät ja piilevät. Sinilevät muodostavat merkittävän osan loppukesän kasviplanktonyhteisöstä kaikilla seuranta-asemilla (kuva 1, s. 96). Suomenlahden länsirannikolla kasviplanktonyhteisö on mereisempi verrattuna itäisen Suomenlahden yhteisöön, missä makeanveden lajeja esiintyy enemmän. Tämä näkyy esimerkiksi siten, että panssarisiimalevien osuus on huomattavampi läntisellä rannikkoasemalla Längdenillä, kun taas muun muassa piilevät ovat tärkeämpiä itäisellä rannikkoasemalla Huovarilla. Sinilevien, piilevien ja panssarisiimalevien lisäksi kasviplanktonyhteisössä on runsaasti muitakin ryhmiä, kuten pienikokoisia siimallisia leviä: tarttumaleviä, kultaleviä, suomuviherleviä ja nieluleviä. Koska viimeksi mainittujen ryhmien levät ovat pieniä, jää niiden osuus kasviplanktonin kokonaisbiomassasta yleensä vähäiseksi. Pohjanlahti Pohjoiseen mentäessä kasviplanktonyhteisö muuttuu; erityisesti panssarisiimalevien osuus pienenee lähes olemattomiin Perämerellä ja piilevien osuus kasvaa. Joinain vuosina sinilevien osuus on merkittävä, mutta Suomenlahdesta poiketen, pohjoisen alueen tärkeimmät sinilevälajit eivät kykene sitomaan ilmasta veteen liuennutta molekylaarista typpeä. Sini-, pii- ja panssarisiimalevien lisäksi muiden levien (vrt. kuvan 1 Muut levät -ryhmä) osuus on pohjoisessa suurempi. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 95 Avomeri Rannikko 5000 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2003 2006 2007 2009 2011 2013 2003 2005 2007 2009 2011 2001 2001 2001 1993 2013 2011 2009 0 2007 0 2005 1000 2003 1000 2001 2000 1999 2000 1997 3000 1995 3000 1993 Suomenlahti itäinen (Huovari) 4000 1999 4000 1997 Suomenlahti (LL3A) 1995 5000 5000 1999 2013 2011 2009 0 2007 0 2005 1000 2003 1000 2001 2000 1999 2000 1997 3000 1995 3000 1993 Suomenlahti läntinen (Längden) 4000 1993 4000 1997 Suomenlahti (LL7) 1995 5000 1000 Muut levät 600 Panssarilevät Piilevät 400 96 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 2013 1997 1995 1999 2012 2010 2008 2003 2001 1999 2006 2013 2011 2009 2007 2005 2013 2011 2009 2007 0 2005 0 2003 200 2001 200 1999 400 1997 400 1995 600 1993 600 Perämeri (Hailuoto) 2003 800 2001 800 1997 2013 2011 2009 1000 Perämeri (BO3) 1999 1000 2007 0 2005 0 2003 200 2001 200 1999 400 1997 400 1995 600 1993 600 Selkämeri (Bergö) 1997 800 1995 1000 1995 0 1993 200 Sinilevät Selkämeri (SR5) 800 Saaristomeri (Seili) 1993 1000 800 1993 Kuva 1. Kasviplanktonin (yli 2 µm) koostumus ja määrä biomassana (µg/l) elokuussa vuosina 1993–2013 Suomen eri merialueilla, avomerellä (vasemmalla) ja rannikolla (oikealla). Tulokset perustuvat kvantitatiiviseen mikroskooppianalyysiin ja kukin pylväs edustaa yhtä näytettä: x-akselilla vuosi, y-akselilla biomassa (µg/l). Asemakartta löytyy sivulta 91. Lähde: Sirpa Lehtinen / SYKE Kuva: Sirpa Lehtinen Kasviplanktonin vuodenaikaisvaihtelu Kuva: Heidi Hällfors Kevätkukinnan piileviä ja panssarisiimaleviä. Kuva: Heidi Hällfors Typpeä sitova kukintoja muodostava sinilevä Aphanizomenon flos-aquae. Typpeä sitova sinilevä Nodularia spumigena muodostaa Itämerellä laajoja kukintoja, jotka ovat aina testattaessa osoittautuneet myrkyllisiksi. Esimerkki: läntinen Suomenlahti Läntisen Suomenlahden rannikkoalueilla kasviplanktonin keväinen kasvuhuippu ajoittuu yleensä huhti–toukokuun vaihteeseen. Kevätkukinta koostuu valtaosin piilevistä ja panssarisiimalevistä. Vuonna 2012 huhtikuussa kasviplanktonin kokonaisbiomassa oli keskimäärin 5000 µg litrassa (5 mg/l), mutta 2000-luvulla yksittäisten kevätnäytteiden kokonaisbiomassat ovat olleet ajoittain yli kaksinkertaisiakin. Kasvukauden toinen, mutta huomattavasti pienempi huippu ajoittuu keski- ja loppukesään, jolloin Suomenlahden kasviplanktonyhteisö on yleensä sinilevävaltainen. Vuonna 2012 läntisellä Suomenlahdella sinileviä esiintyi vain kohtalaisesti panssarisiimalevien ohella, eikä kasviplanktonin toista maksimivaihetta eli sinilevähuippua juuri havaittu. Itämeren pituus etelä-pohjoissuunnassa on noin 1300 km, joten osa-alueiden ilmastot eroavat huomattavasti toistaan, mikä näkyy myös kasviplanktonin vuodenaikaiskierrossa. Talvella kasviplanktonia on yleensä vähän, vaikka toisinaan myös silloin esiintyy leväkukintoja avovedessä tai jään alla. Varsinaisena kasvukautena kasviplanktonin määrä ja lajisto vaihtelevat riippuen muun muassa valon ja ravinteiden määrästä sekä veden kerrostuneisuudesta, lämpötilasta ja suolaisuudesta. Kevätkukinta alkaa valon määrän lisääntyessä ja vesipatsaan kerrostuessa; kerrostuneisuus hidastaa levien vajoamista valoisasta pintakerroksesta. Vedessä on myös runsaasti ravinteita kasviplanktonin talven hiljaiselon ja vesipatsaan sekoittumisten jäljiltä. Ravinteet vähenevät keskikesään mennessä ja kasviplanktonbiomassa pienenee. Heinä-elokuussa sinilevät saattavat muodostaa pintaan kohoavia massaesiintymiä. Osa sinilevälajeista kykenee hyödyntämään veteen sekoittunutta kaasumaista ilmakehän typpeä sekä varastoimaan soluihinsa epäorgaanista fosforia. Tämä edesauttaa loppukesällä sinileväkukintojen muodostumista ja on selkeä kilpailuetu verrattuna muihin leviin. Kasviplanktonin kokonaisbiomassa hiipuu syksyn kuluessa, kun kerrostuneisuus murtuu ja valon määrä vähenee. 150 6000 20 5000 15 4000 100 10 3000 2000 50 5 1000 0 0 III V VII IX XI III V VII Muut levät Panssarilevät DIN Piilevät Sinilevät lämpötila IX XI 0 DIP Suomenlahden rannikon Längdenin havaintoasema, maalis–marraskuu 2012. Vasemmalla kasviplanktonin koostumus ja määrä (biomassana, µg/l), oikealla epäorgaanisten typpiravinteiden (DIN) ja fosforiravinteiden (DIP) määrä (µg/l, vasen pystyakseli) ja veden lämpötila (°C, oikea pystyakseli) Asemakartta löytyy sivulta 91. Lähde: Sirpa Lehtinen ja Pirkko Kauppila / SYKE Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 97 Kasviplanktonindikaattorit Itämerellä kasviplanktontutkimus alkoi 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa tehtiin ensimmäiset laajamittaiset kansainväliset seurantatutkimukset. Jo silloin osattiin yhdistää rannikkovesien rehevöityminen tiettyjen lajien runsastumiseen. Sittemmin huomio kohdistui sellaisten kasviplanktonindikaattorien löytämiseen, jotka ilmentävät paitsi rehevöitymistä myös muita ympäristöpaineita (Carstensen ja Heiskanen 2007). Parhaillaan kehitetään indikaattoreita, jotka kertovat kasviplanktonin monimuotoisuudesta ja ravintoverkon toiminnasta (Hällfors ja Uusitalo 2013, Uusitalo ym. 2013, 2015). Kasviplanktonindikaattorit voidaan jakaa karkeasti kolmeen ryhmään sen mukaan, mitä ne ilmentävät: i) rehevöitymistä, ii) kasviplanktonin monimuotoisuutta tai iii) ravintoverkon tilaa. Kasviplanktonin määrää kuvaavaa a-klorofyllia käytetään jo nyt rehevöitymisen indikaattorina (kuva 2). Muidenkin indikaattorien kehitys ja testaus on jo pitkällä; työ on hidasta ja tieteellisesti haastavaa, mutta kasviplanktonindikaattoreille on selkeä tarve ja niiden kehittämistä tulee jatkaa (HELCOM 2013). Indikaattori: kasviplanktonin a-klorofylli (kuva 2) Auringonvalon avulla yhteyttävät perustuottajat sisältävät a-klorofylliä, myös kasviplankton. Klorofyllin määrää mittaamalla saadaan suhteellisen edullisesti ja nopeasti arvio kasviplanktonin runsaudesta. Mitä rehevöityneempi vesistö, sitä runsaampi on kasviplanktontuotanto. Kasviplanktonin a-klorofylliä käytetään rehevyyden mittarina rannikko- ja avomerialueilla. Pelkkä kasviplanktonin määrän mittaaminen a-klorofyllin avulla ei kuitenkaan anna tietoa yhteisökoostumuksesta. Klorofyllipitoisuuden avulla ei voida kartoittaa haitallisia tai vieraita lajeja, eikä se kuvaa kasviplanktonin laatua ravintona. Klorofyllipitoisuuden muutokset meren tilan ilmentäjänä Klorofyllipitoisuutta käytetään sekä meri- että sisävesien tilan arvioinneissa rehevöitymisen indikaattorina; se heijastaa ravinnepitoisuuksien ja -suhteiden muutoksia. Klorofyllipitoisuuksia mitataan rannikko- ja avomeriasemien vesinäytteistä sekä muun muassa Alg@line-automaattilaitteiston keräämistä näytteistä. 98 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Suomen avomerialueet eivät klorofyllin perusteella saavuttaneet hyvän ympäristön tilan tavoitetta vuosina 2007–2011 (Pyhälä ym. 2014a). Indikaattoreista ja hyvän tilan tavoitetasosta kerrotaan tarkemmin luvussa 2, merialueiden ominaispiirteistä luvussa 6 ja sisäisestä kuormituksesta luvussa 9. Klorofyllipitoisuudelle on asetettu hyvän tilan tavoitearvot sekä kansallisesti että HELCOMin yhteistyön puitteissa (Aroviita ym. 2012, HELCOM 2014). Tavoitearvoissa on huomioitu vesialueiden ominaispiirteet, jotka poikkeavat toisistaan muun muassa suolaisuuden ja veden syvyyden suhteen. Avomerialueilla klorofyllipitoisuudet ja tavoitetasot ovat alhaisempia kuin vastaavilla rannikkoalueilla. Klorofyllipitoisuudet ovat kasvaneet 1970-luvulta lähtien kaikilla Suomen merialueilla. Kasvu on ollut suurinta Suomenlahdella ja Saaristomerellä; näillä alueilla pitoisuudet ovat myös korkeimmat (HELCOM 2009) (kuva 2). Suomenlahdella 1990-luvulla alkanut klorofyllipitoisuuksien kasvu selittyy pitkälle suolaisuuskerrostuneisuuden ja sen myötä sisäisen kuormituksen voimistumisella. Pitoisuuksien kääntyminen laskuun 2000-luvun jälkipuoliskolta alkaen selittyy pohjien happitilanteen parantumisella, joka alensi sisäistä kuormitusta, sekä erityisesti itäisellä Suomenlahdella myös Pietarin jätevesien tehostuneella puhdistuksella ja Laukaanjoen (engl. River Luga) varrella sijaitsevan lannoitetehtaan päästöjen merkittävällä alenemisella. Suomenlahden pitoisuudet ovat kuitenkin vielä kaukana merenhoidon hyvän tilan tavoitetasosta. Pohjanlahden avomerialueet ja Merenkurkun saaristo ovat Suomen eteläisiä merialueita paremmassa kunnossa ja niiden klorofyllipitoisuus on lähempänä tavoitetasoa (kuva 4). a-klorofylli, µg/l 0 2014 2012 2010 Perämeri (BO3) 6 4 2 0 14 12 10 0 2012 2014 2012 2014 2 2010 4 2010 6 2008 8 2008 Perämeri (Hailuoto) 2006 2 2006 4 2004 6 2004 10 2002 12 2002 Selkämeri (SR5) 2000 14 2000 0 1998 10 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 2008 2010 2008 2010 2014 2014 2012 2006 2006 2012 2004 2004 2 2002 4 2002 6 2000 8 2000 Saaristomeri (Seili) 1998 14 1998 1996 12 1998 12 1996 Tavoitetaso 0 1996 2 1996 4 1994 6 1994 10 1994 Suomenlahti (LL7) 1994 14 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 2000 1998 1996 1994 1992 0 1992 2 1992 10 1992 12 1992 4 1990 6 a-klorofylli, µg/l 8 1990 8 a-klorofylli, µg/l 10 1990 a-klorofylli, µg/l 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 2000 1998 1996 1994 Suomenlahti (LL3A) 1990 8 a-klorofylli, µg/l 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 2000 1998 1996 1994 1992 1990 a-klorofylli, µg/l 14 1990 8 a-klorofylli, µg/l 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 2000 1998 1996 Kuva 2. Kasviplanktonin a-klorofyllipitoisuus (µg/l) heinä-syyskuussa vuosina 1993–2014 Suomen merialueilla, avomerellä (vasemmalla) ja rannikolla (oikealla). (Viiva kuvaa havaintojen pitkäaikaista muutosta.). Asemakartta löytyy sivulta 91. Lähde: Pirkko Kauppila / SYKE 2008 2006 2004 2002 2000 10 1998 12 1996 14 1994 10 1994 12 1992 12 1992 1990 a-klorofylli, µg/l 12 1992 0 1990 0 1990 a-klorofylli, µg/l Avomeri Rannikko 14 Suomenlahti itäinen (Huovari) 8 6 4 2 0 14 Suomenlahti läntinen (Längden) 10 8 6 4 2 14 Selkämeri (Bergö) 8 6 4 2 99 Kuva: © Rajavartiolaitos / SYKE Kehitettäviä kasviplanktonindikaattoreita Kasviplanktonin taksonominen monimuotoisuus Mitä monimuotoisempi yhteisö, sitä vastustuskykyisempi se on muutoksille; yhteisössä on monenlaisia ominaisuusyhdistelmiä, jotka varmistavat ekosysteemin toiminnan. Vähälajisessa yhteisössä voi avainlajeihin kohdistuva häiriö järkyttää voimakkaasti koko yhteisöä; monimuotoisessa yhteisössä ei yhden lajin tai lajiryhmän häiriö vaikuta niin voimakkaasti. Kasviplanktonyhteisön monimuotoisuutta eli biodiversiteettiä kuvastavaa indikaattoria (Shannon95) on kehitetty ja testattu Suomenlahden avomerialueella (Uusitalo ym. 2013, 2015). Sinilevien osuus kasviplanktonin kokonaisbiomassasta Kokeelliset tutkimustulokset osoittavat sinilevävaltaisen kasviplanktonyhteisön haittaavan eläinplanktonyhteisön kasvua. Toisaalta kohtuullisina määrinä sinilevillä on todettu olevan myös myönteisiä vaikutuksia eläinplanktoniin. Kasviplanktonkoostumuksen ja laiduntajien välistä suhdetta testataan parhaillaan pitkän ajan seuranta-aineistolla. Kasviplanktonyhteisön suhde ekosysteemin toimintarakenteeseen Parhaillaan testataan kasviplanktonyhteisön koostumusta ekosysteemin toimintarakenteen ilmentäjänä: muun muassa ulkoi- Sinileväkukintaa elokuussa 2014 Saaristomerellä. sen kuormituksen ja toisaalta hapettomilta pohjilta vapautuvien ravinteiden vaikutuksen osuutta merialueen ekosysteemin toimintaan lyhyellä aikavälillä. Tietoa tarvitaan arvioitaessa vesiensuojelutoimenpiteiden tehokuutta. Pohjilta vapautuvista ravinteista eli sisäisestä kuormituksesta kerrotaan lisää sivulla 87. Kuva: Harri Kankaanpää Levämyrkyt eli fykotoksiinit Eliöille haitallisia aineita päätyy mereen ihmistoiminnan seurauksena ja niitä syntyy meressä myös luonnostaan, kuten rikkivetyä ja levämyrkkyjä eli fykotoksiineja. Ihmistoiminta lisää välillisesti myös näiden yhdisteiden määrää. Ihmisperäisistä mereen päätyvistä haitallisista aineista kerrotaan tarkemmin luvussa 8, ja rikkivedystä luvussa 12. Sinilevämyrkyt Merentutkimusalus Arandan näytteenottimella voidaan kerätä sinilevänäytteitä 20 cm välein. 100 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Sedimenttinäytteiden perusteella Itämeressä on esiintynyt sinibakteereita eli sinileviä vuosituhansien ajan. Muinaisten sinilevien myrkyllisyydestä ei kuitenkaan ole varmaa tietoa. Sinilevät, eritoten Nodularia spumigena ja todennäköisesti Dolichospermum spp. (entinen Anabaena), tuottavat kahta peptidimaksamyrkkyä: nodulariini-R:a ja mikrokystiini-LR:a. Sinilevien tuottamat maksamyrkyt kertyvät erityisesti maksakudokseen, mutta vain vähäisessä määrin lihakseen. Maksamyrkkyjä on löytynyt runsaasti kampelasta, kolmipiikistä ja haahkasta (Kankaanpää ym. 2001, 2005; Sipiä ym. 2004). Sen sijaan silakassa, lohessa ja turskassa pitoisuudet ovat olleet pienempiä (Sipiä ym. 2001, 2002; Karjalainen ym. 2008). Lisäksi lähes kaikki sinilevät tuottavat hermomyrkyllistä ß-N-metyyli-L-alaniinia (BMAA), joka voi kertyä ravintoketjuissa muun muassa kaloihin ja simpukoihin syvyys (m) maksamyrkkyjen kokonaismäärä (mg m-3) Maksamyrkkyjen syvyysjakauma Itämeren pintakerroksessa a) Pohjois-Itämerellä vuonna 2006 sekä Suomenlahden asemilla b) LL3A ja c) LL8 vuonna 2007. Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Harri Kankaanpää ym. 2009 / SYKE (Jonasson ym. 2010). BMAA:n vaikutukset ovat edelleen hyvin kiistanalaisia. Jos Itämeren sinileväyhteisöjen lajistorakenne säilyy entisellään ja kasviplanktonin kokonaismäärät kasvaa, on todennäköistä että tulevaisuudessa muodostuu nykyistä enemmän sinilevämyrkkyjä. Ravinteiden, erityisesti fosfaattifosforin korkea pitoisuus, ja lämmin merivesi edesauttavat sekä myrkyttömien että myrkyllisten sinilevien kasvua. Itämeressä peptidimyrkkyjen pitoisuudet ovat sinilevien massaesiintymien aikana 1–2 kertaluokkaa suurempia kuin muiden ympäristömyrkkyjen (Kankaanpää ym. 2009). Vuodesta 2014 alkoi Itämeren levämyrkkypitoisuuksien, nodulariini-R:n ja mikrokystiini-LR:n, vuosittainen seuranta vedestä, kasviplanktonista, silakasta ja kampelasta. Panssarisiimalevien myrkyt Myös panssarisiimalevät tuottavat myrkkyjä. Tunnetuimat ovat ripulia aiheuttavat Dinophysis-suvun panssarisiimalevien tuottamat dinofysistoksiinit sekä okadahappo, joka aiheuttaa ruokamyrkytyksen kaltaisia oireita (DSP-oireyhtymä). Hermomyrkyllisiä ovat PST-ryhmään kuuluvat yhdisteet kuten saksitoksiini, jota Itämerellä tuottaa panssarisiimalevä Alexandrium ostenfeldii. PST-yhdisteet aiheuttavat PSP-oireyhtymää (engl. Paralytic Shellfish Poisoning); Itämerellä yhdisteitä esiintyy eritoten Ahvenanmaalla Föglön alueella, jossa on mitattu maailman terveysjärjestön WHO:n normit ylittäviä PST-pitoisuuksia simpukoista ja kalojen sisäelimistä (Setälä ym. 2014). Okadahappoa on todettu simpukoissa ja kampeloissa (Pimiä ym. 1997; Sipiä ym. 2000); PST-yhdisteitä on todettu lähinnä pohjaeläimissä Föglössä (Setälä ym. 2014). Koska Suomessa ei harjoiteta simpukanviljelyä ihmisten tai eläinten ruoaksi, ovat hermomyrkyistä eliöille ja ihmiselle aiheutuvat riskit pienempiä kuin maksamyrkkyjen. Levämyrkkyjen vaikutukset Itämerellä levämyrkyt haittaavat todennäköisemmin enemmän merieliöitä kuin ihmisiä. Kalansyönnin myönteiset terveysvaikutukset ovat yleensä merkittävämpiä kuin altistuminen kalojen sisältämille haitta-aineille. Levien tuottamat hermomyrkyt voivat siirtyä leviä ravintonaan käyttäviin eliöihin ja kulkeutua pohjan eliöyhteisöihin kertyen esimerkiksi simpukoihin ja niitä syöviin eliöihin. Hermomyrkkyjä sisältävien eliöiden syöminen voi johtaa pahimmillaan hengityksen lamaantumiseen ja kuolemaan, siksi ihmisravinnoksi kasvatettavien merieliöiden kasvuoloja ja PST-pitoisuuksia seurataan maailmalla tarkkaan. Simpukoiden laajamittaista viljelyä on kaavailtu puhdistamaan rehevöityneitä rannikkovesiä levistä ja ravinteista; tekniikkaa on ollut jo käytössä Ahvenanmaalla, Kumlingen edustan merialueella. Puhdistajasimpukoiden jatkokäyttöä esimerkiksi eläinten rehuna rajoittaa kuitenkin niiden mahdollinen myrkyllisyys. Itäisen Suomenlahden vuosien 1992, 2000, 2006 ja 2010 ruokki- ja kiislakuolemien yhdeksi aiheuttajaksi on ehdotettu altistumista levämyrkyille. Tätä ei kuitenkaan ole voitu osoittaa; vuonna 2010 analysoiduista merilinnuista ei löytynyt jälkiä maksa- tai hermomyrkyistä. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 101 Kuva: Elin Lindehoff Alexandrium ostenfeldii –panssarisiimalevän rusehtavaksi värjäämää vesi hohtaa pimeässä turkoosina, kun vettä liikuttaa esimerkiksi airolla. Itämeren bioluminesenssi kertoo levämyrkyllisyydestä Puolan, Ruotsin ja Suomen rannikoilla on jo kauan hämmästelty turkoosia hohdetta meren pinnalla. Tämän valoilmiön eli bioluminesenssin aiheuttaa Alexandrium ostenfeldii -panssarisiimalevä, joka on viime vuosikymmeninä levinnyt laajalle Itämerellä. Panssarisiimalevän aiheuttama hohde havaitaan selvimmin lämpimän veden aikaan loppukesällä, kun illat pimenevät. Valtameressä bioluminesenssia tavataan useista eliöryhmistä. Tuottamalla valoa eliö voi muun muassa varoittaa, suojautua ja välttää syödyksi tulemista, valoa voi myös käyttää syöttinä saaliin houkuttamiseksi. Ilmiön tarkkaa merkitystä ei kaikkien eliöiden kohdalla kuitenkaan tunneta. Kuivalta maalta tuttu esimerkki on kiiltomatonaaraan ”lamppu”, jolla se houkuttelee koiraita luokseen. Näiden eliöiden elimistössä muodostuu lusiferiini-yhdistettä, joka hapettuu entsymaattisesti; tämä valoa tuottava reaktio alkaa, kun eliötä aktivoidaan tavalla tai toisella. Bioluminoivat panssarisiimalevät maailmalla Kuva: David J. Patterson Maailman merien vaikuttavimmat bioluminesenssi-ilmiöt näyttävät värjäävän veden kauttaaltaan turkoosin hohtoiseksi. Hohde on lähes poikkeuksetta panssarisiimalevien aiheuttama; osa näistä panssarisiimalevälajeista tuottaa Panssarisiimalevä Alexandrium ostenfeldii. myrkyllisiä yhdisteitä. Myrkkyä tuottavista lajeista suurin osa kuuluu sukuun Alexandrium, jonka muodostamat myrkyt lamauttavat keskushermostoa. Suotuisissa oloissa levät lisääntyvät nopeasti jakautumalla ja muodostavat tiheitä kukintoja. Bioluminesenssi ja PSP-myrkyt Itämerellä Alexandrium ostenfeldii -panssarisiimalevän kukintojen solutiheydet Itämerellä ovat olleet korkeampia kuin missään muualla maailmassa. Lajin menestyksen syitä on tutkittu muun muassa molekyylibiologian ja ekofysiologian menetelmin pyrkien selvittämään lajin kasvuun ja elinkiertoon vaikuttavia tekijöitä. A. ostenfeldii hyötyy erityisesti veden lämpenemisestä ja liukoisen hiilidioksidin määrän kasvusta. Lajia on esiintynyt Itämeressä jo kauan, mutta sen määrät ovat olleet melko vähäisiä; viime vuosina voimistuneet leväkannat koostuvat erityisesti hyvin myrkyllisistä genotyypeistä. A. ostenfeldii tuottaa epäsuotuisissa oloissa leposoluja, mikä edesauttaa sen leviämistä: kun olot muuttuvat suotuisemmiksi, pohjalle vajonneet leposolut alkavat kasvaa. Lajin leviäminen voi haitata rannikon eliöyhteisöjä, koska kukinnat nostavat levämyrkkyjen pitoisuuksia vedessä ja myrkyt kulkeutuvat edelleen pohjan ravintoverkkoon. Sen sijaan ulapan ravintoverkossa levämyrkyt eivät kulkeudu yhtä hyvin, sillä A. ostenfeldii pystyy puolustautumaan eläinplanktonin saalistusta vastaan erittämällä kemiallisia yhdisteitä. Myös tästä on haittaa ympäristölle, koska energian ja ravinteiden kierto ravintoverkossa häiriintyy. Kansalaiset apuun havainnointiin A. ostenfeldii on ainoa Itämeren rannikon valoa tuottava levälaji, mikä helpottaa sen esiintymisalueiden kartoittamista. Veden turkoosi hohde voi ilmaista lajin olemassaolon jo ennen varsinaisia massaesiintymiä. Kansalaisten toivotaan raportoivan havainnoistaan SYKE:n merikeskukseen, sillä näin saadaan kattavampaa tietoa lajin esiintymisestä. 102 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva: Jan-Erik Bruun Näkösyvyyteen vaikuttavat monet tekijät Myös näkösyvyys kuvaa rehevöitymisen suoria vaikutuksia siltä osin, kuin veden samentuminen johtuu levämäärän kasvusta. Itämeren avomerialueen näkösyvyyttä on mitattu 1800-luvulta tähän päivään yksinkertaisella menetelmällä, jossa valkolevy (Secchi-levy) lasketaan veteen ja arvioidaan kuinka syvältä se erottuu. Itämeren pitkän ajan näkösyvyysaineisto on maailmanlaajuisestikin arvokas. Näkösyvyys indikoi veteen kohdistuvan valon heikkenemistä vesipatsaassa absorption ja sironnan myötä; tähän vaikuttaa vesi itsessään, siihen liuenneet aineet ja siinä olevat elolliset ja elottomat partikkelit. Itämeressä vedenkirkkauteen vaikuttavat merkittävimmin värilliset liuenneet eloperäiset aineet, kuten humus, sekä pienet eloperäiset partikkelit, joista tärkeimmät ovat yleensä kasviplanktonia. Liuenneen eloperäisen aineen luonnollista vaihtelua voidaan tulkita helpoiten avomeren talviaikaisten näkösyvyysarvojen perusteella, koska levien määrä vedessä on tällöin pieni. Sitä vastoin rannikolla näkösyvyyteen vaikuttavat kasviplanktonin lisäksi monet muutkin tekijät, kuten savisavennus. Siten rannikon näkösyvyysarvot eivät kuvaa yhtä hyvin rehevöitymisen vaikutuksia kuin avomeren näkösyvyysarvot, joista liuenneen eloperäisen aineen vaikutus näkösyvyyteen on helpompi arvioida. Eloperäisestä aineesta kerrotaan tarkemmin luvussa 7. Näkösyvyyden pitkän ajan muutos 1905–2012 Suomea ympäröivillä avomerialueilla näkösyvyys on laskenut merkittävästi kuluneen sadan vuoden aikana. Avoimella Perämerellä ja Selkämerellä tilanne on tasaantunut 2000-luvulla; Suomenlahdella vasta viime vuosina (Fleming-Lehtinen ja Laamanen 2012). Itämeren avomerialueen tilaa on määritelty näkösyvyyden avulla vertaamalla nykytasoa aiempaan ns. tavoitetasoon. Itämeren runsas liuenneen eloperäisen aineen määrä on huomioitava näkösyvyysarvojen tulkinnassa. Rehevöitymisen tilanarvioinnissa onkin näkösyvyyden rinnalla mitattava myös muita ympäristömuuttujia kuten epäorgaanisten ravinteiden, levien ja syvien pohjien hapen määrää. Nykyisin eloperäisen aineksen vaikutus näkösyvyyteen voidaan erottaa entistä paremmin bio-optisen mallin avulla; aiempaa näkösyvyysaineistoa ei kuitenkaan voida tältä osin korjata. Lähitulevaisuudessa näkösyvyyden arvioinnin tukena tullaan käyttämään myös satelliittikuva-aineistoja. Näkösyvyyttä mitataan tutkimusalus Arandalla. Näkösyvyyden (m) kehitys Suomen merialueilla vuosina 1905–2014: musta viiva kuvaa havaintojen pitkäaikaista muutosta (LOESS epälineaarinen regressiosovitus) ja sininen alue 95 % luottamusväliä sovituksesta. Hyvän tilan raja-arvo on merkitty katkoviivalla. Perämerellä sallitaan muita alueita suurempi poikkeama, koska veden humuspitoisuus on korkea. Suomenlahdella näkösyvyys on pienentynyt sadassa vuodessa noin kahdeksasta neljään metriin. Lähde: Vivi Fleming-Lehtinen / HELCOM ja SYKE syvyys (m) Perämeri Suomen avomerialueista vain Perämeri oli näkösyvyyden osalta hyvässä tilassa vuosina 2007–2011 (Pyhälä ym. 2014b). Indikaattoreista ja hyvän tilan tavoitetasosta kerrotaan tarkemmin luvussa 2. Selkämeri Suomenlahti 0 0 0 2 2 2 4 4 4 6 6 6 8 8 8 10 10 10 1920 1960 2000 1920 1960 2000 1920 1960 2000 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 103 10.2 Satelliittikuvista kattavaa tietoa leväkukintojen laajuudesta Kaukokartoitusta käytettiin leväkukintojen havainnointiin Itämerellä jo 1970-luvulla (esim. Öström 1976). Menetelmä mahdollistaa leväkukintojen alueellisesti ja ajallisesti kattavan seurannan; satelliittikuvien sisältämää tietoa on nyt tiivistetty vertailukelpoisiksi meren tilaindikaattoreiksi. Kehitysvaiheessa haasteensa ovat asettaneet muun muassa käytettävien satelliitti-instrument- tien rajoitteet, alueellisesti kattavan tiedon muuttaminen vertailukelpoisiksi tunnusluvuiksi ja tavoitetilan määrittäminen. Satelliittitieto jalostuu indikaattoreiksi Pääosin kaukokartoitustiedoista jalostetut kevätkukinnan ja kesän sinileväkukintojen indikaattorit soveltuvat meren tilan arviointiin. Indikaattoreita voidaan jatkossa täydentää myös muilla menetelmillä kerätyllä tiedolla, kuten Alg@line -kauppa- Kuva 3. Kevätkukinnan kesto, voimakkuus ja kukintahuipun ajoitus Suomenlahden avomerialueella vuonna 2005. Aineisto: kaukokartoitushavainnot. Lähde: Sofia Junttila / SYKE 1600 1400 y = 0.889*x + −1.14e+03 Kaukokartoitus Alg@line Intensiteetti-indeksi 1200 1000 800 600 400 200 0 1992 1995 1998 2001 2004 2007 2010 2013 Vuosi Kuva 4. Kevätkukintaindeksin aikasarja Suomenlahden avomerialueelta. Aineisto: Alg@line -mittaukset vuosilta 1992–2014 ja kaukokartoitushavainnot vuosilta 2003–2011. Lähde: SYKE 104 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 laivamittauksilla (Kaitala ym. 2014) tai kansalaishavainnoilla. Kevätkukintaindikaattorin osalta mitataan – perustuen a-klorofyllin aikasarjaan – kukinnan kestoa, voimakkuutta ja kukintahuipun ajoittumista menetelmällä, jonka ovat kuvanneet muun muassa Fleming ja Kaitala (2006) (kuva 5). Tiedot yhdistetään vuosittaiseksi indeksiksi, jonka avulla päätellään mihin suuntaan alueen tila on kehittymässä. Vastaavaa tietoa voidaan tuottaa Alg@line-aineistosta (kuva 4). Kesäkukintaindikaattori hyödyntää kaukokartoitustuotetta, jolla arvioidaan sinilevien pintakukintojen todennäköisyyttä (www.syke.fi/kaukokartoitus). Kunkin päivän kaukokartoitushavainnot kootaan seuranta-alueelta yhdeksi luvuksi laskemalla niistä ns. leväbarometriarvo (Rapala ym., 2012). Seurantakauden leväbarometriarvojen jakauman perusteella arvioidaan kesän sinileväkukintojen ominaisuuksia: intensiteettiä, kestoa ja maksimivoimakkuutta. Nämä ominaisuudet yhdistetään CSA-indeksiksi (kuva 5). Kootun aikasarjan viime vuosia verrataan tavoitetilaan, joka on määritetty pohjautuen pisimpään kaukokartoitusaikasarjaan Itämeren sinilevien massaesiintymistä meren pintakerroksessa (Kahru ja Elmgren 2014). Suomenlahden tilanarviointia Satelliittikuva-indikaattoreissa yhdistyy tieto monista kukintojen ominaisuuksista ja niiden avulla saadaan entistä kattavampi kuva leväkukintojen kehityksestä. Indikaattorien mukaan Suomenlahden tila on parantunut viime vuosina, vaikka kesän tavoitetilaa ei ole vielä saavutettu. Vuosien ja alueiden välillä on huomattavaa vaihtelua: vuonna 2014 varsinaisella Itämerellä ja osin myös läntisellä Suomenlahdella esiintyi laajoja sinilevälauttoja, kun taas itäisellä Suomenlahdella tilanne oli poikkeuksellisen hyvä (kuva 6). Intensiteetti 1 0.5 0 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2010 2012 2014 2010 2012 2014 2010 2012 2014 Kesto 1 0.5 0 2004 2006 2008 Maksimivoimakkuus 1 0.5 0 2004 2006 2008 CSA−indeksi 1 0.5 0 2004 2006 2008 Vuosi Kuva 5. Kaukokartoituskuvilta Suomenlahdelle lasketut normalisoidut aikasarjat kesien 2003–2014 sinileväkukintojen ominaisuuksista sekä niistä yhdistetty CSA-indeksiaikasarja (engl. Cyanobacterial Surface Accumulations index). Suomenlahden CSA -indeksin tavoitetilaksi on määritetty 0.96 (sininen katkoviiva). Lähde: Saku Anttila / SYKE Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 105 Maata Ei Mahdollista Todennäköistä Kilometers Viikko 27 (30.6.-6.7.14) Kilometers Viikko 28 (7.-13.7.14) Kilometers Viikko 29 (14.-20.7.14) Kilometers Viikko 30 (21.-27.7.14) Kilometers Viikko 31 (28.7.-3.8.14) Kilometers Viikko 32 (4.-10.8.14) Varmaa Pilviä Kuva 6. Sinileväesiintymien kehitys varsinaisen Itämeren pohjoisosassa ja Suomenlahdella kesällä 2014 (30.6.–10.8.) perustuu kaukokartoitusaineistoon. Väriasteikko kuvaa satelliittikuvista tulkittua pintakukintojen todennäköisyyttä. Lähde: SYKEn operatiiviset kaukokartoitustuotteet 10.3 Kasviplanktonseurannan tulevaisuuden näkymiä Seuranta-aineistojen käyttökelpoisuus meren tilan pitkän ajan muutosten arviointiin edellyttää havaintojen ajallista ja alueellista kattavuutta, sekä tulosten kansainvälistä vertailukelpoisuutta. Kvantitatiivinen lajistoanalyysi, jossa vesinäyte mikroskopoidaan, kehitettiin jo 1950-luvulla kasviplanktontutkimukseen. Tätä vakiintunutta analyysimenetelmää ei tällä hetkellä voida korvata muilla menetelmillä, koska ne eivät anna yhtä yksityiskohtaista ja vertailukelpoista tietoa kasviplanktonlajiston koostumuksesta. Virtaussytometriaan, eli veden sisältämien yksittäisten hiukkasten analyysiin niiden virratessa pienen reiän läpi, perustuvia mittalaitteita levien valokuvaamiseen, tunnistamiseen ja solumäärien laskentaan kehitetään kuitenkin koko ajan. Myös genetiikkaan perustuvia seurantamenetelmiä kehitetään ja testataan maailmanlaajuisesti. 106 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Tulosten tallentaminen nykyaikaisiin tietojärjestelmiin edistää entisestään seuranta-aineistojen hyödyntämistä meren tilan arvioinnissa. Myös kaikkein pienimmän (alle 2 µm) pikokasviplanktonin sekä perustuotannon määrän seurantaan on kehitteillä menetelmiä, kuten tutkimus- ja kauppalaivoille sekä poijuihin asennettavia automaattilaitteistoja. Edellä käsiteltyjen (kappale 10.2) kaukokartoitusmenetelmien jatkokehityksessä pyritään seuraavaksi lisäämään indikaattoreihin uusia tietoja, kuten kansalaisten tekemiä havaintoja, sekä parantamaan tavoitetilan arviointia ekosysteemimallinnuksen avulla. Satelliittikuvien kaukokartoitusaineistoa hyödynnetään jo leväkukintojen seurannassa ja klorofyllipitoisuuksien arvioinnissa. Itämerelle ei ole kuitenkaan toistaiseksi kehitetty luotettavaa kaukokartoitusmenetelmää, joka antaisi tietoa leväryhmien keskinäisistä runsaussuhteista. Lä h t eet Aroviita, J., Hellsten, S., Jyväsjärvi, J., Järvenpää, L., Järvinen, M., Karjalainen, S. M., Kauppila, P., Keto, A., Kuoppala, M., Manni, K., Mannio, J., Mitikka, S., Olin, M., Pilke, A., Rask, M., Riihimäki, J., Sutela, T., Vehanen. T. & Vuori, K.-M. 2012. Ohje pintavesien ekologisen tilan luokitteluun vuosille 2012-2013 – Päivitetyt arviointiperusteet ja niiden soveltaminen. Ympäristöhallinnon ohjeita 7/2012. http:// hdl.handle.net/10138/41788 Carstensen, J. & Heiskanen, A.-S. 2007. Phytoplankton responses to nutrient status: application of a screening method to the northern Baltic Sea. Mar. Ecol. Prog. Ser. 336: 29–42. Fleming, V. & Kaitala, S. 2006. Phytoplankton spring bloom intensity index for the Baltic Sea estimated for the years 1992 to 2004. Hydrobiologia 554(1): 57–65. Funkey, C. P., Conley, D. J., Reuss, N. S., Humborg, C., Jilbert, T. & Slomp C.P. 2014. Hypoxia Sustains Cyanobacteria Blooms in the Baltic Sea. Environ. Sci. Technol. 48(5): 2598−2602. Hakanen, P., Suikkanen, S. & Kremp, A. 2014. Allelopathic activity of the toxic dinoflagellate Alexandrium ostenfeldii: Intra-population variability and response of co-occurring dinoflagellates. Harmful Algae 39: 287–294. Hakanen, P., Suikkanen, S., Franzén, J., Franzén, H., Kankaanpää, H. & Kremp, A. 2012. Bloom and toxin dynamics of Alexandrium ostenfeldii in a shallow embayment at the SW coast of Finland, northern Baltic Sea. Harmful Algae 15: 91–99. Haney, J. F. 1987. Field studies on zooplankton-cyanobacteria interactions. New. Zeal. J. Mar. Fresh. 