Forsuringsindekser basert på invertebrater i innsjøer og elver Ann Kristin Schartau, NINA Zlatko Petrin, NINA Arne Fjellheim, Uni Miljø Resultater basert på BIOCLASS-FRESH, finansiert av Norges Forskningsråd, kontraktsnr. 184002/S30, med støtte fra Direktoratet for Naturforvaltning (DN), Klima- og Forurensningsdirektoratet (KLIF), NIVA og NINA Forskning om vannforvaltning, Oslo kongressenter 26. mars 2012
Bakgrunn Invertebrater er følsomme for forsuring: Diversitet Artssammensetning Indikatorarter Abundans (relativ abundans) Lange tradisjoner på å bruke invertebrater i nasjonal forsuringsovervåkingen (også i Europa og N-Amerika) Klassifiseringssystem for elver basert på bunndyr Klassifiseringssystem for innsjøer mangler (selv om det er gjort forsøk på å tilpasse indekser utviklet for elver)
Forsuring og invertebrater (1) Bunndyr (makroinvertebrater) i elver Bunndyr (makroinvertebrater) i innsjøer Litoralen (gruntvannsområder), evt kombinert m/utløp Småkreps (krepsdyrplankton) Pelagialen (åpne vannmasser) Litoralen (gruntvannsområder)
Forsuring og invertebrater (2) Bunndyrindekser inkl i Klassifiseringsveileder Nye interkalibrerte bunndyrindekser Andre bunndyrindekser testet for norske forhold Utvikling av nye indekser basert på småkreps
Foto: Arnstein Staverløkk, NINA
Bunndyr: ELV Klassifiseringsveileder: Forsuringsindeks 1 og Forsuringsindeks 2 Forsuringsindeks 2 interkal. for klare, kalkfattige elver 120 arter/taksa: 4 kategorier mht. forsuringstoleranse Forholdet mellom sens døgnfluer og tolerante vårfluer Tilfredsstiller kravene i VD: taks. sammensetning, abundans, tolerante/sensitive taksa (mangler diversitet: OK) Referanseverdi og klassegrenser justert som en følge av IC
AcidIndex2 Referanser vs forsurede 3 2,5 Svært kalkfattige/kalkfattige, klare elver AcidIndex2_ref AcidIndex2_acid 2 1,5 1 0,5 0 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 ph
AcidIndex2 Dose-respons sammenheng Ref H/G G/M 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 y = 0,7143x - 3,4974 R² = 0,6257 Kalkfattige, klare elver 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 ph
Interkalibrerte klassegrenser Forsuringsindeks 2 Abs verdi EQR Referanse Svært god God Moderat Dårlig Svært dårlig 1,5 1,00 >1,01 >0,68 0,77-1,01 0,52-0,68 0,50 0,77 0,33-0,52 0,25 0,50 0,17-0,33 <0,25 <0,17
Foto: Arnstein Staverløkk, NINA
Bunndyr: INNSJØ Klassifiseringsveileder: Forsuringsindeks 1 Opprinnelig utviklet for elver også brukt for innsjøer Tilfredsstiller ikke kravene i VD: ingen referanseverdi, kun tolerante/sensitive taksa inkl (mangler: taks. sammensetning, abundans, diversitet) Ny bunndyrindeks MultiClear interkal. for klare, kalkfattige innsjøer Tilfredsstiller kravene i VD: taks. sammensetning, abundans, tolerante/sensitive taksa, diversitet
MultiClear Multimetrisk indeks for forsuring, klare innsjøer 1. Antall taksa av snegl (Gastropoda) 2. Antall taksa av døgnfluer (Ephemeroptera) 3. AWIC-family (forsuringsfølsomme familier av bunndyr) 4. Modifisert Henriksson og Medins indeks a. EPT (Ehpemeroptera, Plecoptera, Trichoptera) indikatortaksa b. Forekomst av Gammaridae and Crangonyctidae* c. Forekomst av a) Hirudinea, b) Elmidae, c) Gastropoda. d) Unionidae og Margaretiferidae d. Relativ abundans av sensitive Ephemeroptera vs Plecoptera e. Antall taksa (standardisert taksa liste)
MultiClear Dose-respons sammenheng 6 Klare, klakfattige innsjøer 5 4 3 2 1 0 y = 1,7117x - 6,9685 R² = 0,6907 5,5 5,7 5,9 6,1 6,3 6,5 6,7 6,9 ph
MultiClear vs Forsuringsindeks 1 Ref H/G G/M Indeks 1
