Planteplankton i innsjøer

Transkript

1 Planteplankton i innsjøer Klassifisering av økologisk tilstand Anne Lyche Solheim og Birger Skjelbred, NIVA 1

2 Hva er planteplankton? Frittsvevende mikroskopiske alger og cyanobakterier (blågrønnalger) encellede eller kolonidannende Mange algeklasser, eks. kiselalger, gullalger, grønnalger, dinoflagellater Primærprodusenter som er grunnlaget for mye av livet i akvatiske økosystemer Svært følsomme indikatorer for økologisk tilstand mht. eutrofiering 2

3 Prøvetaking av planteplankton Integrerte blandprøver tas fra eufotisk sone Rørsampler og blandekar Fra blandprøven fylles: 100 ml glassflaske (fikseres med lugol) 1 liters svart plastflaske til klorofyll (filtreres på lab maks ett døgn etter prøvetaking) Prøvetakingsstasjon ved innsjøens dypeste punkt (evt. andre bukter og viker) Prøver tas månedlig gjennom vekstsesongen (mai-oktober, noe kortere i Nord-Norge og fjellet) 3

4 Analyse av planteplankton, biovolum og artssammensetning En subsample på ml fra den lugolfikserte prøven helles over i sedimentasjonskammer og står over natten før analyse Alle arter identifiseres og telles i hht. norsk standard i omvendt mikroskop Biovolumet av hver art måles og summeres til totalt biovolum (biomasse) 4

5 Analyse av klorofyll a Klorofyll a er et mål for biomasse av planteplankton, men er en kjemisk analyse Vannprøven filtreres gjennom glassfiberfilter Klorofyllet på filteret ekstraheres med metanol (evt. etanol) til et grønt ekstrakt Absorbansen til ekstraktet måles i spektrofotometer v 665 nm og noen andre bølgelengder Klorofyll-konsentrasjonen beregnes ved en enkel formel ut fra absorbansen, volumet som er filtrert og volumet av ekstraktet 5

6 Vanndirektivets krav til klassifisering av økologisk tilstand Planteplankton skal klassifiseres ved: Total biomasse klorofyll og/eller biovolum Artssammensetning indeks som uttrykker forholdet mellom følsomme og tolerante arter for eutrofiering (PTI) Oppblomstringer (Bloom intensity) Ref. Vedlegg V i Vanndirektivet 6

7 Oversikt over indekser Biomasse (Abundans): Klorofyll a Biovolum Artssammensetning: Trofisk indeks basert på vektet middel av alle arter i hht. indikatorverdier (Ptacnik 2009) Bloom indeks: Cyanobakterie-biomasse (bloom intensity) Alle indekser og klassegrenser er interkalibrert 7

8 Datagrunnlag Norske og nordiske data fra ca innsjøer: klorofyll, fosfor og typedata artsdata med harmonisert taksonomi for >1000 taxa, 8

9 Klorofyll a, µg/l 9

10 Biovolum, mg/l 10

11 Trofisk indeks (Ptacnik 2009) Indikatorverdier fastsatt ut fra artenes forekomst langs trofigradienten Indeksen (PTI) er vektet middel av indikatorverdi og relativ biomasse for hver art i en prøve, summert for alle artene PTI n j 1 n a j 1 j a s j j a j = andel av j th taxon i prøven s j = indikator verdi av j th taxon i prøven 11

12 Indikatorverdier RebeccaID Taxon Optima, as Ln(TP) Optima as TP, µg/l Records R0016 Acanthoceras zachariasii 2,699 14,9 22 R0117 Achnanthes 1,84 6,3 143 R1574 Achroonema 3,5 33,1 93 R0471 Actinastrum hantzschii 4, ,3 10 R1667 Amphidinium 2,174 8,8 11 R1548 Anabaena 3,273 26,4 13 R1531 Anabaena circinalis 3,268 26,3 59 R1536 Anabaena flos-aquae 2,962 19,3 335 R1539 Anabaena lemmermannii 3,345 28,4 51 R1544 Anabaena planctonica 3,276 26,5 183 R1549 Anabaena spiroides 4,461 86,6 61 R0477 Ankistrodesmus bibraianus 4,137 62,6 11 R0480 Ankistrodesmus falcatus 3,301 27,1 117 R0486 Ankistrodesmus spiroides 2,361 10,

13 Fastsettting av klassegrenser Trofisk indeks for artssammensetning av planteplankton: Ref.verdi: median av ref.sjøer, SG/G: 90%il av ref.sjøer G/M: Knekkpunkter i korrelasjoner av trofisk indeks mot andel følsomme og tolerante arter Anne Lyche Solheim, copyright NIVA mars

14 Cyanobakterier maksimum (mg/l) Klassegrenser direkte koblet til brukermål (WHO-grenser badevann) SD/D: WHO middels risiko nivå: 5 mg/l G/M: WHO lav risiko nivå: 1 mg/l 14

15 Cyanobakterier Carvalho et al J. Applied Ecol. Risiko for overskridelse av WHO helserisiko nivå for blågrønnalger (biomasse 2mg L -1 ) 10% overskridelse ved 20 µg L -1 TP 30% overskridelse ved 40 µg L -1 TP 15

