Institutionen för fysik, kemi och biologi. Examensarbete 16 hp

Transkript

1 Institutionen för fysik, kemi och biologi Examensarbete 16 hp Hur påverkas kransalgen Chara globularis, vattengråsugga, Asellus aquaticus och påväxtalger av kalkning i en eutrof sjö? Hanna Forsman LiTH-IFM- Ex--15/3032--SE Handledare: Anders Hargeby, Linköpings universitet Examinator: Karin Tonderski, Linköpings universitet Institutionen för fysik, kemi och biologi Linköpings universitet Linköping

2 Institutionen för fysik, kemi och biologi Department of Physics, Chemistry and Biology Datum/Date Språk/Language Svenska/Swedish Rapporttyp 1 Report category Examensarbete C-uppsats ISBN LITH-IFM-G-EX 99/1111 SE ISRN Serietitel och serienummer ISSN Title of series, numbering Handledare/Supervisor Anders Hargeby URL för elektronisk version Ort/Location: Linköping Titel/Title: Hur påverkas kransalgen Chara globularis, vattengråsugga, Asellus aquaticus och påväxtalger av kalkning i en eutrof sjö? How are stonewort Chara globularis, asellota Asellus aquaticus and periphyton affected by liming in a eutrophic lake? Författare/Author: Hanna Forsman Sammanfattning/Abstract: Shallow, nutrient-rich lakes can occur in two alternative states: either a turbid water state with high biomass of phytoplankton, or a clear water state with abundant submerged vegetation. The clear water state is worth striving for because it creates good conditions for a range of ecosystem services and biodiversity. Lake Tåkern, Östergötland, has in recent years become increasingly eutrophic and liming has been discussed as a method to reduce the phosphorus level and maintain, or trigger a shift to, the clear water state. Investigations regarding the effects of liming of eutrophic lakes on phosphorus level and plankton have been performed in the past, but few studies have examined the effects on submerged vegetation, benthic invertebrates and periphyton. To study this, a field and a laboratory experiment were performed to examine how liming to ph 10 affects survival of the benthic invertebrate Asellus aquaticus, the chlorophyll a content in the stonewort Chara globularis and growth of periphyton. Survival of A. aquaticus was not affected in a field mesocosm experiment in Lake Tåkern, but decreased after liming in a laboratory experiment. The chlorophyll a content of C. globularis was not affected in the field experiment but higher than in the controls in the laboratory experiment. Growth of periphyton was reduced in the field experiment. Based on the field experiment, effects on A. aquaticus and C. globularis were negligible, but the laboratory experiment indicate that liming to ph 10 may under certain conditions affect benthic organisms. The conclusion is, however, that liming can be a suitable method to counteract the eutrophication of Lake Tåkern. Some inconsistencies between the field and laboratory results suggest that more studies needs to be made to see how liming to ph 10 affect benthic organisms. Nyckelord/Keyword: Benthic invertebrates, Eutrophication, Liming, Mesocosm study, Periphyton, Shallow lakes, Submerged vegetation 1 Denna rapport är ett examensarbete på kandidatnivå (16 hp) som har genomförts i samarbete med två studentkollegor Sara Lönnerud och Maria Gustavsson. Samarbetet har omfattat gemensam provtagning och analys av bakgrunddata medan studenterna var för sig har ansvarat för provtagning och analys för enskilda uppgiften: Författaren av denna rapport har arbetat med effekter på bentiska organismer, Maria med effekter på växt- och djurplankton och Sara med effekter på löst och partikulärt fosfor. Varje student har enskilt författat och strukturerat sin rapport i alla dess delar.

3 Innehållsförteckning 1 Sammanfattning Introduktion Material & metoder Platsbeskrivning Mesokosmexperimentet Laboratorieexperiment Statistisk analys Resultat Mesokosmexperiment ph Siktdjup Laboratorieexperiment Vattengråsuggor (Asellus aquaticus) Undervattensvegetation (Chara globularis) Påväxtalger Diskussion Asellus aquaticus Chara globularis Påväxtalger Slutsats Samhälleliga & etiska aspekter Tack Referenser... 17