21: 467–475. HELCOM 2009. Eutrophication in the Baltic Sea – An integrated thematic assessment of the effects of nutrient enrichment in the Baltic Sea region. Balt. Sea Environ. Proc. 115B. http://helcom.fi/Lists/Publications/BSEP115B.pdf HELCOM 2013. HELCOM core indicators: Final report of the HELCOM CORESET project. Balt. Sea Environ. Proc. No. 136. http://helcom.fi/Lists/Publications/BSEP136.pdf HELCOM 2014. Eutrophication status of the Baltic Sea 2007–2011 – A concise thematic assessment. Balt. Sea Environ. Proc. No. 143. http://helcom.fi/Lists/Publications/ BSEP143.pdf Hällfors, H. & Uusitalo, L. 2013. Early warning indicators: phytoplankton. Teoksessa: Uusitalo, L., Hällfors, H., Peltonen, H., Kiljunen, M., Jounela, P. & Aro, E. Indicators of the Good Environmental Status of food webs in the Baltic Sea. S. 52-64. http://gesreg.msi.ttu.ee/download/WP3%20 GES-REG%20D4%20Food%20webs%20final%20report.pdf Hällfors, H., Backer, H., Leppänen, J.-M., Hällfors, S., Hällfors, G. & Kuosa, H. 2013.The northern Baltic Sea phytoplankton communities in 1903–1911 and 1993–2005: a comparison of historical and modern species data. Hydrobiologia 707: 109–133. Ianora, A. & Miralto, A. 2010. Toxigenic effects of diatoms on grazers, phytoplankton and other microbes: a review. Ecotoxicology 19: 493–511. Jonasson, S., Eriksson, J., Berntzon, L., Spáčil, Z., Ilag, L. L., Ronnevi, L.-O., Rasmussen, U. & Bergman, B. 2010. Transfer of a cyanobacterial neurotoxin within a temperate aquatic ecosystem suggests pathways for human exposure. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 107(20): 9252–9257. Kahru, M. & Elmgren, R. 2014. Multidecadal time series of satellite-detected accumulations of cyanobacteria in the Baltic Sea. Biogeosciences 11: 3619–3633. Kahru, M., Savchuk, O. P., & Elmgren, R. 2007. Satellite measurements of cyanobacterial bloom frequency in the Baltic Sea: interannual and spatial variability. Mar. Ecol. Prog. Ser. 343: 15–23. Kaitala. S., Kettunen, J. & Seppälä, J. 2014. Introduction to Special Issue: 5th ferrybox workshop — Celebrating 20 years of the Alg@line. J. Mar. Syst. 140: 1–3. Kankaanpää, H., Sipiä, V., Kuparinen, J., Ott, J. & Carmichael, W. 2001. Nodularin analyses and toxicity of a Nodularia spumigena (Nostocales, Cyanobacteria) water-bloom in the western Gulf of Finland, Baltic Sea, in August 1999. Phycologia 40(3): 268–274. Kankaanpää, H., Sjövall, O., Huttunen, M., Olin, M., Karlsson, K., Hyvärinen, K., Sneitz, L., Härkönen, J., Sipiä, V., & Meriluoto, J. 2009. Production and sedimentation of peptide toxins nodularin-R and microcystin-LR in the northern Baltic Sea. Environ. Pollut. 157(4): 1301–1309. Kankaanpää, H., Turunen, A.-K., Karlsson, K., Bylund, G., Meriluoto, J., & Sipiä, V. 2005. Heterogeneity of nodularin bioaccumulation in northern Baltic Sea flounders in 2002. Chemosphere 59(8): 1091–1097. Karjalainen, M., Pääkkönen, J.-P., Peltonen, H., Sipiä, V., Valtonen, T. & Viitasalo, M. 2008. Nodularin concentrations in Baltic Sea zooplankton and fish during a cyanobacterial bloom. Mar. Biol. 155(5): 483–491. Klemas, V. 2011. Remote sensing of algal blooms: an overview with case studies. J. Coast. Res. 28(1A): 34–43. Koski, M., Engström, J. & Viitasalo, M. 1999. Reproduction and survival of the calanoid copepod Eurytemora affinis fed with toxic and non-toxic cyanobacteria. Mar. Ecol. Prog. Ser. 186: 187–197. Kozlowsky-Suzuki, B., Karjalainen, M., Lehtiniemi, M., Engström-Öst, J., Koski, M. & Carlsson, P. 2003. Feeding, reproduction, and toxin accumulation by the copepods Acartia bifilosa and Eurytemora affinis in the presence of toxic Nodularia spumigena. Mar. Ecol. Prog. Ser. 249: 237–249. Kremp, A., Godhe, A., Egardt, J. Dupont, S., Suikkanen, S., Casabianca, S. & Penna, A. 2012. Intraspecific variability in the response of bloom forming marine microalgae to changing climatic conditions. Ecol. Evol. 2(6): 1195–1207. Kremp, A., Lindholm, T., Dreßler, N., Erler, K., Gerdts, G., Eirtovaara, S. & Leskinen, E. 2009. Bloom forming Alexandrium ostenfeldii (Dinophyceae) in shallow waters of the Åland Archipelago, Northern Baltic Sea. Harmful Algae 8(2): 318–328 Martin-Creuzburg, D., von Elert, E. & Hoffmann, K. 2008. Nutritional constraints at the cyanobacteria–Daphnia magna interface: The role of sterols. Limnol. Oceanogr. 53: 456–468. Olli, K., Ptacnik, K., Andersen, T., Trikk, O., Klais, R., Lehtinen, S. & Tamminen, T. 2014. Against the tide: Recent diversity increase enhances resource use in a coastal ecosystem. Limnol. Oceanogr. 59(1): 267–274. Pellikka, K., Räsänen, M. & Viljamaa, H. 2007. Kasviplanktonin suhde ympäristömuuttujiin Helsingin ja Espoon merialueella vuosina 1969–2003. Helsingin kaupungin ympäristökeskuksen julkaisuja 5/2007. www.hel.fi/static/ ymk/julkaisut/julkaisu-05-07.pdf Pimiä, V., Kankaanpää, H. & Kononen, K. 1997. The first observation of okadaic acid in Mytilus edulis from the Gulf of Finland. Boreal Environ. Res. 2: 381–386. Platt, T., & Sathyendranath, S. 2008. Ecological indicators for the pelagic zone of the ocean from remote sensing. Remote Sens. Environ. 112(8): 3426–3436. Pyhälä, M., Fleming-Lehtinen, V., Laamanen, M., Łysiak-Pastuszak, E., Carstens, M., Leppänen, J.-M., Leujak, W. & Nausch, G. 2014a. Chlorophyll-a status - HELCOM Core Indicator Report. [Viitattu 12.2.2015], http://helcom.fi/ baltic-sea-trends/eutrophication/indicators/chlorophyll-a Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 107 Pyhälä, M., Fleming-Lehtinen, V., Laamanen, M., Łysiak-Pastuszak, E., Carstens, M., Leppänen, J.-M., Leujak, W. & Nausch, G., 2014b. Water clarity - HELCOM Core Indicator Report. [Viitattu 12.2.2015], http://helcom.fi/balticsea-trends/eutrophication/indicators/water-clarity Rapala, J., Kilponen, J., Järvinen, M. & Lahti, K. 2012. Finland: Guidelines for monitoring of cyanobacteria and their toxins. Teoksessa: Chorus, I. (toim.). Current approaches to Cyanotoxin risk assessment, risk management and regulations in different countries. Umweltbundesamt, Texte 63/2012. S. 54–62. http://www.uba.de/ uba-info-medien-e/4390.html Setälä, O., Lehtinen, S., Kremp, A., Hakanen, P., Kankaanpää, H., Erler, K. & Suikkanen, S. 2014. Bioaccumulation of PSTs produced by Alexandrium ostenfeldii in the northern Baltic Sea. Hydrobiologia 726(1): 143–154. Sipiä, V., Kankaanpää, H., Lahti, K., Carmichael, W. W. & Meriluoto, J. 2001. Detection of nodularin in flounders and cod from the Baltic Sea. Environ. Toxicol. 16(2): 121–126. Sipiä, V., Kankaanpää, H., Meriluoto, J. & Høisæter, T. 2000. The first observation of okadaic acid in flounder in the Baltic Sea. Sarsia 85(5-6): 471–475. Sipiä, V., Kankaanpää, H., Peltonen, H., Vinni, M. & Meriluoto J. 2007. Transfer of nodularin to three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus L.), herring (Clupea harengus L.), and salmon (Salmo salar L.) in the northern Baltic Sea. Ecotox. Environ. Safe. 66(3): 421–425. Sipiä, V., Karlsson, K., Meriluoto J. & Kankaanpää H. 2004. Eiders (Somateria mollissima) obtain nodularin, a cyanobacterial hepatotoxin, in Baltic Sea food web. Environ. Toxicol. Chem. 23(5): 1256–1260. Sopanen, S., Setälä, O., Kremp, A. & Erler, K. 2011. The toxic dinoflagellate Alexandrium ostenfeldii promotes incapacitation of the calanoid copepods Eurytemora affinis and Acartia bifilosa from the northern Baltic Sea. J. Plankton Res. 33(10): 1654–1573. 108 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Suikkanen, S., Kremp, A., Hautala, H. & Krock, B. 2013. Paralytic shellfish toxins or spirolides? The role of environmental and genetic factors in toxin production of Alexandrium ostenfeldii complex. Harmful Algae 26: 52–59. Suikkanen, S., Pulina, S., Engström-Öst, J., Lehtiniemi, M., Lehtinen, S. & Brutemark, A. 2013. Climate change and eutrophication induced shifts in Northern Summer plankton communities. PLoS ONE 8(6): e66475. Tahvanainen, P., Alpermann, T. J., Figueroa, R. I., John, U., Hakanen, P., Nagai, S., Blomster, J. & Kremp, A. 2012. Patterns of post-glacial genetic differentiation in marginal populations of a marine micro-alga. PLoS ONE 7(12): e53602. Tamelander, T. & Heiskanen, A.-S. 2004. Effects of spring bloom phytoplankton dynamics and hydrography on the composition of settling material in the coastal northern Baltic Sea. J. Mar. Syst. 52: 217–234. Uusitalo, L., Fleming-Lehtinen, V., Hällfors, H., Jaanus, A., Hällfors, S. & London, L. 2013. A novel approach for estimating phytoplankton biodiversity. ICES J. Mar. Sci. 70: 408–417. Uusitalo, L., Fleming-Lehtinen, V., Hällfors, H., Jaanus, A., London, L. & Hällfors, S. 2015. Phytoplankton taxonomic diversity (Shannon95). Teoksessa: Martin, G., Fammler, H.; Veidemane, K., Wijkmark, N., Auninš, A., Hällfors, H. & Lappalainen, A. (toim.). The MARMONI approach to marine biodiversity indicators. Volume II: List of indicators for assessing the state of marine biodiversity in the Baltic Sea developed by the LIFE MARMONI project. Estonian Marine Institute Report Series No. 16. S. 91–95. http://marmoni.balticseaportal.net/wp/wp-content/uploads/2011/03/A2_REPORT_INDICATORS_VOLUME-II. pdf Öström, B. 1976. Fertilization of the Baltic by nitrogen fixation in the blue-green alga Nodularia spumigena. Remote Sens. Environ. 4: 305–310. Kuvat: Siru Tasala Kuva 1. Hankajalkainen Eurytemora affinis: nauplius-toukkia. Kuva 2 . Vesikirppu Eubosmina coregoni maritima. 11 Eläinplankton siirtää levien energiaa ravintoverkossa eteenpäin Maiju Lehtiniemi ja Susanna Jernberg SYKE Eläinplankton toimii tärkeänä linkkinä ravintoverkossa perustuottajien ja petojen välillä. Se on planktonia syövien kalojen, kuten silakan, sekä kalanpoikasten ravintoa. Itämeren tärkeimmän eläinplanktonryhmän muodostavat hankajalkaiset. Hankajalkaiset (kuva 1) ovat tärkeitä Itämeren hiilen ja energian kierrossa: ne ovat pääravintoa monille planktonia syöville kaloille ja selkärangattomille pedoille kuten halkoisjalkaäyriäisille ja meduusoille. Toinen tärkeä eläinplanktonryhmä on pääosin kasviplanktonia syövät vesikirput (kuva 2), joista pohjoisella Itämerellä esiintyy yleisemmin pienikokoisia lajeja. Vesikirppuihin kuuluvat myös pienempää eläinplanktonia syövät petovesikirpput. Eläinplanktonyhteisöön sisältyvät myös hyytelöplanktonlajit, jotka syövät koostaan riippuen mikro- tai mesoeläinplanktonia. Eläinplankton Eläinplankton koostuu pääasiassa mikroskooppisen pienistä eläimistä, jotka kulkeutuvat veden virtausten mukana tai uivat hitaasti ympäröivässä vedessä. Nämä pienet eläimet syövät perustuottajia eli kasviplanktonia, sekä toisenvaraista mikroplanktonia ja bakteereita. Myös suurikokoisempi hyytelöplankton kuuluu eläinplanktoniin: meduusat (Cnidaria) ja kampamaneetit (Ctenophora). Seuranta Eläinplanktonlajistoa ja sen muutoksia seurataan kaksi kertaa vuodessa tapahtuvalla näytteenotolla sekä avomerellä että rannikolla. Eläinplanktonin avomeriseuranta aloitettiin vuonna 1979. Rannikkoseuranta käynnistyi muutamilla asemilla jo 1960-luvulla, mutta kattavasti vasta vuonna 2014. Seurantatulokset kertovat eläinplanktonin biomassan ja lajiston muutoksista, jotka vaikuttavat edelleen saalistajayhteisöihin, muun muassa silakan kasvuun. Meduusamääriä ei pystytä kartoittamaan perinteisen seurantaohjelman puitteissa. Tämän vuoksi meduusahavaintoja on kerätty kansalaisilta nettilomakkeella vuosina 2010–2014 ja kesästä 2015 lähtien Meriwikin kautta. www.meriwiki.fi Eläinplanktonyhteisö Itämeren tavallisimpia hankajalkaisia ovat murtovedessä hyvin viihtyvät lajit, Eurytemora affinis ja Acartia bifilosa sekä suolaisemmassa ja viileämmässä viihtyvät lajit, Temora longicornis ja Pseudocalanus elongatus. Vesikirpuista pohjoisella Itämerellä Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 109 esiintyy yleisemmin pienikokoisia lajeja, Eubosmina coregoni maritima, Evadne nordmanni ja Pleopsis polyphemoides. Vieraslajit Cercopagis pengoi ja Evadne anonyx ovat esimerkkejä kookkaammista petovesikirpuista, jotka syövät pienempää eläinplanktonia. Cercopagis petovesikirpun pituus voi olla jopa 14 millimetriä, koska sillä on pitkä koukullinen peräpiikki: ne takertuvat helposti koukustaan kalastajien verkkoihin liisterimäiseksi massaksi. Pohjoisella Itämerellä yleisin hyytelöplanktonlaji on 10–20 senttimetrin kokoinen korvameduusa Aurelia aurita, joka muodostaa ajoittain tiheitä pintalauttoja. Toinen yleinen hyytelöplanktonlaji, arktinen kampamaneetti Mertensia ovum, on runsaimmillaan kylmän veden aikaan; se kasvaa Itämeressä vain noin millimetrin kokoiseksi. muun muassa ripsieläimet, rataseläimet ja pienet vesikirput runsastuvat, samalla eläinplanktonin keskikoko pienenee. Pienikokoinen eläinplankton on heikompaa ravintoa planktonia syöville kaloille. Planktonia syövien kalojen kannanvaihtelu vaikuttaa myös suoraan eläinplanktonyhteisöön; muutos silakan ja kilohailin kalastuspaineessa näkyy mereisten hankajalkaisten ja suurten vesikirppujen määrissä. Vieraslajit, kuten petovesikirput, voivat lisätä kilpailua ja siten muuttaa eläinplanktonlajiston koostumusta. Kun uusi peto asettuu ekosysteemin osaksi, voi joidenkin eläinplanktonlajien määrä vähentyä ja toisten kasvaa. Eri merialueilla eläinplanktonyhteisön koostumus vaihtelee, sillä suolaisuus ja lämpötila vaikuttavat voimakkaasti lajistoon. Suomenlahti ja Ahvenanmeri Eläinplanktonin vuodenaikaisvaihtelu Eläinplanktonin määrä alkaa lisääntyä kevään pii- ja panssarisiimaleväkukinnan jälkeen, kun vedessä on tarjolla runsaasti kasviplanktonia ravinnoksi. Ensimmäisenä runsastuvat rataseläimet, pian myös hankajalkaiset, ja kesän edetessä alkaa vesikirppujen valtakausi. Eläinplanktonin määrä on huipussaan loppukesällä vesien lämmettyä. Vesien viiletessä syksyllä planktoneliöstö vähenee ulappavedessä: monet lajit muodostavat lepomuotoja, jotka vajoavat pohjasedimenttiin talvehtimaan. Hankajalkaiset talvehtivat myös nuoruus- ja aikuisvaiheina vesipatsaassa. Talvella vedessä on kuitenkin vain vähän eläinplanktonia. Rehevöityminen näkyy Suomenlahdella ja Ahvenanmerellä eläinplanktonin keskikoon merkitsevänä pienenemisenä (kuva 3). Suomenlahdella eläinplanktonin kokonaisrunsaus laski merkitsevästi aina vuoteen 2011 asti (Suikkanen ym. 2013). Koska kahtena viime vuonna yksilömäärät ovat olleet runsaampia, on muutoksen suunta kääntynyt. Erityisen runsaina esiintyvät pienikokoiset eläinplanktonlajit, mikä on pienentänyt keskikokoa koko eläinplanktonyhteisössä (kuva 3). Pohjanlahti Eläinplanktonin tilaan vaikuttavat tekijät ja pitkän ajan muutos Eläinplanktonyhteisön lajistokoostumus ja biomassa riippuvat fysikaalisista ympäristöoloista, lämpötilasta ja suolapitoisuudesta, sekä ravintotilanteesta ja petojen määrästä. Rehevöityminen lisää kasviplanktonin ja sitä syövän eläinplanktonin määrää: Selkämerellä esiintyvissä eläinplanktonlajeissa on tapahtunut merkitseviä muutoksia. Kylmässä syvävedessä elävä suurikokoisin hankajalkaisemme Limnocalanus macrurus on lisääntynyt voimakkaasti, samoin Eurytemora affinis ja vesikirppu Eubosmina coregoni maritima. Alueen eläinplanktonyhteisön biomassan ja hankajalkaisten kokonaismäärän kasvu selittyy osaltaan näiden lajien runsastumisella viime vuosikymmeninä (Lehtiniemi 2013) (kuva 4). 