16 Interkalibrerte klassegrenser for Planteplankton Absoluttverdier EQR Type Klasse Klorofyll PTI Cyano max Klasse Klorofyll PTI Cyano max biovolum biovolum Planteplankton µg/l mg/l mg/l EQR EQR EQR EQR EQRnorm LN8a ref 3,5 0,34 2,25 0,00 ref 1,0 kalkrike HG 7,0 0,77 2,45 0,16 HG 0,50 0,94 0,89 0,98 0,8 humøse GM 10,5 1,24 2,65 1,00 GM 0,33 0,86 0,77 0,90 0,6 grunne MP 20 2,66 2,85 2,00 MP 0,18 0,65 0,66 0,80 0,4 PB 40 6,03 3,25 5,00 PB 0,09 0,15 0,43 0,50 0,2 maks verdi 7,00 4,00 10,00 LN2b ref 1,3 0,11 1,90 0,00 ref 1,0 kalkfatt HG 2,0 0,18 2,10 0,16 HG 0,65 0,98 0,90 0,98 0,8 klare GM 4,0 0,40 2,30 1,00 GM 0,33 0,92 0,81 0,90 0,6 dype MP 7,0 0,77 2,50 2,00 MP 0,19 0,81 0,71 0,80 0,4 PB 15 1,90 2,70 5,00 PB 0,09 0,49 0,62 0,50 0,2 maks verdi 3,60 4,00 10,00 Anne Lyche Solheim, copyright NIVA mars

17 Anbefalt kobling av nordiske NGIG typer for planteplankton til norske vanntyper i lavland og skog NGIG type Norske innsjøtyper Typebeskrivelse L-N1 8, 10 Lavland, moderat kalkrik, eller kalkrik, klar, grunn L-N2a 4, 5 18 Lavland, kalkfattig, svært klar og klar, grunn Skog, moderat kalkrik og klar, grunn L-N2b 6 Lavland, kalkfattig, klar, dyp L-N L-N5 1, 2 12, 13 15, 16 Lavland, kalkfattig, humøs, grunn Skog, moderat kalkrik og humøs, grunn Lavland, svært kalkfattig, svært klar eller klar, grunn eller dyp Skog, svært kalkfattig, svært klar eller klar, grunn eller dyp Skog, kalkfattig, svært klar eller klar, grunn eller dyp L-N6 3, Lavland eller skog, svært kalkfattig, humøs, grunn Skog, kalkfattig, humøs, grunn L-N8 9, 11 Lavland, moderat kalkrik eller kalkrik, humøs, grunn 17

18 Hva med store, dype innsjøer? innsjøer med over 50 m middeldyp, innsjøer med middeldyp m. o Innsjøer med totalfosfor mindre enn 4 µg/l er unntatt fra regresjonen innsjøer med klart avvikende regresjon er markert med rød farge, navn og årstall. Konklusjon: Ingen forskjell! Kan derfor bruke klassegrensene for L-N2b 18

19 Hva med fjellsjøer? Fjellsjø Absolutt-verdier EQR-verdier Type Klasse Klorofyll Biovolum PTI Cyano max Klorofyll Biovolum PTI Cyano max µg/l mg/l mg/l klare L-N7, 20, 21, 23, 24 Ref verdi 0,8 0,06 1,70 0,00 1,00 1,00 1,00 1,00 SG/G 1,5 0,13 1,90 0,16 0,53 0,98 0,91 0,98 G/M 2,5 0,23 2,07 1,00 0,32 0,94 0,84 0,90 M/D 6 0,64 2,24 2,00 0,13 0,80 0,77 0,80 D/SD 12 1,46 2,41 5,00 0,07 0,52 0,69 0,50 max verdi n.a. 3,00 4,00 10,00 Ref verdi 1,3 0,11 1,80 0,00 1,00 1,00 1,00 1,00 humøse, 22, 25 SG/G 2 0,18 2,00 0,16 0,65 0,98 0,91 0,98 G/M 4 0,40 2,17 1,00 0,33 0,90 0,83 0,90 M/D 7 0,77 2,34 2,00 0,19 0,77 0,75 0,80 D/SD 15 1,90 2,51 5,00 0,09 0,38 0,68 0,50 max verdi n.a. 3,00 4,00 10,00 19

20 Kombinasjon av enkeltindekser til totalresultat Klorophyll a Biovolum Indeks for artssammensetning (PTI) midling EQRn Biomasse EQRn PTI EQRn midling Planteplankton EQRn Bloom indeks: Blågrønnalge maksimum biomasse * EQRn Cyanomax EQRn* * Cyanomax brukes kun hvis EQRn er verre enn middelverdi av EQRn for PTI og Biomasse 20

21 Eksempel 1 Akersvannet 2010 Artssammensetning PTI EQRn 0.21 Planteplankton EQRn 0.18, Svært dårlig Her tas Cyanomax biomasse med fordi den forringer vannkvaliteten. Cyanomax EQRn < mean (BM+PTI) EQRn. Foto: Hilde Birkeland 21

22 Eksempel 2 Maridalsvannet 2009 Artssammensetning PTI EQRn 0.76 Planteplankton EQRn 0.79, God Cyanomax EQRn 0.98 Her tas ikke Cyanomax biomasse med siden den ikke forringer vannkvaliteten: Cyanomax EQRn > mean (BM+PTI) EQRn. Foto: Wikipedia 22