Interkalibrerte klassegrenser MultiClear Abs verdi EQR Referanse Svært god God Moderat Dårlig Svært dårlig 4,21 1,00 >4,01 >0,96 3,16-4,01 0,75-0,96 2,58-3,16 0,61-0,75 2,31-2,58 0,55-0,61 <2,31 <0,55
Interkalibrerte vanntyper forsuring ELVER INNSJØER Lav alkalitet klare¹ R-N2 + R-N5 L-N2 + L-N5 Lav alkalitet, humøse R-N3 + R-N9 L-N3 + L-N6 Interkalibrert inkl Norge, Interkalibrert uten Norge ¹VFer med svært lav alk/ca (Ca < 1 mg/l) ikke inkl
Nye bunndyrindekser Indekser utviklet i NGIG WG Macroinverteb., testet i Bioclass-fresh for norske VFer Innledningsvis 66 indekser Selektert 10 indekser for innsjø + 9 for elv Basert på indikatortaksa (+ evt. rel mengder) 7 indekser med dose-respons sammenheng > 50 % Må ta hensyn til både Ca og humusinnhold Ingen er godt egnet for svært kalkfattige VFer Lav forklaringsgrad (< 50 %), ikke signifikant, kompleks sammenheng mellom ulike forklaringsvar. Ingen er godt egnet for humøse innsjøer Ingen sign forskjell mellom referanse VFer og forsurede VFer
Referanse vs forsurede VFer Kun indekser der forsuringsgraden forklarer > 50 % av variasjonen i forsuringsindeksen (dose-repons sammenh.)
Nye bunndyrind. INNSJØ
Nye bunndyrindekser ELV SAP2Gen Forsuringsindeks2
Foto: Børre Dervo, NINA
% føsomme arter ph Artssammensetning (fra Walseng, 2006) 8 7 6 Småkreps: artssammensetning vs ph y = -1,3739x + 7,2601 R 2 = 0,7047 5 4 0 0,5 1 1,5 2 akse 1 (DCA-ordinasjon) Andel forsuringsfølsomme (fra Schartau/ BIOKLASS) 40 35 30 25 20 15 Kalkfattige (Ca: 1-4 mg L -1 ) B y = 11,054x - 39,62 R² = 0,51 10 5 0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 ph
Datasett småkreps Alle innsjøer repr m/litorale + pelagiske prøver, vår og høst 2 kalsiumkategorier x 2 humuskategorier Alle klimaregioner, 3 økoregioner (Øst, Sør, Vest) 118 arter vannlopper + hoppekreps Identifisering av indikatorarter: 1948 obs fra 1798 innsjøer (P/A data) Dose-respons analyser: 533 innsjøer; 1) P/A data, 2) dominansklasser; mangler, <1%, 1-10%, >10% Parametre: artsantall, sammensetning, funksjonelle egenskaper (størrelse, ernæring, fekunditet, generasjonstid)
Analyser Artspesifikk forsuringstoleranse: WA + ekspertvurderinger Artssammensetning: ordinasjonsanalyser (CCA, DCA) Artsantall: GLMs Funksjonelle egenskaper: linear mixed models w/gls, multinomial logistic regression models, phylogenetic GLS methods, meta-analyser
Småkreps: antall arter
Småkreps: Funksjonelle egenskaper
Noen resultater (1) Indikatorarter i stor grad i samsvar med tidligere ekspertvurderinger 30 forsuringsfølsomme arter/taksa 10 forsuringstolerante arter/taksa Artsantall øker med økende ph Klar effekt av Ca Effekt av humus kun for litorale krepsdyr Artssammensetning endres med økende ph Svært kalkfattige, klare innsjøer skiller seg sign fra kalkfattige, klare innsjøer og humøse innsjøer
Noen resultater (2) ph forklarer kun en liten andel i variasjonen i artssammensetning, men øker noe dersom dom. klasser brukes i stedet for P/A data Økoregion, klimasone, innsjøstørrelse sign effekt på sammensetning; liten effekt på artsantall Andel makrofiltratorer avtar med økende ph, mens mikrofiltratorer og predatorer øker i pelagiske samfunn Størrelse og fekunditet pr år øker normalt med ph, men forskjeller mellom vanntyper
Videre arbeid: multimetrisk indeks Kombinere følgende informasjon: Indikatorarter Artsantall (justert for prøvetakingsinnsats) Diversitet? Funksjonelle egenskaper Ta hensyn til vanntype (kalsium- og humusinnh. > økoregion, klimaregion og innsjøstr)
Takk for oppmerksomheten!