0,045 LL3A biomassa mg / yksilö 0,04 LL7 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 110 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 2005 2010 2015 Kuva 3. Eläinplanktonin keskikoon muutos vuosina 1979–2013 itäisellä (LL3A) ja keskisellä (LL7) Suomenlahdella: molemmilla seuranta-asemilla keskikoko on merkitsevästi pienentynyt (Mann-Kendall trenditesti: p < 0.05). Asemakartta s. 91. Lähde: Maiju Lehtiniemi / SYKE 600 SR5 US5B Biomassa (mg m-2) 500 400 300 200 Kuva 4. Hankajalkaisten biomassan muutos vuosina 1979–2013 pohjoisella (US5B) ja eteläisellä (SR5) Selkämerellä. Asemakartta s. 91. Lähde: Maija Lehtiniemi / SYKE 100 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Kuva: Kuva: David J. Patterson Kuva 5. Pohjoisella Itämerellä yleinen vesikirppu Eubosmina coregoni maritima on runsastunut Perämerellä. Tämä laiduntaja käyttää ravintonaan kaikkea pienikokoista planktonia; se ponnistelee eteenpäin ikään kuin ”siirapissa”, mikä johtuu veden viskositeetistä eli ”paksuudesta". Eläinplanktonia on vähän ja yhteisö koostuu suurikokoisista lajeista, jolloin kaloille ei riitä tarpeeksi ravintoa ja eläinplanktonin laidunnusteho on kohtuullinen. Hyvän tilan raja Eläinplanktonin keskikoko Perämerellä ei ole nähtävissä suuria muutoksia: 20 vuodessa hankajalkaisista L. macrurus on lievästi runsastunut, samoin kuin vesikirpuista E. coregoni maritima (kuva 5), sen sijaan hankajalkaisen E. affinis määrä on vähentynyt. Selkämerellä havaitut merkitsevät muutokset eläinplanktonlajistossa voivat olla seurausta merialueen viimeaikaisesta lisääntyneestä rehevöitymisestä, mikä on kasvattanut eläinplanktonin Eläinplanktonia on vähän ja yhteisö koostuu pienikokoisista lajeista, jolloin kaloille ei riitä tarpeeksi ravintoa ja eläinplanktonin laidunnusteho on pieni. 2010 2015 ravinnon määrää. Myös alueen suolapitoisuus on laskenut ja lämpötilan noussut. Indikaattori: Eläinplanktonin keskikoko Itämeren tutkijoiden yhteistyönä on kehitetty indikaattori avuksi ravintoverkon toiminnan ja edelleen meren tilan arviointiin: eläinplanktonin keskikoon suhde eläinplanktonin määrään (kuva 6). Suurikokoinen eläinplankton (hankajalkaiset) on parasta ravintoa kaloille, joten kalojen kannalta sen runsaus ja keskikoon kasvu ilmaisee hyvää meren tilaa. Eläinplanktonin keskikoon pieneneminen kertoo puolestaan kasviplanktonia syövän eläinplanktonlajiston lisääntymisestä, sekä merialueen rehevöitymisestä, mikä merkitsee planktonia syövien kalojen ravintotilanteen heikkenemistä. Ravintoverkosta kerrotaan lisää luvussa 14. Suurikokoista eläinplanktonia on runsaasti, jolloin kaloille riittää ravintoa ja eläinplanktonin laidunnusteho on suuri. Hyvän tilan raja Pienikokoista eläinplanktonia on runsaasti, jolloin kaloille ei riitä tarpeeksi ravintoa ja eläinplanktonin laidunnusteho on kohtuullinen. Eläinplanktonin määrä Kuva 6. Indikaattori, joka kuvaa eläinplanktonin keskikokoa suhteessa eläinplanktonin runsauteen, esitetään nelikenttänä. Meri on hyvässä tilassa kun eläinplanktonin keskikoko suhteessa runsauteen sijoittuu oikeaan yläkulmaan (vihreä laatikko); meren tila on huonoin, kun se sijoittuu vasempaan alakulmaan (punainen laatikko). Lähde: Gorokhova ym. 2013 Lä h t eet Gorokhova, E., Lehtiniemi, M., Lesutiene, J., Strake, S., Uusitalo, L., Demereckiene, N. & Amid, C. 2013. Zooplankton mean size and total abundance. HELCOM Core Indicator Report. 46. http://helcom.fi/Core%20Indicators/ HELCOM-CoreIndicator-Zooplankton_mean_size_and_total_abundance.pdf Lehtiniemi, M. 2013. Northern Baltic Sea. Teoksessa: O’Brien, T. D., Wiebe, P. H. & Falkenhaug, T. (toim.). ICES Zooplankton Status Report 010/2011. ICES Cooperative Research Report No. 318. S. 80-87. http://www.wgze.net/images/stories/ status-reports/crr318_web.pdf Suikkanen, S., Pulina, S., Engström-Öst, J., Lehtiniemi, M., Lehtinen, S. & Brutemark, A. 2013. Climate change and eutrophication induced shifts in northern summer plankton communities. PLoS ONE 8(6): e66475. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 111 Kuva: Ville Karvinen Pohjamudassa kemiallisen hajuaistinsa avulla ravintoa nuuskiva kilkki on Itämeren suurimpia äyriäisiä. Eliön koko on noin 7 cm. 12 Suomen merialueiden pehmeiden pohjien pohjaeläinyhteisöjen tila Samuli Korpinen, Henrik Nygård, Seppo Knuuttila ja Harri Kankaanpää SYKE Itämeren rehevöityminen lisää pohjille laskeutuvan eloperäisen aineen määrää, mikä kiihdyttää pohjaeläinten ja hajottajamikrobien hapenkulutusta. Veden voimakas kerrostuneisuus estää pohjien happitäydennyksen pintavedestä. Erityisesti jatkuva – mutta myös lyhytkestoinen – hapettomuus vaikuttaa pohjaeläinyhteisöjen monimuotoisuuteen, yksilörunsauteen ja yksilöiden kokojakaumaan. Pohjan eliöyhteisöjen hyvinvointi riippuu pääasiallisesti hapen riittävyydestä, mutta myös syvyydestä, pohjan laadusta ja suolapitoisuudesta. Itämeren murtovesi on eliöille haastava elinympäristö, ja siksi myös Suomen merialueiden pohjaeläinyhteisöjen lajimäärä on pieni. Pääosa eliöistä on kotoisin makeista vesistä tai valtameristä ja moni laji elää suolaisuussietävyytensä äärirajoilla. Suolapitoisuuden aleneminen näkyy erityisesti lajien levinneisyydessä ja lisääntymisessä: se rajoittaa muun muassa sini- ja liejusimpukan ja makkaramadon levinneisyyttä (kuvat 1, 2 ja 5, s. 116). 112 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Suomen eteläisillä merialueilla esiintyy lajeja, jotka eivät viihdy Pohjanlahden perukoilla: merivalkokatka on yleinen varsinaisen Itämeren pohjilla, mutta vain alueilla, joissa on happea. Tämä mereinen laji vähenee pohjoiseen päin, eikä sitä esiinny Selkämerellä ja Perämerellä. Sitä vastoin sen lähisukulainen valkokatka on kotoisin makeasta vedestä ja viihtyy myös näillä vähäsuolaisilla merialueilla. tymistä. Suomen merialueiden eroista kerrotaan lisää luvussa 6. Rehevöityminen tuo pohjille ravintoa ja kuluttaa hapen Kuva 1. Sinisimpukka Mytilus trossulus (3 cm) Piirrokset: © Juha Flinkman Kuva 2. Makkaramato Halicryptus spinulosus (3 cm) Pohjanmeren sisäänvirtaukset vaikuttavat myös pohjaeläinyhteisöihin Itämeren syvien pohjien suolapitoisuuteen vaikuttavat erityisesti Pohjanmerestä aika ajoin sisään virtaavat suolavesipulssit. Suolavesipulsseista kerrotaan lisää luvussa 6. Suolavesipulssi voi uudistaa varsinaisen Itämeren pohjanläheisen vesimassan ja sen happivarastot. Samalla Itämeren suolaisuus kasvaa ja kerrostuneisuus vahvistuu, mikä heikentää pohjan hapen saantia. Happipitoisuus vaikuttaa pohjaeläinyhteisöjen tilaan. Varsinaisella Itämeren syvillä pohjilla laajat pohja-alueet ovat vuodesta toiseen täysin hapettomia, mikä on hävittänyt niiden pohjaeläinyhteisöt. Varsinaisen Itämeren hapeton syvävesi virtaa ajoittain Suomenlahden syville pohjille, viime aikoina lähes vuosittain, minkä seurauksena Suomenlahden avomerialueen pohjan happipitoisuus voi heilahdella nopeasti. Sitä vastoin Pohjanlahden merialueilla – Perämerellä, Selkämerellä ja Ahvenanmerellä – joita erottaa varsinaisesta Itämerestä korkea kynnys, on toistaiseksi riittänyt happea. Näin ollen näillä alueilla hapen määrä ei rajoita pohjaeläinten esiin- 15 % Kuva 3. Avomeriasemien pohjanläheisen veden happipitoisuuden jakauma vuosina 2012–2013 (89 asemaa): vasemmalla vuosikeskiarvo ja oikealla vuoden alin arvo Lähde: Hertta-tietokanta / SYKE Rehevöityminen on kasvattanut kasviplanktontuotantoa ja lisännyt siten pohjille laskeutuvan eloperäisen aineksen määrää, minkä seurauksena pohjaeläimet saavat enemmän ravintoa. Eloperäisen aineksen mikrobihajotus kuluttaa happea pohjanläheisestä vedestä. Jos hapellinen pintavesi ei pääse sekoittumaan pohjanläheiseen veteen, loppuu pohjilta happi. Harva pohjaeläin sietää vähähappisia oloja, joten pohjaeläinten määrä vähenee tai ne häviävät kokonaan. Perämeren, Selkämeren ja Ahvenanmeren pohjien hyvä happitilanne näkyy myös pohjaeläinyhteisön hyvänä tilana. Suomenlahdella lähes vuosittaiset lyhytkestoiset hapettomat jaksot ovat köyhdyttäneet pohjaeläinyhteisön lajimäärää. Herkkiä lajeja ilmestyy lajistoon vasta kun hapekkaat, vakaat olot ovat kestäneet useamman vuoden. Happitilanne ulapan pohjaeläinasemilla vuosina 2012–2013 Vain osa Suomen avomerialueen pohjaeläinten seuranta-asemista on hapettomia. Silloin kun vesipatsas ei ole voimakkaasti suolaisuuskerrostunut, kevään ja syksyn täyskierrot tuovat pohjille lisää happea. Pohjaeläinten esiintymistä rajoittava karkea happipitoisuuden kynnysarvo (2 mg litrassa) alittuu vain 17 %:ssä avomeren pohjaeläinasemista tarkasteltaessa pitoisuuksien keskiarvoa asemittain. Jos sen sijaan huomioidaan vuoden alimmat mitatut happipitoisuudet, niin vastaavina vuosina kynnysarvo alittui peräti 32 %:lla asemista (kuva 11 % 17 % mg/l 32 % 15 % 2-4 29 % 4-6 31 % 8% 22 % <2 20 % 6-8 >8 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 113 2% 4% Kuva 4. Suomen rannikkoasemien pohjanläheisen veden happipitoisuuden jakauma vuosina 2009–2013 (650 asemaa): vasemmalla vuosikeskiarvo ja oikealla vuoden alin arvo. Lähde: Hertta-tietokanta / SYKE 11 % 17 % mg/l 13 % <2 9% 2-4 4-6 55 % 28 % 3). Jo lyhytkestoiset hapettomuuskaudet voivat aiheuttaa lajistomuutoksia pohjaeläinyhteisössä. Happitilanne rannikon pohjaeläinasemilla vuosina 2009–2013 Kuva: Ville Karvinen Avomerestä poiketen matalilla rannikkoalueilla pohjien hapettomuus on aina lyhytkestoista. Vesi kerrostuu kesällä lämpötilan mukaan, mikä voi estää pohjia saamasta happitäydennystä pinnalta. Kerrostuneisuus purkautuu syksyisin pintaveden jäähtyessä, vesi sekoittuu jälleen ja pohjat saavat 6-8 33 % 28 % >8 taas happea. Rannikon pehmeiden pohjien pohjaeläinlajisto koostuu yleensä nopeasti kasvavista opportunisteista, eikä pitkäikäisistä ja usein suuremmista lajeista. Lyhytkestoinenkin happivaje muokkaa kuitenkin pohjaeläinyhteisöä: herkimpien lajien nuoruusvaiheet kuolevat ja yhteisörakenne muuttuu. Pohjaeläinten esiintymistä rajoittava karkea happipitoisuuden kynnysarvo alittuu vain 2 %:lla rannikon pohja-asemista tarkasteltaessa pitoisuuksien keskiarvoa asemittain. Jos sen sijaan huomioidaan vuoden alimmat happipitoisuudet, niin vastaavina vuosina kynnysarvo alittui 13 %:lla asemista (kuva 4). Pohjaeläinyhteisöjen tila Avomeri vuodet 1964–2013 Perämerellä ja Selkämerellä, joiden pohjanläheisessä vedessä on aina paljon happea, valkokatka on pohjaeläinyhteisön valtalaji. Sen sijaan Suomenlahdella pohjaeläinyhteisön tila heilahtelee myötäillen pohjanläheisen veden happipitoisuuksia. Vieraslaji liejuputkimato, joka havaittiin ensimmäisen kerran Suomenlahdella 1990-luvun alussa, viihtyy vähähappisillakin pohjilla. 2000-luvulla liejuputkimato valtasi alaa myös Pohjanlahden pohjilla, Selkämerellä, ja nykyisin sitä esiintyy Perämerellä asti (kuva 5. s. 116). Tutkimusalus Muikulla lasketaan noutimesta pohjanläheistä vettä näytepulloon happipitoisuuden määrittämiseksi. 114 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Pohjanlahti Perämerellä pohjaeläinlajeja on vähän. Valtalaji valkokatkan pitkän ajan yksilömäärä on vaihdellut paljon, mikä on todennäköisesti seurausta ravinnon määrän ja laadun muutoksista sekä lajinsisäisestä kilpailusta. Lisäksi kilkki saalistaa katkoja ja vaikuttaa sen katkakantojen kokoon. SYKE koordinoi Suomen merialueiden pohjaeläinseurantoja. Avomeren syvien pehmeiden pohjien pohjaeläinyhteisöjen tilaa on seurattu vuodesta 1964 (kuva 5). Rannikolla havainnoinnin hoitavat ELY-keskukset. Joillakin rannikkopaikoilla, kuten Tvärminnen eläintieteellisellä asemalla Hankoniemellä, pohjaeläinyhteisöjen tilaa on seurattu vuodesta 1964. Samalla vuosikymmenellä alkoivat yhdyskuntien, teollisuuslaitosten ja muiden toiminnanharjoittajien velvoitetarkkailut, jotka tuottavat alueellisesti kattavaa tietoa rannikon pohjaeläinyhteisöjen tilasta. ELY-keskukset huolehtivat velvoitetarkkailujen toteutumisesta. Tutkimusalus Muikun seurantamatkoilla on Suomenlahden pohjoisrannikon syvänteiden pohjaeläinyhteisöjen tilaa seurattu vakioasemilla vuodesta 2001 (kuvat 6 ja 7, s. 117). Pitkät aikasarjat koostuvat vakioasemilta vuosittain kerättävistä havainnoista. Osalta seuranta-asemia pohjaeläinyhteisöjen tilaa havainnoidaan harvemmin. Nykyisellään Suomen pohjaeläinseuranta kattaa vesipuite- ja meristrategiadirektiivien vaatimukset. Kuvat: SYKE Seuranta Tutkimusaluksen kannelle on nostettu van Veen -noutimella pohjaeläinnäyte Suomenlahden rannikon pehmeältä pohjalta. Pohjaeläinnäytettä seulotaan. VELMU Itämeren pohjaeliöstön pitkän ajan seurannassa on käytetty erilaisia noutimia, joilla näytteenotto onnistuu tutkimusaluksen kannelta tai veneestä – pehmeiltä pohjilta. Sen sijaan kovien kallio- ja kivikkopohjien tilan seuraaminen on vaikeampaa tutkimusaluksista käsin. Ensi hätään ratkaisuksi kovien pohjien seurantaan tuli vuonna 2004 käynnistynyt vedenalaisen luonnon inventointiohjelma (VELMU). VELMU:n puitteissa on kartoitettu Suomen merialueiden sekä biologista että geologista monimuotoisuutta sekä pehmeiltä että kovilta matalilta pohjilta; kovien pohjien eliöyhteisöjä tutkitaan mm. sukeltamalla ja videoimalla. Luontotyypeiltään ja lajeiltaan arvokkaimpien vedenalaisten kohteiden suojelu on mahdollista vain, jos niiden sijainti tunnetaan. VELMU-aineistoa tarvitaan myös merialuesuunnittelussa, kun sovitetaan yhteen meriympäristön luontoarvoja ja muun ihmistoiminnan tarpeita. Kuva: Essi Keskinen / Metsähallitus 2010 www.ymparisto.fi/velmu VELMU-hankkeessa tutkittiin merenpohjia myös vesikiikarin avulla (vasemmalla). Drop-videokamera lasketaan veneestä kaapelin varassa lähelle pohjaa ja nauhoitus tallentuu tietokoneelle (oikealla). Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 115 7000 Perämeri (BO3) Valkokatka Monoporeia affinis (9 mm) Yksilöä / m2 6000 5000 4000 3000 2000 1000 Liejuputkimato Marenzelleria spp. (11 cm) 0 1964 ↓ ↓ ↓↓ 1974 1984 1994 2004 7000 Selkämeri (SR5) Kilkki Saduria entomon (7 cm) Yksilöä / m2 6000 5000 4000 3000 Merivalkokatka Pontoporeia femorata (9 mm) 2000 Piirros: Oldevig 1933 1000 0 ↓ ↓ ↓ 1964 1974 1984 1994 2004 ↓ 1994 ↓ 2004 7000 Liejusimpukka Macoma balthica (2 cm) Liejusukasjalkainen Bylgides sarsi (3 cm) Yksilöä / m2 6000 Suomenlahti (LL7) 5000 4000 3000 2000 1000 0 ↓ 1964 ↓↓↓ 1974 ↓↓↓↓ 1984 ↓↓↓ Kuva 5. Pohjaeläinten yksilömäärä ja lajisto Suomen avomeren syvien pehmeiden pohjien seuranta-asemilla vuosina 1964–2013; seulakoko 1mm; puuttuvat tiedot on merkitty nuolella. Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Henrik Nygård ja Marko Jaale / SYKE Piirrokset: © Juha Flinkman Myös Selkämerellä valkokatka on pohjaeläinyhteisön valtalaji. Koska Selkämeren suolapitoisuus on korkeampi kuin Perämeren, esiintyy siellä myös merivalkokatkaa. 2000-luvun alussa Selkämerellä vieraslaji liejuputkimato valtasi alaa. Liejuputkimadon vaikutusta alkuperäislajien kantoihin ei tarkkaan tiedetä, mutta sillä ei näytä olleen haitallista vaikutusta valkokatkojen runsauteen. 116 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Suomenlahti Suomenlahdella pohjaeläinyhteisön tila määräytyy pitkälti happipitoisuuden mukaan. 1990-luvun alussa veden pitkään jatkunut suolaisuuskerrostuneisuus lähes hävisi ja vesimassa sekoittui pohjaan asti. Tämä paransi syvien pohjien happitilannetta ja mahdollisti toimivien pohjaeläinyhteisöjen muodostumisen. Muutokset varsinaisen Itämeren hydrografiassa voimistivat jälleen 1990-luvun lopulla ¯ Kotka Helsinki Kuva 6. Suomenlahden pohjoisrannikon syvänteiden vakioasemat. Lähde: Marco Nurmi / SYKE Hanko Suomenlahden suolaisuuskerrostuneisuutta, kun pääaltaan syvävettä pääsi virtaamaan Suomenlahteen. Tämän seurauksena Suomenlahden syvien pohjien happitilanne huononi ja samalla kerrostuneisuuden voimistuminen esti pohjia saamasta happitäydennystä pintakerroksesta. Hapen loputtua Suomenlahden syvien pohjien pohjaeläinyhteisöt katosivat toistamiseen. Nykyisin Suomenlahden syvien pohjien happitilanne vaihtelee hapettomasta vähähappiseen hyvinkin nopeasti, jopa yksittäisen vuoden sisällä (ks. s. 42, kuva 6). Pohjaeläinyhteisö koostuukin lajeista, jotka sietävät vähähappisia oloja tai pystyvät valloittamaan nopeasti hapellisiksi muuttuvia pohjia. Suomenlahden tyypillinen pohjaeläin on vieraslaji liejuputkimato, joka pystyy liikkumaan nopeasti paikasta toiseen ja sietää myös vähähappisia oloja (kuva 5). Rannikko Pohjanlahti Pohjanlahdella rannikon pohjien happitilanne on ollut aina hyvä, joten pohjaeläinyhteisöt eivät ole kärsineet hapen puutteesta. Selkämeren rannikon pohjaeläinyhteisöissä on kuitenkin paikoitellen havaittu merkkejä rehevöitymisestä. Suomenlahti vuodet 2001–2014 Suomenlahden pohjaeläinyhteisöjen tila heijastaa pohjan happitilanteen muutoksia (kuvat 6 ja 7). Suomenlahden rannikon happitilanne heikkeni 1990-luvun lopulta aina vuoteen 2006 saakka. Sen jälkeen ulkosaariston pohjien tila on kehittynyt parempaan suuntaan, mutta voimakkaammin rehevöityneissä rannikkovesissä pohjat ovat edelleen paikoin vähähappisia. Nykyisin Suomenlahden rannikon pohjaeläinyhteisöt ovat monin paikoin vähälajisia, vaikka pohjaeläinmäärät ovat ulkosaaristossa kohtalaisen runsaita. Pohjilla, joiden happitilanne on kohtalainen tai heikko, esiintyy yleensä vain liejuputkimatoa. 