Maankäytön vaikutus Etelä-Suomen pohjavesien bakteeriyhteisöihin

Abstract

Vesiekosysteemien ekologisen tilan heikkeneminen on lisännyt niiden suojelun ja lainsäädännöllisen säätelyn tarvetta. Pohjavesi ja siitä riippuvaiset ekosysteemit eivät ole saaneet kuitenkaan tarpeeksi huomiota, sillä pohjavesiä koskevat säädännöt liittyvät pääsääntöisesti veden kemiallisiin ominaisuuksiin vedenoton näkökulmasta. Mikrobit, ja erityisesti ravinneköyhille pohjavesiekosysteemeille tyypilliset bakteerit, ovat vielä nykypäivänäkin puutteellisesti tunnettu eliöryhmä, vaikka niiden merkitys pohjavesien tarjoamien ekosysteemipalveluiden kannalta on huomattava. Tutkielmassani selvitin, miten lähiympäristön maankäyttö vaikuttaa pohjavesiriippuvaisten ekosysteemien (lähteet) bakteeriyhteisöjen monimuotoisuuteen, lajikoostumukseen ja toimintaan (orgaanisen aineksen hajotus). Aineisto kerättiin 64 eteläisen Suomen lähteestä, joiden lähiympäristön maankäyttöä tarkasteltiin kahden kilometrin puskurivyöhykkeiden avulla. CORINE-maanpeiteaineiston perusteella tutkimuskohteet jaettiin 1) lähiympäristön maankäytöltään muuttumattomiin metsälähteisiin (vertailuryhmä), 2) viljelymaiden lähteisiin ja 3) rakennettujen alueiden ja viljelymaiden lähteisiin ja 4) rakennettujen alueiden lähteisiin. Tarkastelin eri maankäyttömuotojen vaikutusta pohjaveden kemialliseen laatuun (nitraatti- ja kloridipitoisuus), sekä miten nämä kemialliset muutokset heijastuivat bakteeriyhteisöissä (taksonomisesti ja toiminnallisesti). Tulokset osoittivat lähteen lähiympäristön rakentamisen ja maanviljelyn heikentävän pohjaveden kemiallista laatua. Maankäytön ympäröimät lähteet erosivat sekä nitraatti, että kloridipitoisuuden suhteen luonnontilaisista lähteistä. Maankäyttö vähensi bakteeriyhteisön monimuotoisuutta ja nitraattipitoisuuden osalta työssä havaittiin yksihuippuinen vaste, jossa bakteerien monimuotoisuus ensin kasvoi, mutta jo 100–300 µg L-1 pitoisuuksissa alkoi vähenemään. Maankäytön muuttamien lähteiden yhteisöt erosivat lajikoostumukseltaan vertailulähteistä ja pohjaveden kemialliset tekijät pääosin selittivät yhteisöjen rakennetta. Myös lajistovaihtelussa (β-diversiteetti) havaittiin eroja, mutta vastoin odotuksia, maankäytön muuttamien lähteiden yhteisöt olivat lajistoltaan vaihtelevampia vertailuryhmään verrattuna. Myös orgaanisen aineksen hajotuksen osalta työssä havaittiin yksihuippuinen vaste, jossa hajotustoiminta aluksi kasvoi, mutta heikentyi pohjaveden nitraattipitoisuuksien ylittäessä ~400 µg L-1. Tutkielman tulokset osoittavat, että lähialueen maankäyttö vaikuttaa pohjaveden kemiallisiin ominaisuuksiin, jotka vuorostaan aiheuttavat merkittäviä muutoksia pohjavedestä riippuvaisten ekosysteemien bakteeriyhteisöissä. Tulosten perusteella jo varsin pienet muutokset pohjaveden nitraattipitoisuudessa heikentävät bakteeriyhteisön monimuotoisuutta ja toimintaa, ja näin ollen pohjevesien nitraattipitoisuuden rajoja tulisikin uudelleen tarkastella pohjavesien ekologisen tilan näkökulmasta. Tutkielman tulokset korostavat bakteerien ekologista merkitystä pohjavesissä ja siitä riippuvaisissa ekosysteemeissä, sekä tuovat uutta tietoa tämän merkittävän eliöryhmän osalta.