Miljöfaktorernas inverkan på makrofytsamhällena i sjöar på Åland

Abstract

Makrofyter är viktiga komponenter i sjöekosystem – de erbjuder både en komplex livsmiljö och föda för många organismer. Själva påverkas de av många olika miljöfaktorer, bland annat näringshalter och siktdjup. Tack vare att makrofyter är relativt långlivade och reagerar på miljöförändringar kan de användas som indikatorer på vattenkvaliteten. I och med EU:s vattenramdirektiv karteras makrofyter regelbundet som en komponent av vattenkvalitetsanalysen i sju av Ålands största sjöar. Karteringsmetoden är linjekartering huvudsakligen genom snorkling. Målsättningen med avhandlingen var att klarlägga hur dessa sjöars makrofytsamhällen påverkas av miljöförhållandena, särskilt i fråga om artsammansättning, olika livsformer (fritt flytande, fritt svävande, långskottsväxter, bottenbladsväxter, flytbladsväxter, helofyter, vattenmossor och kransalger), samt hur vegetationens djuputbredning kan relateras till vattenkvaliteten. En målsättning var också att jämföra de åländska sjöarna med motsvarande sjötyp på fastlandet beträffande vattenvegetation i syfte att få en bild av vilka uppdateringsbehov som finns för sjöklassificeringsmetoden på Åland. Det totala artantalet i sjöarna varierade mellan 12 och 48 arter. Både art- och livsformssammansättning skiljde sig signifikant mellan de sjöar som saknade vattenförbindelse mellan varandra. Vattenvariablerna hade en signifikant inverkan på skillnaderna i vegetationssammansättning; störst inverkan hade pH, totalfosfor, totalkväve (modellen med livsformsgrupper) och siktdjup (modellen med arter). Förklaringsgraden var högre för modellen med livsformsgrupper än med arter. Till arter och livsformsgrupper som stod för de främsta skillnaderna mellan sjöarna hörde näringsgynnad hornsärv Ceratophyllum demersum, flytbladsväxter (huvudsakligen gul näckros Nuphar lutea) och näckmossa Fontinalis antipyretica. Vattenvariablernas inverkan på olika arter och livsformsgrupper varierade, exempelvis korrelerade mängden kransalger positivt med siktdjupet och mängden hornsärv korrelerade positivt med totalfosforhalten. Vegetationens djuputbredning korrelerade signifikant positivt med siktdjupet, men endast ifall hornsärv (klassificerad som en fritt svävande art) exkluderades ur analysen. Denna art verkar förekomma på ganska stora djup även i sjöar med lågt siktdjup och sämre vattenkvalitet, och det torde därför vara bäst att utelämna den (liksom andra fritt svävande arter) ur djuputbredningsanalyser som görs för att bedöma vattenkvalitet. Färgtal och klorofyll-a korrelerade negativt med djuputbredningen, men däremot hade näringshalterna inte någon större inverkan på vegetationens maxdjup i analysen. I jämförelse med kalkrika sjöar på fastlandet hade de åländska sjöarna i medeltal en större andel av fritt svävande växter, vattenmossor och kransalger, medan andelen flytbladsväxter var mindre. Vilka arter som kan anses vara typiska för sjötypen verkar också skilja sig en del mellan Åland och fastlandet. Resultaten i denna undersökning bidrar till förståelsen för hur miljövariabler kan påverka vattenvegetationen i sjöar, och kan vara till nytta vid kvalitetsbedömningar av åländska sjöar baserade på makrofytdata.

Macrophytes are important components of lake ecosystems – they provide a complex habitat as well as food for many organisms. They are themselves affected by several environmental factors, such as nutrient levels and water transparency. Since macrophytes have a relatively long life span and are affected by changes in their environment, they can be used as indicators of water quality. Due to the water framework directive of the European Union, macrophytes are regularly mapped as a component of the water quality assessment of seven of the biggest lakes on the Åland Islands. The mapping is done along transect lines with a 20 cm depth interval, and it is primarily carried out by snorkelling. The aim of the thesis was to investigate how the macrophyte communities in these lakes are affected by environmental conditions, especially concerning species composition and the proportions of different life forms (lemnids, free-floating, elodeids, isoetids, nymphaeids, helophytes, water mosses and charophytes), and how the maximum colonization depth of lake vegetation can be related to water quality. A goal was also to compare the vegetation in the lakes on the Åland Islands to that in lakes of the same type on the mainland, to assess the need for updates of the lake classification analyses used on the Åland Islands. The number of macrophyte species in the lakes varied between 12 and 48. The composition of both species and life forms differed significantly among the lakes that were not connected. The water variables had a significant impact on the differences in macrophyte composition; the most important of them were pH, total phosphorus, total nitrogen (the model with life forms) and Secchi depth (the model with species). The degree of explanation was higher for the model with life forms than the model with species. The species and life forms contributing most to the differences between lakes were nutrient favoured Ceratophyllum demersum, nymphaeids (mainly Nuphar lutea), and Fontinalis antipyretica. The effect of the water variables on vegetation differed between different species and life forms, for example the abundance of charophytes correlated positively with Secchi depth while the abundance of C. demersum correlated positively with total phosphorus. The maximum colonization depth of macrophytes showed a significant positive correlation with Secchi depth, but only if C. demersum (classified as a free-floating species) was excluded from the analysis. This species seems to occur quite deep also in lakes with a low Secchi depth and relatively poor water quality, and it seems better to exclude it (along with other free-floating species) from analyses of maximum colonization depth aiming to assess water quality. Water colour and chlorophyll a correlated negatively with the depth distribution of vegetation, but in this analysis, nutrient levels did not have a strong impact on the maximum colonization depth of macrophytes. In comparison with calcareous lakes on the mainland, the lakes on the Åland Island had, on average, larger proportions of free-floating plants, water mosses and charophytes, but a smaller proportion of nymphaeids. There also seems to be some differences in which species that can be regarded as typical for the lake type in question between the mainland and the Åland Islands. The results in this thesis contribute to the understanding of how environmental variables can affect the water vegetation in lakes and can be useful for lake water quality assessments based on macrophyte data on the Åland Islands.