Klassifisering av økologisk tilstand kobling av nordiske NGIG typer for planteplankton til norske...
Transcript of Klassifisering av økologisk tilstand kobling av nordiske NGIG typer for planteplankton til norske...
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
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