0 25 50 km Pintasedimentin tila Suomenlahdella 100 80 60 40 20 0 100 99 01 03 05 Hapeton 07 09 Hapellinen 11 13 14 Pohjaeläinten esiintyminen Suomenlahdella 80 60 40 20 0 01 03 05 Ei pohjaeläimiä 07 09 11 Pohjaeläimiä 13 14 Kuva 7. Pintasedimentin tila ja pohjaeläinten esiintyminen Suomenlahden pohjoisrannikon syvänteiden vakioasemilla vuosina 2001–2014. Yllä: hapettoman ja hapellisen pintasedimentin % -osuudet kaikista asemista. Alla: pohjaeläinten esiintymisen % -osuudet kaikista asemista. Lähde: Seppo Knuuttila / SYKE Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 117 Pohjaeläinindikaattorit apuna meren tilanarvioinnissa Perämeri 7 6 5 Avomeri Avomerialueiden pohjaeläinyhteisöjen tilaa voidaan arvioida lajirikkauteen perustuvalla monimuotoisuutta kuvaavalla indikaattorilla (engl. Average regional diversity) (kuva 8). Indikaattori kuvastaa pohjaeläinlajien määrää merialueittain avomeren yli 60 metriä syvillä pohjilla; näytteenottoasemien lajimäärien keskiarvo lasketaan merialueittain. Hyvän tilan raja-arvon (Villnäs & Norkko 2011) määrittäminen perustuu pohjaeläinaineiston pitkiin aikasarjoihin eri merialueilta vuosilta 1964–2006. Vähäsuolaisemmilla merialueilla luonnollinen lajirunsaus on pienempi ja siksi myös niiden raja-arvo on alhaisempi. Indikaattori kuvaa hyvin happitilanteen vaikutuksia pohjaeläinyhteisöihin: kun happea riittää on lajisto monimuotoinen, sitä vastoin hapen vähyys köyhdyttää pohjaeläinyhteisöä. Perämerellä ja Selkämerellä avomeren pohjaeläinyhteisöt ovat hyvässä tilassa. Sen sijaan Pohjoisella Itämerellä ja Suomenlahdella hapen puute on köyhdyttänyt pohjaeläinyhteisöjä (kuva 8). Rannikko Suomen rannikkoalueilla käytetään vesienhoidon ja merenhoidon pohjaeläinyhteisöjen tilanarvioinnin indikaattorina BBI -indeksiä (engl. Brackish water Benthic Index) (Perus ym. 2007). BBI -indeksi huomioi herkkien pohjaeläinlajien osuuden suhteessa kestävämpiin lajeihin sekä yhteisön yksilötiheyden ja monimuotoisuuden; se on kehitetty kuvaamaan erityisesti Suomen vähäsuolaisen ja matalan rannikkoalueen pohjaeläinyhteisöjä. Jotta indeksi soveltuisi koko rannikkoalueelle, on eri pintavesityypeille ja syvyyksille laskettu vertailuarvoja. Tästä huolimatta erittäin vähäsuolaisten alueiden tulosten tulkinta on edelleen vaikeaa. Suomen rannikkoalueiden pehmeiden pohjien tila vaihtelee suuresti. Hyvä tila on saavutettu suuressa osassa Merenkurkun ja Selkämeren ulkosaaristoa, mutta sisäsaaristossa tila on huonompi. Suomenlahden rannikon pehmeiden pohjien tila on monin paikoin huono sekä sisä- että ulkosaaristossa. 4 3 2 1 0 2009 2010 2011 2012 2013 2012 2013 2012 2013 Selkämeri 7 6 5 4 3 2 1 0 2009 2010 2011 Suomenlahti 7 6 5 4 3 2 1 0 2009 2010 2011 Kuva 8. Suomen avomerialueiden pehmeiden pohjien pohjaeläinyhteisöjen alueellista monimuotoisuutta kuvaavan indikaattorin arvot (pylväät; kuvassa myös arvojen keskihajonta) vuosina 2009–2013. Punainen viiva on hyvän tilan raja-arvo. Lähde: Henrik Nygård / SYKE Kehitteillä oleva indikaattori Pitkäikäisten lajien kokojakaumaa voidaan lähitulevaisuudessa käyttää yhtenä rannikon ja avomeren pohjaeläinyhteisöjen tilan indikaattorina. Koska isokokoisten yksilöiden merkitys pohjayhteisön 118 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 toiminnassa on suuri, osoittaa niiden esiintyminen yhteisön olevan melko häiriintymätön. Vähähappiset ajanjaksot voivat haitata lisääntymistä sekä nuorten yksilöiden kasvua ja selviytymistä, mikä heijastuu populaation kokojakaumaan. Liejusimpukan (kuva 5 s. 116) käyttöä meren tilan arviointiin on kehitetty suppealla merialueella, nyt on meneillään menetelmän testaus ja validointi. Jotta liejusimpukka ehtii kasvaa isoksi, vaaditaan useita vuosia kestävät hyvät happiolot. Jos happikatoja esiintyy säännöllisesti, ne tappavat simpukan ennen kuin se ehtii kasvaa isokokoiseksi. Pohjanäyte kertoo vain hetkellisen tilanteen, mutta se ei kerro mitään näytteenottojen välisestä ajasta. Sen sijaan isokokoisten liejusimpukoiden esiintyminen näytteessä indikoi pohjan happitilanteen olleen hyvä jo pitkään. Isot pohjaeläinyksilöt ovat tärkeää ravintoa linnuille ja kaloille, joten liejusimpukan kokojakauman perusteella voidaan arvioida myös ravintoverkon toimivuutta. Ravintoverkosta kerrotaan luvussa 14. Hapettomilla pohjilla syntyy myrkyllistä rikkivetyä Kun happi loppuu pohjalta, mikrobitoiminta alkaa hyödyntää meriveden sulfaattia (SO4), jota on tarjolla runsaasti. Myös rikkipitoisia proteiineja ja aminohappoja päätyy pohjaliejusta mikrobien ruoaksi. Näissä prosesseissa sulfaatista ja eloperäisestä aineksesta muodostuu rikkivetyä (H2S), joka on jo pieninä pitoisuuksina erittäin myrkyllistä korkeammille eliöille, muttei kaikille mikrobeille. Rikkivety ei kerry eliöihin, mutta se karkottaa liikkumaan kykenevät pohjaeläimet ja tappaa paikallaan pysyvät. Koska Itämeressä on laajoja hapettomia pohja-alueita, on rikkivety, peptidilevämyrkkyjen rinnalla, yksi Itämeren runsaimmista haitallisista yhdisteistä. Levämyrkyistä kerrotaan luvussa 10. Vesipatsaan rikkivetypitoisuuden (oranssi) ja happamuuden eli pH:n (vihreä) syvyysprofiilit. Suomenlahden keskiosassa (LL7), 15.10.2013. Asemakartta on sivulla 91. Lähde: Harri Kankaanpää / SYKE Rikkivedyn pitoisuuteen syvävedessä vaikuttaa hapen ohella myös meriveden happamuus. Ilmastonmuutosta aiheuttavan hiilidioksidin pitoisuus kasvaa ilmakehässä, mikä lisää myös meriveden happamuutta – mahdollisesti myös pohjanläheisessä vedessä. Tällöin myös suurempi osa syvissä vesissä olevista sulfideista jakautuisi rikkivedyksi. Lä h t eet Suomen merenhoitosuunnitelman valmisteluun kuuluva meriympäristön nykytilan arvio. 2012. A. Johdanto ja erityispiiirteet. Ympäristöministeriö. http://www.ymparisto.fi/ fi-FI/Meri/Merensuojelu_ja_hoito/Merenhoidon_suunnittelu_ja_yhteistyo Oldevig, H. 1933. Sveriges amphipoder. Meddelanden från Göteborgs musei zoologiska avdelning. 62. Göteborgs Kungl. Vetenskaps- och Vitterhets-samhälles handlingar. Femte följden. Ser. B. Band 3, N:o. 4. Perus J., Bonsdorff E., Bäck S., Lax H-G., Villnäs A. & Westberg, V. 2007. Zoobenthos as indicators of ecological status in coastal brackish waters: a comparative study from the Baltic Sea. Ambio 36, 250–256. Villnäs, A. & Norkko, A. 2011. Benthic diversity gradients and shifting baselines: implications for assessing environmental status. Ecological Applications 21: 2172–2186. http:// dx.doi.org/10.1890/10–1473.1 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 119 Kuva: Heidi Arponen Kuva: Eija Rantajärvi 13 Rehevöityminen muuttaa myös matalien pohjien eliöyhteisöjä Ville Karvinen ja Kirsi Kostamo SYKE Luontodirektiivi 92/43/ETY (LD) Vuonna 1992 tuli voimaan luontodirektiivi, jonka tavoitteena on tiettyjen luontotyyppien ja lajien suotuisan suojelun tason saavuttaminen. Suomessa luontodirektiivi astui voimaan luonnonsuojelulailla (1096/1996) ja asetuksella (160/1997). Luonnon monimuotoisuuden suojelun peruslähtökohtana on erilaisten luontotyyppien suojelu. Se on pitkällä aikavälillä ainoa keino säilyttää näissä ympäristöissä elävät lajit. Merenhoidon alustavassa arviossa vedenalaiset luontotyypit jaoteltiin luontodirektiivin mukaisesti ja ne edustivat biologista monimuotoisuutta ylläpitäviä elinympäristöjä. Osa luontotyypeistä sisältää sekä maanpäällisiä että vedenalaisia osia. Useat merialueen luontotyypit ovat voimakkaasti käytettyjä ja niihin kohdistuu myös paineita valuma-alueelta. Luontodirektiivin liitteessä lueteltuja lajeja ja luontotyyppejä suojellaan perustamalla Natura 2000verkostoon kuuluvia suojelualueita. 120 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Luonnon monimuotoisuutta määrittää erilaisten elinympäristöjen ja eliöstön kirjo. Monimuotoisuuden säilymisen ehtona on erilaisten luontotyyppien ja lajien suojelu; luontotyyppien suojelu on yleensä paras keino säilyttää myös näissä ympäristöissä elävät lajit. Suomen merialueiden matalien pohjien yhteisöistä osa hyötyy rehevöitymisestä ja osa kärsii. Kovilla pohjilla yksivuotiset rihmalevät kuuluvat voittajiin, sen sijaan rakkolevä on rehevöitymisen häviäjä. Rannikkovyöhykkeen yläosassa kallio- ja kivikkopohjilla elävät makrolevälajit, rihmalevät ja rakkolevä, kilpailevat valon määrästä ja kasvupaikasta. Yksivuotiset rihmalevät sieppaavat runsaat ravinteet käyttöönsä tehokkaammin ja kasvavat nopeammin kuin monivuotinen rakkolevä. Rehevöityminen vähentää rakkolevien saamaa valon määrää, koska kasviplanktonin määrä vedessä kasvaa ja päällyskasvustot runsastuvat. Rehevöitymisen myötä pohjalle laskeutuu enemmän eloperäistä ainetta, joten rehevöitymisestä kärsivät myös syvemmällä rannikkovyöhykkeessä elävät yhteisöt. Kuvat: Heidi Arponen / Metsähallitus 2010 Kuva 1. Rakkolevä Fucus vesiculosus kärsii rehevöitymisestä. Valon puute, raskas päällyskasvusto ja runsas laidunnus tukahduttavat vähitellen yhteisön: hyvinvoiva rakkoleväyhteisö (vasen yläkulma) häviää ja lopulta hapetonta pohjaa peittää vain vaalea rikkibakteerikasvusto (oikea alakulma). Habitaatti – Biotooppi – Luontotyyppi Elotonta (abioottista) fyysistä elinympäristöä kutsutaan habitaatiksi. Habitaatti ja sillä esiintyvä eliöyhteisö muodostavat yhdessä biotoopin. Luontodirektiivissä alueita, joiden fyysinen elinympäristö ja eliöstö ovat samankaltaisia, nimitetään luontotyypeiksi. Lisää aiheesta verkossa Ympäristöministeriö – ymparisto.fi > Luontotyypit Rakkoleväyhteisöt Rakkoleväyhteisöt ovat yleisiä Itämeren kallio- ja kivikkopohjilla. Monivuotinen rakkolevä on yksi Itämeren avainlajeista, koska sen kasvustot tarjoavat kiinnittymisalustan sekä lisääntymis- ja suojapaikkoja lukuisille lajeille; lajimäärä rakkolevävyöhykkeessä on moninkertainen verrattuna esimerkiksi yksivuotisiin rihmaleväyhteisöihin. Ny- kyisin rakkolevää esiintyy yleisimmin 0,5–5 metrin syvyydellä, mutta vedenlaadun ollessa hyvä se voi kasvaa jopa 10 metrin syvyydessä. Rakkoleväyhteisöön kuuluu myös useita rihmalevälajeja, joista osa kasvaa kiinnittyneenä rakkolevän pinnalle yhdessä selkärangattomien eläinten, kuten sinisimpukan, merirokon ja sammaleläimiin kuuluvan leväruven kanssa. Rakkoleväyhteisön suojissa viihtyvät myös useat kalalajit ja kalanpoikaset. Etenkin suolapitoisuus rajoittaa rakkolevän levinneisyyttä Itämeren pohjoisosissa. Sen lisäksi veden kirkkaus, ravinteisuus ja päällyskasvuston määrä vaikuttavat rakkolevän esiintymiseen. Rehevöitymisen seuraukset ovat vähentäneet rakkolevän määrää selvästi (kuva 1). Rakkoleväyhteisöjen uhanalaisuus vaihtelee rannikkoalueittain silmälläpidettävästä erittäin uhanalaiseen. Koko maan tasolla rakkoleväyhteisöt on luokiteltu vaarantuneiksi. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 121 Kuva: Heidi Arponen / Metsähallitus Kuva: Eija Rantajärvi Kuva 2. Suomenlahti, Helsingin edusta: tiheät rihmaleväkasvustot, viherahdinparta Cladophora glomerata ja suolilevä Ulva intestinalis viihtyvät kallioisilla ja kivikkoisilla merenrannoilla koko Suomen rannikolla. Kuva 3. Saaristomeri, Stora Hästö: eloperäinen aines, kuten pohjalle kertyneet rihmaleväkasvustot, kuluttaa happea pohjanläheisestä vedestä. Hapen vähetessä sedimentistä alkaa vapautua ravinteita. Tästä sisäiseksi kuormitukseksi kutsutusta ilmiöstä kerrotaan sivulla 87. Rihmaleväyhteisöt Yksivuotiset ja nopeakasvuiset rihmalevät muodostavat kivikko- ja kalliorannoille tiheän vyöhykkeen, joka ulottuu vesirajasta muutaman metrin syvyyteen. Nämä rihmamaiset levät, kuten viherahdinparta, ruskolettilevä ja suolilevät, ovat hyötyneet rehevöitymisestä, koska ne pystyvät hyödyntämään runsaat ravinteet nopeasti kasvuunsa. Rihmalevät vievät tilaa hidaskasvuisilta monivuotisilta makrolevälajeilta, kuten rakkolevältä ja punaleviltä. Rihmalevävyöhykkeessä elää kymmeniä erilaisia selkärangattomia eläimiä, kuten katkoja, siiroja, simpukoita ja kotiloita. Rihmaleväyhteisöjä esiintyy koko Suomen rannikolla. Matalimpien rantavesien rihmaleväyhteisöt ovat hyötyneet rehevöitymisestä (kuva 2), mutta syvemmällä rihmalevien kasvua haittaa valon määrän väheneminen. Syksyisin rihmalevät irtoavat ja ajautuvat rannoille tai kertyvät syvänteisiin (kuva 3). Matalan rantaveden eli hydrolitoraalin rihmaleväyhteisöt on luokiteltu elinvoimaisiksi; sen sijaan syvemmän eli sublitoraalin rihmaleväyhteisöjen luokitus vaihtelee rannikkoalueilla silmälläpidettävästä vaarantuneeseen. Punaleväyhteisöt Monivuotiset punalevät (kuva 4) ovat yleisiä Suomen merialueiden kallio- ja kivikkorannoilla Merenkurkusta Suomenlahden itäosiin. Punalevät pärjäävät vähemmällä valon määrällä kuin muut 122 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 HELCOM HUB – biotooppien ja habitaattien luokittelutyökalu Lea Avellan, HELCOM Elinympäristöjen luokittelua ja tilan arviointia koko Itämeren tasolla ovat hankaloittaneet rannikkovaltioiden käyttämät erilaiset kriteerit. Lisäksi Itämeren eri osat poikkeavat paljon toisistaan, mikä vaikeuttaa vertailua. Esimerkiksi koko Itämeren alueella esiintyvien sinisimpukkayhteisöjen nimitys vaihtelee; puhuttaessa riutoista tai kalliopohjan sinisimpukkayhteisöistä saatetaan tarkoittaa samaa biotooppia. HELCOM on nyt kehittänyt kymmenien asiantuntijoiden yhteistyönä HELCOM HUB -työkalun (engl. HELCOM Underwater biotope and habitat classification), jossa elinympäristöjen luokittelu perustuu pohjan laadun vaihteluun ja eliöyhteisöjen erilaisiin runsaussuhteisiin. Myös uusimmassa vuoden 2013 vedenalaisten biotooppien uhanalaisuusarviossa käytettiin HUB–työkalua. Lisää aiheesta verkossa HELCOM HUB helcom.fi > Lists > Publications > BSEP139.pdf HELCOM Red List > Lists > Publications > BSEP138.pdf Kuva: Heidi Arponen / Metsähallitus ton määrä vaikuttavat monivuotisten punalevien esiintymiseen. Rehevöitymisen seuraukset ovat vähentäneet punalevien määrää selvästi. Punaleväyhteisöjen uhanalaisuus vaihtelee rannikkoalueittain silmälläpidettävistä erittäin uhanalaiseen. Koko maan tasolla ne on luokiteltu erittäin uhanalaisiksi. Meriajokasniityt Kuva 4. Saaristomeri, Hummelskär: hyvinvoivan punalevävyöhykkeen valtalajina on punahelmilevä Ceramium tenuicorne. Kuva: ©Pekka Tuuri Kuva: Heidi Arponen / Metsähallitus levät ja ne muodostavat erillisen vyöhykkeen 4–10 metrin syvyyteen, rakkolevävyöhykkeen alapuolella. Punalevävyöhyke koostuu monista levälajeista ja se tarjoaa ravintoa sekä suojaa esimerkiksi siiroille, katkoille ja sinisimpukoille; se toimii myös kutupaikkana silakalle. Monivuotisten punalevien päällä voi myös kasvaa yksivuotisia rihmalevälajeja. Punalevien levinneisyyttä Itämeren pohjoisosissa rajoittaa etenkin suolapitoisuus. Sen lisäksi veden kirkkaus, ravinteisuus ja päällyskasvus- Meriruohoihin eli merenpohjan harvoihin putkilokasveihin kuuluva meriajokas (Zostera marina; kuvat 5 ja 6) kasvaa matalilla hiekkapohjilla 1–8 metrin syvyydessä. Se muodostaa paikoin laajoja niittyjä, jotka tarjoavat suojapaikkoja muille lajeille. Meriajokkaan lehdillä ja lehtien seassa sekä meriajokasniittyjen peittämillä hiekkapohjilla esiintyy lukuisia lajeja: kaloja sekä simpukoita, kotiloita, äyriäisiä ja muita pieniä selkärangattomia eläimiä. Pohjoisen Itämeren vähäsuolaisessa murtovedessä meriajokas leviää ainoastaan juuriensa sekä kasvustosta irronneiden versojen avulla. Meriajokasniityt koostuvatkin meillä yleensä yhden tai muutaman kasvin klooneista: ne ovat samalla Itämeren vanhimpia ja suurimpia yksittäisiä eliöitä. Meriajokkaan levinneisyyttä Itämeren pohjoisosissa rajoittaa etenkin suolapitoisuus. Sen lisäksi veden kirkkaus, ravinteisuus ja päällyskasvuston määrä vaikuttavat meriajokasniittyjen esiintymiseen. Rehevöitymisen seuraukset, muun muassa hiekkapohjien liettyminen, ovat pienentäneet meriajokasniittyjä. Toisin kuin eteläisellä Itämerellä Kuva 5. Suomenlahti, Hangon Kolaviken: hyvinvoiva meriajokasniitty. Kuva 6. Saaristomeri, Hummelskär: pohjalle kertyneet ja meriajokkaan päällä kasaantuneet rihmalevät haittaavat sen kasvua. Kuvassa myös särmäneula Syngnadhus typhle. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 123 Kuva: Anniina Saarinen / Metsähallitus Kuva: © Pekka Tuuri Kuva 7. Tiheä näkinpartaisniitty, jonka valtalajina on punanäkinparta Chara tomentosa. Kuva 8. Selkämeri, Rauman edusta: näkinpartaiskasvusto on saanut päälleen rihmaleväpeiton. Kuva: Heidi Arponen / Metsähallitus Näkinpartaisniityt Kuva 9. Saaristomeri, Hummelskär: tiheän sinisimpukkayhteisön päällä kasvaa muun muassa merirokko Amphibalanus improvisus, tämä vieraslaji matkasi jo 1840-luvulla laivalla yli Atlantin myös Itämeren veneilijöiden riesaksi. pohjoisen vähäsuolaisissa oloissa meriajokas ei pysty tuottamaan siemeniä, joten häviämisen jälkeen sen palautuminen vanhoille kasvupaikoille on lähes mahdotonta. Suomen merialueen laajimmat meriajokasniityt kasvavat Hankoniemen eteläpuolella; lajia esiintyy Saaristomereltä itään, Sipoon seutuville asti. Meriajokasesiintymät on koko maan tasolla arvioitu erittäin uhanalaiseksi luontotyypiksi. 124 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Näkinpartaislevät (Chara spp.) muistuttavat ulkonäöltään putkilokasveja. Useimmista muista levistä poiketen ne pystyvät kasvamaan pehmeillä hiekka- ja mutapohjilla. Näkinpartaisia esiintyy koko Suomen rannikolla vesikasvien seassa ja matalilla, suojaisilla merenlahdilla ne voivat muodostaa laajoja vedenalaisia niittyjä (kuvat 7 ja 8). Näkinpartaisniityt tarjoavat suojapaikkoja kalanpoikasille ja niiden seassa elää paljon erilaisia pieniä selkärangattomia eliöitä. Monet näkinpartaislajit ovat nykyään uhanalaisia. Etenkin vesien rehevöityminen ja rantalaidunnuksen loppuminen ovat kiihdyttäneet ruovikoitumista eli järviruo’on kasvua. Järviruokokasvustojen lisääntyminen on aiheuttanut matalien vesialueiden umpeenkasvua, mikä on vähentänyt näkinpartaisille sopivia kasvupaikkoja. Rehevöitymisestä johtuvaa matalien lahtien samentumista ovat kiihdyttäneet myös ruoppaukset ja veneily, mikä on entisestään heikentänyt näkinpartaisten kasvuolosuhteita. Näkinpartaisniityt on koko maan tasolla arvioitu erittäin uhanalaiseksi luontotyypiksi. Sinisimpukkayhteisöt Sinisimpukka (Mytilus trossulus) on mereinen eli suolaista vettä vaativa laji, joka muodostaa tiheitä kasvustoja Itämeren rannikon koville pohjille (kuva 9). Sinisimpukkaa esiintyy yleensä 1–20 metrin syvyydessä ja sitä tavataan laikuittaisesti Liejutaskurapu on uusi Itämeren vieraslaji Maiju Lehtiniemi, SYKE Kuva: Maiju Lehtiniemi Liejutaskurapu on kotoisin Pohjois-Amerikan itärannikolta, missä se elää jokisuiden murtovesialueilla. Se kestää laajaa suolapitoisuuden vaihtelua lähes makeasta aina 29 promilleen. Liejutaskurapu sietää myös vähähappisia oloja, samoin kuin monia ympäristömyrkkyjä. Monenlaisten elinolojen sietokyky sekä monipuolinen ruokavalio ovat edesauttaneet lajin leviämistä ympäri maailmaa. Liejutaskurapu leviää todennäköisesti laivojen painolastivesitankeissa tai runkoon kiinnittyneenä. Ravun tunnistaa parhaiten suurista, keskenään erikokoisista saksista, joiden reunat ja alapinta ovat usein vaaleat. Se syö kuollutta eloperäistä ainesta ja pohjalevää sekä pieniä selkärangattomia, kuten simpukoita, monisukasmatoja, katkoja ja siiroja. Onneksi myös monet kalat ovat löytäneet tämän uuden ravintokohteen ja käyttävät sitä mieluusti; ekosysteemi sopeutuu paremmin tulokkaaseen, jos saalistus pystyy pitämään sen kannan kurissa. Ensimmäiset havainnot liejutaskuravusta Euroopassa ovat vuodelta 1874 Hollannista. Sen jälkeen se on levinnyt laajalle Saksan, Puolan, Tanskan ja Ranskan jokisuistoihin, Mustallemerelle ja Kaspianmerelle, ja viime vuosikymmenellä Välimerelle. Liejutaskurapu Rhithropanopeus harrisii on pienikokoinen, kilpi on maksimissaan 2 cm leveä. Se on yksi uusimmista Suomen merialueille asettuneista vieraslajeista. Ensimmäisen kerran liejutaskurapu havaittiin 2009 Naantalin vesillä, sittemmin se on runsastunut ja levinnyt laajemmalle joka vuosi. Nyt sitä esiintyy eteläiseltä Itämereltä aina Viroon asti sekä koko Saaristomerellä aina Uuteenkaupunkiin asti. Lisätietoja vieraslajeista: www.vieraslajit.fi myös sora- ja hiekkapohjilla. Suurimmat sinisimpukkayhteisöt kasvavat 5–8 metrin syvyydellä ja simpukoiden koko ja määrä ovat sitä suurempia, mitä suolaisempaa vesi on. Sinisimpukkayhteisöt ovat monimuotoisuudeltaan verrattavissa rakkoleväyhteisöön: ne tarjoavat suojaa ja ravintoa selkärangattomille eliöille kuten kotiloille, katkoille, siiroille ja monisukasmadoille. Sinisimpukat ovat myös tärkeää ravintoa monille kaloille kuten kampelalle sekä ulkosaariston linnuille, kuten haahkalle ja allille. Sinisimpukan esiintymiseen vaikuttaa etenkin veden suolapitoisuus. Menestyäkseen sinisimpukkaa vaatii noin 4,6 promillen suolapitoisuuden eikä sitä Suomenlahdella juuri esiinny Porvoon itäpuolella. Sinisimpukkayhteisöt on arvioitu koko maan tasolla silmälläpidettäväksi luontotyypiksi. Lä h t eet HELCOM 2013. HELCOM HUB - Technical Report on the HELCOM Underwater Biotope and habitat classification. Balt. Sea Environ. Proc. No. 139. http://helcom.fi/Lists/ Publications/BSEP139.pdf HELCOM 2013. Red List of Baltic Sea underwater biotopes, habitats and biotope complexes. Balt. Sea Environ. Proc. No. 138. http://helcom.fi/Lists/Publications/BSEP138.pdf Lehtiniemi, M., Ojaveer, H., David, M., Galil, B., Gollasch, S., McKenzie, C., Minchin, D., Occhipinti-Ambrogi, A., Olenin, S. & Pederson, J., 2015. Dose of truth—Monitoring marine non-indigenous species to serve legislative requirements. Mar. Policy 54: 26–35. Luontodirektiivi. Euroopan talousyhteisön Neuvoston direktiivi 92/43/ETY, annettu 21 päivänä toukokuuta 1992, luontotyyppien sekä luonnonvaraisen eläimistön ja kasviston suojelusta. Euroopan yhteisöjen virallinen lehti L 206, 22.7.1992, s. 7–50. Raunio, A., Anttila, S., Kokko. A. & Mäkelä, K. 2013. Luontotyyppisuojelun nykytilanne ja kehittämistarpeet – lakisääteiset turvaamiskeinot. Suomen ympäristö 5/2013. http:// hdl.handle.net/10138/40233 Raunio, A., Schulman, A. & Kontula, T. (toim.). 2008. Suomen luontotyyppien uhanalaisuus. Suomen ympäristö 8/2008. Osat 1 ja 2. Osa 1: http://hdl.handle.net/10138/37930 ja osa 2: http://hdl.handle.net/10138/37932 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 125 11 1 4 3 13 12 a 2 5 14 b 6 Kuva 1. Yksinkertaistettu kuvaus Itämeren ravintoverkosta. Lähde: Jansson 1972 1 surviaissääsken toukat 2 siirat 3 piikkikalat 4 hauki 5 ahven 6 katkat 7 sinisimpukka 8 liejusukasjalkainen 9 kivinilkka 10 itämerensimpukka 11 haahka 12 silakka 13 eläinplankton 7 15 9 c 14 turska 15 halkoisjalkaiset 16 härkäsimppu 17 tokot 18 kampela 19 katkat 20 kilkki 21 pienet pohjaeläimet a rihmalevävyöhyke b rakkolevävyöhyke c sinisimpukkayhteisö d pehmeä pohja 18 16 20 d 17 10 8 19 21 14 Itämeren ravintoverkon muutokset Harri Kuosa SYKE Itämeren ravintoverkko on muuttunut historiansa aikana koko ajan muun muassa tänne levittäytyneiden uusien lajien ja veden suolaisuuden vaihtelun myötä. Tuloksena on nykyinen herkkä ekosysteemi, jonka toiminta järkkyy helposti esimerkiksi ihmistoiminnan seurauksena. Suurin ihmisen Itämerelle aiheuttama muutos on meren perustuotannon kasvu, mikä johtuu valuma-alueelta mereen päätyvien ravinteiden ja eloperäisen aineen lisääntymisestä. Ravintoverkolla tarkoitetaan monien ravintoketjujen muodostamaa verkkomaista rakennetta, joka kertoo ekosysteemin lajien väliset suhteet ravinnonkäytössä ja saalistuksessa. Ravintoverkossa energia siirtyy alemmilta portailta ylimmälle huipulle asti. Kaikki meren eliölajit vaikuttavat osaltaan ravintoverkon toimintaan. Ne muodostavat ”verkon solmut”, joita yhdistää ”verkkolanka” eli ravinnonkäyttö (kuva 1). 126 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Yksinkertaistaminen auttaa ymmärtämään kokonaisuutta Itämeren ravintoverkko on hyvin monimutkainen kokonaisuus, jonka toiminnan ja muutosherkkyyden ymmärtämiseksi tarvitaan yksinkertaistamista. Itämeren ekosysteemi voidaan jakaa rantavyöhykkeeseen, syviin pohjiin ja ulappaan. Kutakin ekosysteemin osaa ja niiden ravintoverkkoa tarkastellaan sitten omina kokonaisuuksinaan, unohtamatta kuitenkaan eri osien keskinäistä vuorovaikutusta. Itämeren ravintoverkon hahmottamista auttaa myös sen satojen eliölajien luokittelu toiminnallisiin ryhmiin i) perustuottajiin, ii) laiduntajiin ja iii) petoihin; tästä esitetään esimerkki kuvassa 2. Kuvasta puuttuu kuitenkin yksi ryhmä, *) hajottajat, joiden tärkeää merkitystä ravintoverkon toiminnassa aletaan vasta ymmärtää. Kuva: Eija Rantajärvi Ravintoverkossa energia siirtyy tasolta toiselle Itämeren ravintoverkon energian lähteenä ovat i) perustuottajat, jotka sitovat yhteyttämällä auringon valoenergiaa eloperäiseksi hiileksi; perustuotannon kokonaismäärä riippuu paitsi käytettävien ravinteiden määrästä, myös valon määrän vuodenaikaisesta vaihtelusta. Avomerellä tärkein perustuottajaryhmä on kasviplankton, joka vastaa 90 % tuotannosta. Muita Itämeren tärkeitä perustuottajia ovat matalien alueiden putkilokasvit ja kovien kalliorantojen makrolevät. Kasviplanktonista kerrotaan tarkemmin luvussa 10 ja muista perustuottajista luvussa 13. Vesistön omaa perustuotantoa kutsutaan autoktoniseksi. Alloktoninen aines on vesistöön ulkopuolelta tulevaa eloperäistä ainetta; tällöin ravintoverkon energian alkulähteenä ovat maakasvit tai järvien ja jokien eliöyhteisöt. Niiden alunperin sitoma eloperäinen aine kulkeutuu jokivesien mukana mereen muun muassa liuenneina yhdisteinä, joita vain *) bakteerit pystyvät käyttämään energianläh- Kuva: Heidi Hällfors Kuva: Siru Tasala teenä. Itämeren pohjoisimmissa osissa jopa lähes puolet energiasta on peräisin maalta. Eloperäisen aineen kuormituksesta kerrotaan luvussa 7. Meren i) perustuottajien tuottama energia tai mereen ulkopuolelta tullut *) bakteerien sitoma energia siirtyy ensimmäiseksi ii) laiduntajille, kuten eläinplanktonille. Koska jo ravintoverkon alimmalla tuotantoportaalla kokovaihtelu on suurta – bakteereista rakkolevään – on sitä seuraava laiduntajaporraskin monimuotoinen. Laiduntajilta energia siirtyy yhtä tai useampaa porrasta pitkin iii) ravintoverkon huipulle: petokaloille, hylkeille, linnuille ja ihmiselle. Energian siirto ravintoverkossa on sitä tehokkaampaa, mitä vähemmän portaita sillä on kuljettavanaan. Esimerkki Itämeren ravintoverkon tehokkaasta energiasiirtoketjusta on vesikasveja syövä sorva, jonka merimetso saa saaliikseen (ks. s. 128). Itämeressä tärkeän rannikkovyöhykkeen ravintoverkko perustuu rakkolevään; rakkolevää sekä sen pinnalla ja alla kasvavia rihmaleviä laiduntaa muun muassa joukko äyriäisiä, jotka ovat kalojen mieliruokaa. Kuva: Riku Lumiaro Kuva: Riku Lumiaro Kuva: Eija Rantajärvi Kuva 2. Esimerkki Itämeren ulapan ravintoverkon ravintoketjusta, joka johtaa lopulta ihmisen lautaselle; vasemmalta oikealle: i) pienen pieniä tarttumaleviä, ii) vesikirppu Eubosmina coregoni maritima, iii) silakka Clupea harengus membras, iii) lohi Salmon salar. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 127 Kuva: Eija Rantajärvi Merimetsolle maistuu monenlainen kala Pekka Rusanen ja Markku Mikkola-Roos, SYKE Suomessa pesivät merimetsot saalistivat vuonna 2009 noin 3 070 tonnia kalaa pesimäaikanaan huhti-heinäkuussa; pääasiassa 9–25 cm:n pituiset ahvenet, kiisket, särjet ja silakat muodostivat yhteensä 81 % ravinnosta. Talouskalojen osuus (ahven, silakka, kuha ja siika) merimetson ravinnosta oli 45 %. Ravinnon koostumus eroaa paljon eri rannikkoalueilla: särkikalojen osuus lisääntyy pohjoisesta etelään, samalla kun kiisken, härkäsimpun ja siian vähenee. Merimetson ravinnonvalintaan vaikuttaa ennen kaikkea kalan koko, runsaus ja saalistuksen helppous. Merimetsoja on esiintynyt Suomen lounaissaaristossa jo 1700-luvulla. Pitkän tauon jälkeen ensimmäinen merimetson pesintä havaittiin vuonna 1996 Suomenlahdella. Kannan kasvu kiihtyi 2000-luvun alussa, kun merimetsoja muutti tänne eteläiseltä Itämereltä. Vuosina 2005–2009 vuotuinen kannankasvu oli keskimäärin 41 %, mutta vuosina 2010– 2014 se oli enää 5 %. 9000 Pesiviä merimetsoja oli Suomen rannikolla kesällä 2014 noin 20 200 paria. Pesimäkanta jakautui 46 yhdyskuntaan. Kannasta 39 % pesi Suomenlahdella, 24 % Saaristomerellä, 36 % Selkämerellä (mukaan lukien Merenkurkku) ja 1 % Perämerellä. Lähde: Pekka Rusanen ja Markku Mikkola-Roos / SYKE Suomenlahti Saaristomeri Selkämeri Merenkurkku Perämeri 7000 5000 Merimetson pesämäärät Suomessa merialueittain vuosina 2005–2014. Lähde: Pekka Rusanen ja Markku Mikkola-Roos / SYKE 3000 1000 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 0 Lähteet Merimetsoseuranta. Suomen ympäristökeskus. http://www.ymparisto.fi/fi-FI/Luonto/Lajit/Lajien_seuranta/ Merimetsoseuranta Rusanen, P., Mikkola-Roos, M. & Ryttäri, T. 2012. Merimetsokannan kehitys ja vaikutuksia. Linnut-vuosikirja 2011: 116–123. http://www.birdlife.fi/julkaisut/vuosikirja/pdf/2011-vuosikirja-merimetsokannan-kehitys-ja-vaikutuksia.pdf Salmi, J.A. 2011: Merimetson (Phalacrocorax carbo (L.)) ravinto Suomen rannikkovesissä. Pro gradu –tutkielma. Jyväskylän yliopisto, Bio- ja ympäristötieteiden laitos. 128 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Ulapan ravintoverkko Ulapan planktisen ravintoverkon rakenne riippuu perustuottajatason ominaisuuksista. Muutokset ilmastossa ja ravinteiden saatavuudessa vaikuttavat koko ravintoverkon tehokkuuteen, koska ne säätelevät levien kasvudynamiikka. Vesiekosysteemeissä planktisten laiduntajien optimisaaliin koko on noin 1/10 laiduntajan koosta. Optimikoon määrää lähinnä vesiympäristön viskositeetti, joka vaikuttaa laiduntajien suodatustehokkuuteen. Kasviplanktonlajien koko vaihtelee 1/1000 millimetristä aina 1/10 millimetriin. Pienintä kasviplanktonia ja bakteereja laiduntavat alkueläimet. Alkueläinten ohella suuremmat kasviplanktonlajit ovat sopivaa ravintoa eri eläinplanktonlajeille. Koska bakteerien koko on vain noin 1/1000 millimetriä ja niitä laiduntavien siimaeliöiden koko on noin 1/100 millimetriä, vasta seuraavaan portaaseen kuuluvat ripsieläimet ovat kooltaan sopivaa ravintoa eläinplanktonille. Energian on siten kuljettava usean portaan kautta ennen päätymistään eläinplanktonin ravinnoksi ja hengityshävikki hiilidioksidina on suuri: bakteerituotantoon perustuva mikrobisilmukka onkin melko tehoton siirtämään energiaa ravintoverkon ylemmille portaille. Mikrobisilmukka on kuitenkin ainoa reitti, jota pitkin liuenneeseen muotoon päätynyttä eloperäistä ainetta saadaan takaisin ekosysteemin käyttöön, joten sen merkitystä ei pidä aliarvioida. Saaliit ja saalistajat käyvät koko ajan kilpailua siitä ”syödäkö vai tullako syödyksi.” Ulapan kasviplankton voi välttää saalistusta ajoittamalla kasvunsa ajankohtaan, jolloin laidunnusta ei ole, tai lajikohtaisilla ratkaisuilla. Kasviplanktonin kevätkukinnan aikana eläinplanktonmäärät ovat alhaisia. Silloin syntyy suuri määrä kasviplanktonbiomassaa, joka laskeutuu pohjalle syvien alueiden pohjaeläinten käyttöön. Sinilevät puolestaan kasvavat kesällä, jolloin eläinplanktonia on runsaasti. Sinilevien ravintoarvo on kuitenkin huono eikä eläinplankton pysty niitä syömään. Tällöin sinilevien määrä kasvaa nopeasti laiduntajien häiritsemättä ja ne muodostavat massaesiintymän eli leväkukinnan. Kukintailmiötä voidaan kutsua ”tuotetun aineksen umpikujaksi”. Lajikohtaisesta ratkaisusta on kyse, kun panssarisiimalevä Alexandrium ostenfeldii puolustautuu erittämällä kemiallisia yhdisteitä, joita saalistajat välttävät. Eläinplanktoniin kuuluva hyytelöplankton on puolestaan ravintoarvoltaan huonoa ruokaa kaloille eli niitä ei ”kannata” syödä. Perustuotannon taso ei siis sinällään kerro siitä, paljonko esimerkiksi