22
26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 1 Planteplankton i innsjøer Klassifisering av økologisk tilstand Anne Lyche Solheim og Birger Skjelbred, NIVA

Klassifisering av økologisk tilstand kobling av nordiske NGIG typer for planteplankton til norske vanntyper i lavland og skog NGIG type Norske innsjø-typer Typebeskrivelse L-N1 8,

  • Upload
    lekhanh

  • View
    218

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 1

Planteplankton i innsjøer

Klassifisering av økologisk tilstand

Anne Lyche Solheim og Birger Skjelbred, NIVA

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 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

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)

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 3

Analyse av planteplankton, biovolum og artssammensetning

• En subsample på 10-50 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)

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 4

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

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 5

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

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 6

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 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

Datagrunnlag

Norske og nordiske data fra ca. 1400 innsjøer:

• klorofyll, fosfor og typedata

• artsdata med harmonisert taksonomi for >1000 taxa,

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 8

Klorofyll a, µg/l

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 9

Biovolum, mg/l

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 10

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 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

n

j

j

n

j

jj

a

sa

PTI

1

1

aj = andel av jth taxon i prøven

sj= indikator verdi av jth taxon i prøven

Indikatorverdier

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 12

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 4,986 146,3 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 10,6 11

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014

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

Cyanobakterier maksimum (mg/l)

SD/D: WHO middels risiko nivå: 5 mg/l

G/M: WHO lav risiko nivå: 1 mg/l

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 14

Klassegrenser direkte koblet til brukermål (WHO-grenser badevann)

Cyanobakterier

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 15

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

Carvalho et al. 2013. J. Applied Ecol.

26. mars 2014 16

Interkalibrerte klassegrenser for Planteplankton

Absoluttverdier EQR

Type Klasse Klorofyll bio-

volum PTI Cyano max Klasse Klorofyll

bio-volum PTI

Cyano max

Plante-plankton

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 2014

Anbefalt kobling av nordiske NGIG typer for planteplankton til norske vanntyper i lavland og skog

NGIG

type

Norske

innsjø-

typer

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-N3 7

19

Lavland, kalkfattig, humøs, grunn

Skog, moderat kalkrik og humøs, grunn

L-N5 1, 2

12, 13

15, 16

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, 14

17

Lavland eller skog, svært kalkfattig, humøs, grunn

Skog, kalkfattig, humøs, grunn

L-N8 9, 11 Lavland, moderat kalkrik eller kalkrik, humøs, grunn

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 17

Hva med store, dype innsjøer?

• innsjøer med over 50 m middeldyp,

• innsjøer med middeldyp 15-50 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.

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 18

Konklusjon: Ingen forskjell!

Kan derfor bruke

klassegrensene for L-N2b

Hva med fjellsjøer?

Fjell-

sjø Absolutt-verdier EQR-verdier

Type Klasse Klorofyll Biovolum PTI Cyanomax Klorofyll Biovolum PTI Cyanomax

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

humøse,

22, 25

Ref verdi 1,3 0,11 1,80 0,00 1,00 1,00 1,00 1,00

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

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 19

Kombinasjon av enkeltindekser til totalresultat

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 20

Biovolum

Klorophyll a

Planteplankton

EQRn EQRn

midling Biomasse EQRn

EQRn

PTI EQRn

Cyanomax EQRn*

midling

Indeks for

artssammensetning (PTI)

Bloom indeks: Blågrønnalge

maksimum biomasse *

* Cyanomax brukes kun hvis EQRn er verre enn middelverdi av EQRn for PTI og Biomasse

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

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 21

Eksempel 2 Maridalsvannet 2009

Artssammensetning

PTI EQRn 0.76

Planteplankton

EQRn 0.79,

God

Her tas ikke Cyanomax biomasse med

siden den ikke forringer vannkvaliteten:

Cyanomax EQRn > mean (BM+PTI) EQRn.

Foto: Wikipedia

Cyanomax

EQRn 0.98

26. mars 2014 Anne Lyche Solheim, copyright © NIVA 2014 22