kalabiomas- Kuva 3. Itämeren – kuten muidenkin merien – ravintoverkko on kutistunut ja kutistuu edelleen ihmisen toiminnan vaikutuksesta. Lähde: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fishing_down_the_food_web.jpg Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 129 saa voidaan tuottaa, vaan ravintoverkon rakenne ja sen muodostavat lajit vaikuttavat ratkaisevasti lopputulokseen. Kasviplanktonista kerrotaan lisää luvussa 10 ja eläinplanktonista luvussa 11. Ihminen kutistaa toiminnallaan ravintoverkkoa Energia siirtyy ravintoverkossa alemmilta portailta ylemmille. Ihmisen toiminta on vaikuttanut ehkä rajuimmin ravintoverkon ylimmän tason portaisiin. Jo kivikaudella on Itämeren ravintoverkon huipulta hävinnyt kokonaan yksi hyljelaji, grönlanninhylje, myös muut hylkeet ja pyöriäinen ovat vähentyneet voimakkaasti viimeisen 100 vuoden aikana. Huippusaalistajien ja eläinplanktonin välillä ovat tärkeänä linkkinä planktonia syövät sillikalat, silakka ja kilohaili. Ravintoverkon huipun saalistajien väheneminen nosti silakan ja kilohailin tuotantoa, mikä voisi suosia turskamäärän kasvua. Vaikka tarjolla on runsaasti ravintoa, on Itämeren turskakannan lisääntymistä vaikeuttanut syvien pohja-alueiden huono tila. Turskan mäti vaatii kelluakseen vähintään 12 promillen suolapitoisuutta ja tämä vaatimus täyttyy Itämerellä ainoastaan syvillä – mutta useimmiten hapettomilla – alueilla. Sopivien kutualueiden puute yhdessä samanaikai- sen ylikalastuksen kanssa on johtanut heikkoon turskakantaan ja jäljelle ovat jääneet nykyiset ylitiheät silakka- ja kilohailikannat. Itämeri noudattaa merille tyypillistä kutistuvaa ravintoverkkokehitystä (engl. shrinking ecosystem), jossa ihminen vaikuttaa ensin suurimpiin eläimiin ja niiden hävitessä siirtyy käyttämään alempia ravintoverkon tasoja (kuva 3; Pauly ym. 1998). Itämeren ravintoverkon toimintaan vaikutetaan monesta suunnasta yhtä aikaa. Itämeren perustuotanto on kasvanut ja samanaikaisesti ylempien portaiden määrä vähentynyt, mikä on vääristänyt Itämeren luontaisen ravintoverkon toimintaa. Ravintoverkon tasapainoa järkyttävät myös tulokaslajit, jotka hyötyvät ja kilpailevat resursseista. Itämeren muutokset ovat osin pysyviä: tänne levinneitä lajeja ei pystytä poistamaan ja ilmastonmuutos tulee vaikuttamaan luontaisten lajienkin levinneisyyteen. Jos Itämeren tulevaisuutta halutaan ennustaa, on sen ravintoverkon osasten monitasoisia ja -muotoisia vuorovaikutuksia kyettävä ymmärtämään sekä pystyttävä mallintamaan sen toimintaa todenmukaisesti. Biologisen monimuotoisuuden eli biodiversiteetin ylläpitäminen on ensiarvoisen tärkeää, jotta Itämeren ravintoverkon toiminta- ja toipumiskyky säilyisivät. Lä h t eet L i s ää ai he e s ta Jansson, B.-O. 1972. Ecosystem approach to the Baltic problem. Bulletins from the Ecological research Committee 16: 1–82. Pauly, D., Christensen, V., Dalsgaard, J., Froese, R, & Torres Jr. F. 1998. Fishing down food webs. Science 279: 860-863. Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. & Myrberg K. 2014. Itämeri – ympäristö ja ekologia. http://hdl.handle. net/10138/45077 130 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuva 1. Talvi 2015 jää tilastoihin kaikkien aikojen toiseksi leudoimpana jäätalvena. Oli erikoista ettei edes Perämeri jäätynyt kokonaan, vaan ulapalle jäi koko talveksi laaja jäätön alue. Sentinel-satelliitin kuva esittää tilanteen Selkämerellä ja Perämerellä 23.1.2015, jolloin jääpeite oli laajimmillaan.Rosoisilta näyttävät alueet ovat joko kiintojäätä, sohjoa tai eri tavoin ahtautunutta jäätä. Tasainen harmaa alue on avovettä. Lähde: Euroopan maanseurantaohjelma Copernicus; Ilmatieteen laitos 2015. 15 Ilmastonmuutoksen moninaiset vaikutukset Itämereen Markku Viitasalo SYKE Suomen talven ennustetaan olevan tulevaisuudessa lauha ja vähäluminen: ilma lämpenee ja etenkin talvella sataa enemmän. Rehevöitymisen odotetaan pahenevan, mutta muuttuvan ilmaston vaikutuksia meriluontoon – erityisesti muutoksen nopeutta ja voimakkuutta – on vaikea ennustaa. Ilman lämmetessä myös vesi lämpenee. Ennusteiden mukaan pohjoisen Itämeren pintalämpötila nousee 2–4 astetta vuoteen 2100 mennessä, riippuen alueesta ja käytetystä mallista. Sateiden lisääntyessä Itämeren arvellaan makeutuvan: pohjoisen Itämeren pintaveden suolapitoisuus voi laskea noin 1–2 promillea nykyisestä. Meren jääpeitteisen ajan ennustetaan lyhenevän vuosisadan loppuun mennessä 1–2 kuukautta ja samalla jääpeitteen suurimman laajuuden pienenevän yli 50 %. Ennustetun kaltaista Itämerta, suhteellisen lämmintä ja melko makeaa murtovettä, ei Itämeren altaassa todennäköisesti ole koskaan ollut. Aiemmat makeavetiset vaiheet, Baltian jääjärvi ja Ancylusjärvi, olivat viileämpiä, ja niiden väliin ajoittuva Yoldiameri oli suolaisempi. Myös Itämeren nykyisen Litorina-vaiheen aikana vesi on lämpiminä jaksoina ollut yleensä vähintään yhtä suolaista kuin nykyisin. Muutosten monipolvinen vaikutusketju Jotkut ilmastonmuutoksen ekologiset vaikutukset voidaan melko luotettavasti päätellä: jos lämpötila nousee, lämpimästä pitävät eliölajit todennäköisesti lisääntyvät ja levittäytyvät pohjoiseen kun taas viileästä vedestä riippuvaiset lajit vähenevät. Jos merivesi makeutuu, merilajit taantuvat ja järvilajit Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 131 lisääntyvät. Muutosten nopeutta ja suuruutta on kuitenkin erittäin vaikeaa ennustaa. Päättelyketju – ilmastosta merieliön elinolosuhteisiin – on pitkä, ja ympäristötekijöiden muutosten ohella lajit reagoivat myös toisiin lajeihin ja niiden aiheuttamiin muutoksiin elinympäristössä. Ennusteet eli projektiot rakennetaan monipolviselle vaikutusketjulle: Ihmisen aiheuttamat hiilidioksidipäästöt vaikuttavat maapallon suurilmastoon, II) maailmanlaajuinen (globaali) ilmastonmuutos vaikuttaa pohjoisen pallonpuoliskon ilmastoon, III) edelliset tekijät vaikuttavat sekä pohjoisen Atlantin ja Pohjanmeren että Itämeren alueen lämpötilaan, ilmanpaineeseen, sateisiin ja tuuliolosuhteisiin. IV) Pitkä- ja lyhytaikaiset säätilan muutokset vaikuttavat meren kerrostuneisuuteen, virtauksiin ja muihin fysikaalisiin ominaisuuksiin, ja V) meriveden liikkeet sekä makean veden määrä ja ravinnesisältö vaikuttavat meren biogeokemiallisiin kiertoihin. Ekosysteemivaikutusten ennustaminen alkaa osamalleista Ilmastonmuutoksen ekosysteemivaikutusten ennustaminen on haastavaa. Mallintamisen kaikkiin vaiheisiin sisältyy epävarmuutta, joka kertautuu mallin osia yhdistettäessä. Ekosysteemivaikutusten ennustamiseen tarvitaan osamalleja, joista esitetään ohessa esimerkkejä. I) Yhdessä nämä kaikki vaikuttavat moninaisiin ekologisiin prosesseihin, kasvien ja eläinten elinoloihin, ravinnonsaantiin ja lopulta kasvuun, lisääntymiseen ja maantieteelliseen levinneisyyteen. Päättelyketju muutetaan numeeriseen muotoon erilaisilla matemaattisilla malleilla, jotka lähtevät ilmastonmuutoksen kuvauksesta ja päätyvät ekosysteemi- tai lajitason muutosten ennustamiseen. I) Globaalin ilmastonmuutoksen ennustamisessa käytetään yleisimmin IPCC*:n emissioskenaarioita, jotka kertovat hiilidioksidipitoisuuden määrän muutoksesta tulevaisuudessa. Eri koodeilla nimetyt skenaariot (kuten A1B, A2, B1) perustuvat erilaisiin olettamuksiin maailman talouden, väestön ja ihmisen toiminnan kehityksestä. * Intergovernmental Panel on Climate Change, hallitustenvälinen ilmastopaneeli II) Hiilidioksidiskenaariot syötetään globaaleihin ilmastomalleihin sekä ilmaston ja meren vuorovaikutuksia kuvaaviin yleisiin kiertomalleihin (GCM, General Circulation Models). Nämä voidaan vielä tarkentaa maantieteellisesti esimerkiksi Pohjois-Atlantin tai Itämeren alueelle. Usein nämä mallit ovat 3-ulotteisia hydrodynaamisia malleja. III) Seuraavaksi hydrodynaamiseen malliin voidaan liittää veden aineiden kiertoja kuvaava biogeokemiallinen malli. Näin saadaan ennusteet sekä veden fysikaalisille että kemiallisille ominaisuuksille. Itämeri jäätyy talvisin ainakin osittain (kuva 1, s. 131). Jääpeite vaikuttaa veden virtauksiin, sekoittumiseen, sedimentaatioon sekä merieliöihin. Keväällä jään ja murtoveden väliin voi muodostua jokivedestä ja sulaneesta jäästä makean veden kerros, mikä muokkaa myös pintaveden eliöstöä. Ilmastonmuutoksen ennustetaan lyhentävän jääpeitteistä aikaa ja ohentavan jääpeitettä. Tämä heijastuu meren ravintoverkon toimintaan, koska jääpeite ja jääeliöstö vaikuttavat osaltaan ravinteiden kiertoon. 132 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Kuvat: Sirpa Lehtinen ja Janne-Markus Rintala Ilmastonmuutos muuttaa Itämeren jäätalvea Merijään sisässä elää omanlaisensa mikroeliöstö: vasemmalla piilevät Nitzschia frigida ja Achnanthes taeniata, jotka muodostavat usein kolonioita, oikealla piilevä Amphiprora sp. Kuva: Mervi Kunnasvirta Kuva 2. Itämerennorppa Pusa hispida botnica. Itämerennorpan poikanen, kuutti, tarvitsee suojakseen ahtojäälohkareiden muodostamia piilopaikkoja ja siksi ilmastonmuutos uhkaa lajin tulevaisuutta. IV) Ekosysteemimuutoksia ennustettaessa on olennaista arvioida veden kerrostuneisuuden ja happipitoisuuden kehitys sekä perusravinteiden ja eloperäisen aineen pitoisuusmuutokset. Malli voi sisältää myös ekosysteemin biologisia komponentteja, kuten kasviplanktonryhmiä; tällöin on jo kyseessä yksinkertainen ekosysteemimalli. V) Tästä eteenpäin mallintaminen vaikeutuu: mikroeläinplanktonin ja äyriäisplanktonin sekä niitä syövien kalojen populaatioiden muutosten ennustamiseen vaaditaan monimutkaisia ravintoverkkomalleja. Biogeokemialliset mallit ja ravintoverkkomallit ovat rakenteeltaan ja logiikaltaan erilaisia ja niiden yhdistäminen on mallinnuksen keskeisiä tavoitteita tulevaisuudessa. Levinneisyysmallit auttavat Itämeren muutosten ennustamista Edellä mainitut mallityypit on kehitetty kuvaamaan valtamerien ulapan prosesseja ja eliöryhmiä pääpiirteissään, eivätkä ne siksi toimi Itämeren matalammilla alueilla. Erityisesti Suomen ja Ruotsin rannikoilla Itämerta reunustavat laajat ja monimutkaiset saaristot; monet Itämeren ekosysteemin kannalta tärkeät lajit, kuten makrolevät ja vesikasvit elävät matalissa rantavesissä. Näiden lajien vasteita ekosysteemin muutoksiin ei toistaiseksi osata ennustaa, koska alueen biogeokemiallisiin kiertoihin tai ravintoverkon vuorovaikutuksiin soveltuvia alueellisesti tarkkoja malleja ei ole vielä kehitetty. Itämeren rannikolla elävien lajien tulevaisuutta voidaan kuitenkin yrittää ennustaa levinneisyysmalleilla. Levinneisyysmalleissa lajin esiintymisalueen muutos ennustetaan tilastollisesti, ottaen huomioon millaisissa suola- ja lämpötila- tai ravinneoloissa ne nykyisin viihtyvät. Sen jälkeen laaditaan ennuste tulevaisuuden ympäristötekijöistä, joiden perusteella ennustetaan lajin uusi levinneisyysalue; oletuksena on että laji leviää alueille, joiden olot ovat samankaltaisia kuin lajin nykyisillä esiintymisalueilla. Levinneisyysmalleihin perustuva ennustaminen toimii parhaiten fysikaalisista tekijöistä riippuvilla lajeilla. Oletetaan että tutkimusten perusteella tiedämme, ettei tietty merilaji, esimerkiksi sinisimpukka, esiinny alle 4 promillen suolapitoisuudessa. Jos tämän suolaisuusrajan, joka nykyisin on Merenkurkussa, ennustetaan veden makeutuessa siirtyvän Uudenkaupungin tienoille, voimme olettaa lajin esiintymisen pohjoisrajan myös siirtyvän samoille alueille. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 133 Kuva: Eija Rantajärvi Todennäköiset muutokset Itämerellä Lämpötilan nousu vaikuttaa Itämeren kaikkien lajien elintoimintoihin ja fysiologiaan. Eliöiden lisääntyminen voi parantua ja todennäköisesti lämpimään veteen tottuneet lajit leviävät – myös lämpimämmiltä meriltä tulevat vieraslajit. Lisäksi monet kemialliset prosessit kiihtyvät, eikä niillä kaikilla ole yksinomaan suotuisia vaikutuksia. Hapenkulutuksen nopeutuessa Itämeren happitilanne voi pahentua entisestään. Eliöiden aineenvaihdunnan kiihtyminen voi pahentaa ympäristömyrkkyjen vaikutuksia. Yksilökohtaisten vaikutusten lisäksi lajeihin kohdistuu monimutkaisia ravintoverkkovaikutuksia ja siksi lämpötilan nousun vaikutuksia eliöyhteisöihin on vaikea ennustaa. Jääpeitteen väheneminen on seurausta ilmaston talviaikaisesta lämpenemisestä. Jääpeitteen häviäminen vaikuttaa suoraan jäästä riippuvaisiin 134 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 lajeihin, kuten Itämeren norppaan (kuva 2). Merijään häviäminen vaikuttaa myös talviaikaiseen veden kiertoon: jääpeitteetön vesi sekoittuu kovilla tuulilla syvemmälle, mikä voi ehkäistä talvisia happikatoja. Merijäässä elää myös omanlaisensa mikroeliöstö, joka häviää jään myötä; tämä eliöstö vaikuttaa talviaikaiseen ravinteiden kiertoon ja tietyt eliöt käyttävät sen perustuotantoa hyväkseen (ks. tietoruutu s. 132). Normaalisti kasviplanktonin kevätkukinta alkaa heti jäiden sulettua; jääpeitteen häviämisen vaikutuksia kevään ja kesän ravinnedynamiikkaan sekä planktonlajistoon tunnetaan vielä huonosti. On myös muistettava että ilmastonmuutoksen ennustetaan lisäävän myös sään ääri-ilmiöitä. Siksi kovia jäätalvia tulee edelleen esiintymään. Suolaisuuden lasku haittaa suolaiseen veteen sopeutuneita lajeja. Eräät lajit, kuten meriajokas voivat tyystin hävitä Suomen rannikolta, myös rakkolevän ja sinisimpukan levinneisyys supistunee. Kun mereiset lajit vähenevät, se johtaa todennäköisesti myös niiden ylläpitämien toimintojen ja elinympäristöjen vähenemiseen. Toisaalta makeaa vettä suosivat lajit voivat ottaa ”vastuun” merilajien toiminnoista. Esimerkiksi eräät vesikasvit, kuten ahvenvita (Potamogeton perfoliatus), leviävät todennäköisesti laajemmalle. Myös särkikalat, joista monet kutevat nykyisin vain Itämeren makeavetisimmissä lahdenperukoissa, pystyvät lisääntymään ja kasvattamaan poikasiaan laajemmalla alueella. Saaristojamme voi siis tulevaisuudessa uhata ”särkeistyminen”. Itämeren eliöyhteisöistä kerrotaan tarkemmin luvussa 14. Ravinteisuuden lisääntymistä pidetään yleensä huolestuttavimpana ilmastonmuutoksen seurauksena Itämeren alueella. Todennäköisesti ravinnevirta valuma-alueelta mereen lisääntyy makean veden valuman lisääntyessä. Ravinteiden saatavuuden paraneminen kasvattaa kasviplanktontuotantoa. Kasvava eloperäisen aineen tuotanto ja vajoaminen lisää hajotustoimintaa ja pohjien hapen kulutusta, mikä voi johtaa sedimenttiin sitoutuneen fosforin vapautumiseen takaisin veteen. Tämä lisää rehevöitymisen ja leväkukintojen riskiä ainakin varsinaisella Itämerellä ja Suomenlahdella (kuva 3). Ilmastonmuutoksen vaikutukset rehevöitymiseen riippuvat kuitenkin pitkälle vesialueiden ominaispiirteistä. Esimerkiksi Pohjanlahteen virtaavat joet kuljettavat maalta mereen runsaasti liuennutta eloperäistä ainetta, joka kasvattaa bakteerituotantoa; bakteerit kilpailevat ravinteista kasviplanktonin kanssa, joten valuman lisääntyminen ei Pohjanlahdella välttämättä kasvata kasviplanktonin perustuotantoa vaan vähentää sitä (kuva 3). Pohjanlahti Suomenlahti ja Saaristomeri Ilmastonmuutos Sadanta ja jokivaluma lisääntyvät etenkin talvella Maaperä pysyy sulana kauemmin Ravinteita huuhtoutuu enemmän vesistöihin ja mereen Kasviplanktonin ja typpeä sitovien syanobakteerien (sinilevien) määrä meressä lisääntyy Eloperäisen aineen vajoaminen lisääntyy Lisää hapettomia sedimenttejä Fosforia vapautuu hapettomasta sedimentistä Ilmastonmuutos Sadanta ja jokivaluma lisääntyvät Enemmän liuennutta eloperäistä ainetta kulkeutuu mereen Liuennut eloperäinen aine tummentaa vettä Luonnollisten bakteerien määrä kasvaa eloperäisen aineen määrän kasvaessa Vähemmän valoa pääsee veteen Bakteerit kilpailevat ravinteista kasviplanktonin kanssa Kasviplanktonin määrä meressä vähenee Kuva 3. Kaksi hypoteesia ilmastonmuutoksen vaikutuksesta rehevöitymiseen: i) Suomenlahdella ja Saaristomerellä, sekä ii) Pohjanlahdella. Ilmastonmuutoksen on arvioitu voimistavan meren rehevöitymistä, koska ravinnehuuhtouma maalta lisääntyy etenkin talvella. Erityisesti Suomenlahdella se voi synnyttää noidankehän: pohjan hapen loppuminen vapauttaa fosforia sedimentistä, mikä puolestaan voimistaa etenkin sinileväkukintoja (esim. Meier et al. 2012). Pohjanlahdella tilanne voi olla toisenlainen, koska Pohjanlahteen laskevat joet kuljettavat mukanaan runsaasti eloperäistä ainetta, joka tummentaa vettä ja lisää meriveden luonnollisten bakteerien määrää. Valon määrä vähenee ja kilpailu ravinteista kovenee, mikä hidastaa kasviplanktonin kasvua huolimatta ravinteiden lisääntymisestä (Wikner & Andersson 2012). Eloperäisen aineen kuormituksesta kerrotaan tarkemmin luvussa 7 ja ravinteiden vapautumisesta sedimentistä eli sisäisestä kuormituksesta sivulla 87. Lähde: Markku Viitasalo ym. 2015 /SYKE Yhteiskunnan valmistauduttava ilmastonmuutokseen Monet ilmastonmuutoksen ennustetut vaikutukset uhkaavat nykyistä Itämerta: rehevöityminen lisääntyy, luontaiset lajit kärsivät ja vieraslajeja tulee lisää. Lämpenevä ilmasto ravistelee paitsi ekosysteemiä myös yhteiskuntaa. Ilmastosta riippuvaisten elinkeinojen, kuten maatalouden, olosuhteet muuttuvat: lämpenemisen myötä pitenevä kasvukausi on huomioitava myös kasvilajien valinnassa. Ilmastonmuutos vaikuttaa maaperän ravinneprosesseihin, vesistöihin ja mereen päätyvien ravinteiden määrään, mutta myös laajemmin maatalouden perusedellytyksiin. Markkinat muut- tuvat, maataloustuotteiden hinnat heilahtelevat ja maataloudella on monia keinoja sopeutua tuleviin haasteisiin. Ravinnepäästöjä voidaan vähentää tehokkaasti valitsemalla oikeita viljelykasveja ja -tapoja. Vaikka ilmastonmuutos luo rehevöitymiselle entistä otollisemmat olosuhteet, on pitkälti yhteiskunnan sopeutumiskeinoista kiinni, valuuko Itämereen tulevaisuudessa ravinteita nykyistä enemmän vai vähemmän. Uhkien ja epävarmuuksien lisääntyminen ei ole syy ”heittää kirvestä mereen”. On muistettava, että ilmastonmuutos etenee erittäin hitaasti ja sen näkyviä vaikutuksia odotetaan kymmenien vuosien, ehkä vasta sadan vuoden päästä. Toimenpiteitä Itämeren hyväksi voi ja pitää tehdä kuitenkin jo nyt. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 135 Skenaarioita ilmastonmuutoksen sekä maatalouden muutosten vaikutuksesta mereen päätyvään ravinnemäärään Ilmastonmuutoksen myötä on luvassa lämpenevää, sateet lisääntyvät ja maalta tulevan huuhtouma kasvaa. Muutos vaikuttaa myös kasvukauden pituuteen ja sadon määrään; kasvukauden kuivuuden oletetaan yleistyvän. Maanviljelijöiden mahdollisuudet huomioida viljelyn muuttuvat olot vaikuttavat maalta Itämereen päätyvään ravinnemäärään. Selkämeri (1700) 1,8 % 0,6 % 2,4 % 1730 1710 1740 Kokonaisfosforikuormitus (t/v) Kokonaisfosforikuormitus (t/v) Perämeri 15,9 % 12,6 % 15,9 % (630) 730 BaU OnMu VäMu (510) 600 BaU OnMu VäMu Kokonaisfosforikuormitus (t/v) Kokonaisfosforikuormitus (t/v) Suomenlahti 17,6 % 13,7 % 17,6 % 580 730 BaU OnMu VäMu Saaristomeri 600 710 (680) 11,8 % 10,3 % 10,3 % 760 750 750 BaU OnMu VäMu Kuva 4. Kokonaisfosforin kuormitus Suomesta Itämereen vuosina 2001–2010 (luku suluissa; musta viiva) ja kolme skenaariota, jotka eroavat sen suhteen, miten maatalous sopeutuu ilmastonmuutokseen (pylväiden yläosan %-luku kertoo muutoksen määrän verrattuna nykyiseen kuormitukseen). Skenaariot on laskettu vuosille 2050–2060. Ilmalaskeuma ei sisälly tarkasteluun. Kuvissa ei myöskään esitetä rannikkoalueelta tulevaa suoraa ravinnevirtaa. Skenaarioiden pohjana on VEMALA-malli. Lähde: Markus Huttunen ja Marie Korppoo / SYKE 1) BaU (keskiarvo A1B) = Business as Usual eli maatalouden harjoittaminen jatkuu kuten nykyisin; oletuksena on että sadot pysyvät entisenlaisina eikä maataloustuotteiden markkinahinnoissa tapahdu muutoksia. 2) OnMu = Onnistunut Mukautuminen eli maanviljelijät sopeutuvat markkinoiden ja politiikan kannustamina voimakkain toimin muutokseen; oletuksena on, että satotaso kasvaa 30 % vuoteen 2050 ja maataloustuotteiden markkinahinnat nousevat. Mukautuminen tapahtuu muun muassa valitsemalla muuttuneeseen kasvukauteen hyvin sopivia lajikkeita, jotka hyödyntävät ravinteita tehokkaasti; tarkistamalla lannoitusta ja pyrkien mataliin ravinnetaseisiin; hoitamalla maaperää kalkitsemalla; huomioimalla kasvinsuojelu ja maataloustuotteiden markkinoiden kehitys (DREMFIA-malli / Luke). 3) VäMu = Vähäinen Mukautuminen eli maanviljelijät eivät panosta riittävästi muutokseen; oletuksena satotason 10 %:n lasku vuoteen 2050. Viljelijät eivät panosta sopivien lajikkeiden valintaan, kasvinsuojelua laiminlyödään, eikä peltoja hoideta parhaalla mahdollisella tavalla; maataloustuotteiden markkinahinnat eivät nouse, eikä myöskään politiikka motivoi sopeutumaan tilanteeseen, jolloin satotaso laskee ja ravinnehävikki ympäristöön kasvaa (DREMFIA-malli / Luke). Lähde: Huttunen ym. 2015 136 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 Lä h t eet L i s ää ai he e s ta HELCOM 2013. Climate change in the Baltic Sea area: HELCOM thematic assessment in 2013. Balt. Sea Environ. Proc. No 137. http://helcom.fi/Lists/Publications/ BSEP137.pdf Huttunen, I., Lehtonen, H., Huttunen, M., Piirainen, V., Korppoo, M., Veijalainen, N., Viitasalo, M. & Vehviläinen, B. 2015. Effect of climate change and agricultural adaptation on the nutrient loading from Finnish watersheds to the Baltic Sea. Science of the Total Environment. Meier, H. E. M., Hordoir, R., Andersson, H. C., Dieterich, C., Eilola, K., Gustafsson, B. G., Höglund, A. & Schimanke, S. 2012. Modeling the combined impact of changing climate and changing nutrient loads on the Baltic Sea environment in an ensemble of transient simulations for 1961–2099. Clim. Dynam. 39: 2421–2441. Myrberg, K., Leppäranta, M. & Kuosa, H. 2006. Globaalimuutoksen vaikutus Itämereen. Teoksessa: Itämeren fysiikka, tila ja tulevaisuus. Yliopistopaino. S. 190–194. Viitasalo, M. 2010. Ilmastonmuutoksen monimutkaiset vaikutukset Itämeressä. Teoksessa: Bäck, S., Ollikainen, M., Bonsdorff, E., Eriksson, A., Hallanaro, E.-L., Kuikka, S., Viitasalo, M. & Walls, M. (toim.). Itämeren tulevaisuus. Gaudeamus. S. 116–131. Viitasalo, M. 2012. Impact of climate change on biology of the Baltic Sea. Teoksessa: Haapala, I. (toim.). From the Earth's core to outer space. Springer. S. 171–184. Viitasalo, M., Blenckner, T., Gårdmark, A., Kautsky, L., Kaartokallio, H., Kuosa, H., Lindegren, M., Norkko, A., Olli, K. & Wikner, J. 2015. Marine Ecosystem. Teoksessa: The BACC II Author Team: Second assessment of climate change for the Baltic Sea basin. Springer. s. 363–380. Wikner, J. & Andersson, A. 2012. Increased freshwater discharge shifts the trophic balance in the coastal zone of the northern Baltic Sea. Glob. Change Biol. 18(8): 2509–2519. Vuorinen, I., Hänninen, J., Rajasilta, M., Laine, P., Eklund, J., Montesino-Pouzols, F., Corona, F., Junker, K., Meier, H. E. M., Dippner & J. W. 2015. Scenario simulations of future salinity and ecological consequences in the Baltic Sea and adjacent North Sea areas – implications for environmental monitoring. Ecol. Indic. 50: 196–205. BACC Author Team 2008. Assessment of climate change for the Baltic Sea basin. Springer, Berlin. Hänninen, J., Vuorinen, I. & Hjelt, P. 2000. Climatic factors in the Atlantic control the oceanographic and ecological changes in the Baltic Sea. Limnol. Oceanogr. 45: 703–710. Leppäranta, M. & Myrberg, K. 2009. Climate change implications. Teoksessa: Physical oceanography of the Baltic Sea. Springer. S. 328–334. MacKenzie, B. R., Gislason, H., Möllmann, C. & Köster, F. W. 2007. Impact of 21st century climate change on the Baltic Sea fish community and fisheries. Glob. Change Biol. 13(7): 1348–1367. Möllmann, C., Diekmann, R., Müller-Karulis, B., Kornilovs, G., Plikshs, M. & Axe, P. 2009. Reorganization of a large marine ecosystem due to atmospheric and anthropogenic pressure: a discontinuous regime shift in the Central Baltic Sea. Glob. Change Biol. 15:1377–1393. Suikkanen, S., Pulina, S., Engström-Öst, J., Lehtiniemi, M., Lehtinen, S. & Brutemark, A. 2013. Climate change and eutrophication induced shifts in northern summer plankton communities. PLoS ONE 8(6): e66475. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 137 K U VA I LU LEH TI Julkaisija Suomen ympäristökeskus (SYKE) Tekijä(t) Eija Rantajärvi ja Leena Karjala (toim.) Julkaisun nimi MEREN PÄRSKÄYS 2015 Sukellus Itämeren hoitoon ja tilaan Julkaisusarjan nimi ja numero Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21/2015 Julkaisun osat/ muut saman projektin tuottamat julkaisut Julkaisu on saatavana ainoastaan internetistä: www.syke.fi/julkaisut | helda.helsinki.fi/syke Tiivistelmä Meren Pärskäys 2015 tarjoaa valikoidun koosteen Itämeren ympäristötutkimuksen ajankohtaisista teemoista ja meren tilasta sekä selventää vesipuitedirektiivin ja meristrategiadirektiivin (vesienhoitosuunnitelmat, merenhoitosuunnitelma) käsitteistöä ja toimeenpanoa Suomessa. Niiden ohella avataan myös uuden merialuesuunnitteludirektiivin periaatteita. Julkaisuaika Toukokuu 2015 Rehevöityminen ja haitalliset aineet ovat Itämeren pahimpia ongelmia. Julkaisussa tarkastellaan ainevirtojen alkuperän ohella muun muassa luonnonolojen vaikutusta kuormitukseen. Haitallisten aineiden osalta avataan myös vastetutkimuksia, joilla selvitetään aineiden vaikutuksia meren eliöstön terveyteen. Meren tilaa arvioidaan paitsi kasvi- ja eläinplanktonin, pohjaeläinyhteisöjen ja pohjien eliöyhteisöjen kautta, myös tarkastellen Itämeren ravintoverkon muutoksia kokonaisuutena. Lopussa valotetaan malleihin perustuvia ennusteita ilmastonmuutoksen vaikutuksista Itämeren ekosysteemiin. Julkaisu painottuu Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) ja Elinkeino-, liikenne ja ympäristökeskusten (ELYt) aineistoihin, mutta mukana on myös Säteilyturvakeskuksen, Helsingin yliopiston, Geologian tutkimuskeskuksen sekä Ilmatieteen laitoksen tuottamaa aineistoa. Itämeri, meret, direktiivit, vesistönkuormitus, ympäristön tila, ravinteet, rehevöityminen, haitalliset aineet, merentutkimus, indikaattorit, plankton, pohjaeliöstö, ilmastonmuutokset Asiasanat Rahoittaja/ toimeksiantaja ISBN ISBN 978-952-11-4499-8 (PDF) ISSN ISSN 1796-1726 (verkkoj.) Sivuja 140 Kieli Suomi Luottamuksellisuus julkinen Hinta (sis.alv 8 %) Julkaisun myynti/ jakaja Julkaisun kustantaja Suomen ympäristökeskus (SYKE), syke.fi PL 140, 00251, Helsinki Puh. 0295 251 000 138 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 PRESENTAT ION SBL AD Utgivare Finlands miljöcentral (SYKE) Författare Eija Rantajärvi och Leena Karjala (red.) Publikationens titel MEREN PÄRSKÄYS 2015 Sukellus Itämeren hoitoon ja tilaan Datum Maj 2015 HAVETS STÄNK 2015 - Ett dyk i Österjöns vård och tillstånd Publikationsserie och nummer Finlands miljöcentrals rapporter 21/2015 Publikationens delar/ andra publikationer inom samma projekt Publikationen finns tillgänglig bara på internet: www.syke.fi/publikationer | helda.helsinki.fi/syke Sammandrag Havets stänk 2015 bjuder på ett utvalt sammandrag av aktuella teman inom miljöforskning i Östersjön och om havets tillstånd, samt klargör begrepp och verkställande av vattenramdirektivet och ramdirektivet om en marin strategi (vattenvårdsplanerna, havsvårdsplanen) i Finland. Dessutom behandlas även det nya havsplaneringsdirektivets principer. Övergödning och skadliga ämnen utgör de största problemen i Östersjön. I publikationen berörs i förutom ämnesflödenas ursprung även bland annat naturförhållandenas inverkan på belastningen. Gällande skadliga ämnen behandlas även biomarkörer som indikerar hur ämnena påverkar havsorganismernas hälsa. Havets tillstånd bedöms på basen av växt- och djurplankton, bottenfauna samt bottnarnas organismsamhällen, och förändringarna i Östersjöns näringsväv behandlas som en helhet. Avslutningsvis klarläggs modelleringsbaserade prognoser om klimatförändringens inverkan på Östersjöns ekosystem. Publikationen baserar sig främst på Finlands miljöcentrals (SYKE) och Närings-, trafik- och miljöcentralernas (NTM-centralerna) material, men även material från Strålsäkerhetscentralen, Helsingfors universitet, Geologiska forskningscentralen och Meteorologiska institutet används. Nyckelord Östersjön, hav, direktiv, belastning av vattendrag, miljökvalitet, eutrofiering, näringsämnen, skadliga ämnen, havsforskning, indikatorer, näringsämnen, plankton, bentos, klimatförändringar Finansiär/ uppdragsgivare ISBN ISBN 978-952-11-4499-8 (PDF) ISSN ISSN 1796-1726 (online) Sidantal 140 Språk Finska Offentlighet Offentlig Pris (inneh. moms 8 %) Beställningar/ distribution Förläggare Finlands miljöcentral (SYKE), PB 140, 00251 Helsingfors Tel. 0295 251 000 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 139 D O CU MENTATI ON PAGE Publisher Finnish Environment Institute (SYKE) Author(s) Eija Rantajärvi ja Leena Karjala (eds.) Title of publication MEREN PÄRSKÄYS 2015 Sukellus Itämeren hoitoon ja tilaan Date May 2015 SEA SPRAY 2015 - A dive into the status and conservation of the Baltic Sea Publication series and number Reports of the Finnish Environment Institute 21/2015 Parts of publication/ other project publications The publication is available only on the internet: www.syke.fi/publications | helda.helsinki.fi/syke Abstract Sea Spray 2015 is a compilation of articles on Baltic Sea environmental research. The publication provides an overview of the activities facilitated by European union’s Water Framework Directive and Marine Strategy Framework Directive, explaining with great clarity the state of the Baltic Sea’s current environmental health and its ongoing challenges. The principals of marine spatial planning associated with the 2014 Directive are also discussed. Research is focused on the critical issue of nutrient loads and harmful substances emitted into the Sea, and the consequences to healthy marine life. Impact estimates are derived through phytoplankton and zooplankton studies as well as bottom fauna and benthic communities, including the entire range of Baltic Sea food-web changes. Finally the model-based forecasting of climate change impacts on the Baltic Sea ecosystem is viewed. Finnish Environment Institute (SYKE), and Centre for Economic Development, Transport and the Environment (ELY centers) research and materials comprise the largest part of the information; key research contributions are made by STUK, Helsinki University, Geological Survey of Finland and the Finnish Meteorological Institute. Keywords The Baltic Sea, the seas, directives, water load, state of the environment, nutrients, eutrophication, hazardous substances, marine research, indicators, plankton, benthos, climate change Financier/ commissioner ISBN ISBN 978-952-11-4499-8 (PDF) ISSN ISSN 1796-1726 (online) No. of pages 140 Language Finnish Restrictions Public Price (incl. tax 8 %) For sale at/ distributor Financier of publication Finnish Environment Institute (SYKE), P.O. Box 140, FI-00251 Helsinki, Finland Phone +358 295 251 000 140 Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21 | 2015 S U OMEN Y MPÄRI S TÖK ES K U K S EN RAPORT T EJ A 21 | 2015 tutkimuksen ajankohtaisista teemoista, meren tilasta sekä selventää vesipuitedirektiivin ja meristrategiadirektiivin käsitteistöä. Niiden ohella hahmotetaan merialuesuunnitteludirektiivin periaatteita. Rehevöityminen ja haitalliset aineet ovat Itämeren pahimpia ongelmia. Julkaisussa tarkastellaan ainevirtojen alkuperän ohella mm. luonnonolojen vaikutusta kuormitukseen ja haitallisten aineiden vaikutusta meren eliöstön terveyteen. Meren tilaa arvioidaan planktonin, pohjaeläinyhteisöjen ja matalien pohjien eliöyhteisöjen kautta. Itämeren ravintoverkon muutoksia tarkastellaan myös kokonaisuutena. Lisäksi valotetaan ilmastonmuutoksen ennustettuja vaikutuksista Itämeren ekosysteemiin. ISSN 1796-1726 (verkkoj.) S U O ME N YM PÄR I STÖK E SK U S ISBN 978-952-11-4499-8 (PDF) MER EN PÄ R S KÄYS 2 0 1 5 - S U K ELLU S I TÄM E RE N H O I TO O N J A T I LAAN Meren Pärskäys 2015 -julkaisu tarjoaa valikoidun koosteen Itämeren ympäristö- Meren pärskäys 2015 Sukellus Itämeren hoitoon ja tilaan Eija Rantajärvi ja Leena Karjala (toim.) S u o m en ym p är istö kesku s
© Copyright 2024