4 1 Sammanfattning Grunda, näringsrika sjöar förekommer i två stadier: antingen ett med grumligt vatten och hög biomassa av växtplankton, eller ett med klart vatten och riklig undervattensvegetation. Det klara stadiet är eftersträvansvärt eftersom det skapar goda förutsättningar för en rad ekosystemtjänster, inklusive vattenkvalitet, rekreation och förutsättningar för biodiversitet. Vid eutrofiering, d v s ökat tillskott av näringsämnen, kvarstår det klara stadiet tills näringsbelastningen blir så hög att sjön övergår till ett grumligt stadium. Sjön Tåkern, i Östergötland, har under de senaste åren blivit alltmer eutrofierad och kalkning av vattnet har diskuterats som en möjlig åtgärd för att bevara det klara stadiet som sjön numera befinner sig i. Undersökningar om kalkning av eutrofierade sjöar har gjorts tidigare, men det har varit få studier av effekterna av kalkning på undervattensvegetation, substratlevande djur och påväxtalger. För att undersöka detta, gjordes ett fält- och ett laboratorieexperiment inriktade på effekter på överlevnad av vattengråsugga, Asellus aquaticus, fysiologisk status (halten klorofyll a) i kransalgen Chara globularis och tillväxt av nyetablerade påväxtalger i sjön Tåkern. Resultaten visar att A. aquaticus hade lägre överlevnad efter kalkning till ph 10 i laboratorieexperiment, men i fältförsöket hade kalkning till detta ph inte någon inverkan. C. globularis hade en högre halt klorofyll a efter kalkning till ph 10 i laboratorieexperimentet, men i fältexperimentet hade kalkning ingen effekt på halten klorofyll a. Påväxtalger hade en lägre tillväxthastighet efter kalkning i fältexperimentet. Slutsatsen är att kalkning kan vara en metod för att motverka eutrofiering av sjön Tåkern. Några inkonsekvenser mellan mesokosm- och laborationsresultaten tyder på att fler studier behövs göras för att undersöka hur kalkning till ph 10 påverkar bentiska organismer. 2 Introduktion I grunda, näringsrika sjöar förekommer två stadier, antingen ett grumligt stadium med växtplankton eller ett stadium med klart vatten och med riklig undervattensvegetation (Scheffer et al. 1993). Det klara stadiet dominerar vid låga halter av näringsämnen och det grumliga stadiet vid höga halter av näringsämnen. Vid eutrofiering av grunda näringsrika sjöar är undervattensvegetationen en nyckelfaktor. Undervattensvegetationen förekommer tills näringsbelastningen blir förhållandevis hög, då sjön övergår till ett grumligt stadium, med dominans av växtplankton (Scheffer et al. 1993, 2001a). 2

5 Sjön Tåkern i södra Sverige, en internationellt viktig fågelsjö, har under det senaste århundradet vid upprepade tillfällen skiftat mellan ett grumligt och ett klart stadium (Blindow et al. 1993, Hargeby et al. 2007). Det grumliga stadiet påverkar flera naturliga återkopplingsmekanismer i det klara stadiet (Hilt & Gross, 2008), bland annat missgynnas undervattensvegetation på grund av begränsad ljustillgänglighet. Detta ger en negativ påverkan på flera rastande och häckande fågelarter, då riklig undervattensvegetation reduceras (Blindow et al. 2002). Sker en minskning av undervattensvegetationen missgynnas även substratlevande djur, då tät undervattensvegetation ger skydd från predatorer samt föda (Higler, 1975). Orsaken till skiftningarna i Tåkern har ännu inte fastställts. Enligt Hargeby et al. (2004) förekom det vid det senaste skiftet till ett grumligt stadium en högre biomassa av evertebratätande fisk, vilket orsakades av milda vintrar med kort istäcke och därmed frånvaro av fiskdöd vintertid som en följd av syrebrist under istäcket. Detta ledde till ökad bioturbation och intern återföring av växtnäring. Ytterligare en betydande orsak var sannolikt ovanligt kallt väder med kraftiga vindar under våren, vilket ledde till ogynnsamma förhållanden under etableringsfasen för undervattensväxter. De kommande åren förväntas det ske en minskning av undervattensvegetationen då näringsämnena fosfor och kväve förväntas öka. På grund av att Tåkerns omgivning till stor del består av jordbruksmarker kommer nämligen sannolikt tillrinning av näringsämnen att öka, som en följd av förväntade klimateffekter (Jeppesen et al. 2009). För att bevara Tåkerns vattenmiljö är det därmed befogat att undersöka åtgärder, såsom kalkning. I näringsrika sjöar har kalkning genomförts med släckt kalk (Ca(OH)2) (Leoni et al. 2007) samt med kalkstensmjöl (CaCO3) eller en kombination av släckt kalk och kalkstensmjöl (Prepas et al 2001a). Enligt Prepas et al. (2001b) är kalkning med kalkstensmjöl i kombination med släckt kalk mer effektivt än enbart kalkstensmjöl, men varaktigheten har visat sig vara varierande. Även om kalkning påverkar ekosystemets fauna samt flora, är tillskottet av kalciumkarbonat inte toxiskt om ph inte överstiger 10 (Prepas et al. 2001a). Syftet med denna studie var att genom kalkningsexperiment i mesokosmer (inneslutningar) i Tåkern, samt i ett labexperiment, undersöka: (1) effekter på en vanlig kransalg i Tåkern, Chara globularis, (2) effekter på tillväxt av påväxtalger och (3) kalkningens effekter på Asellus aquaticus, ett vanligt bottenlevande djur i Tåkern. 3

6 3 Material & metoder 3.1 Platsbeskrivning Sjön Tåkern ligger i södra Sverige och är en grund, eutrof sjö, med en area på 44 km 2, och ett medeldjup på ca.0,8 m (Hargeby et al. 2004). Området där fältexperimentet utfördes var norr om Svanhals udde (58 o 20 N 14 o 48 E) (Figur 1). Fem inneslutningar (mesokosmerna) monterades upp på sommaren 2012, på ett djup av ca 1,5 meter. Den bottenvegetation som fanns runt mesokosmerna i april 2015 var främst kransalger, av arten skörsträfse (Chara globularis). Substratlevande djur bestod främst av vattengråsuggor (Asellus aquaticus). Andra arter som förekom runt mesokosmerna var nattsländelarver, flicksländelarver, sötvattenmärla, borstmaskar och iglar. Figur 1. Karta över sydvästra Tåkern och platsen där mesokosmerna var placerade. Den västligaste mesokosmens koordinater för RT90 var , (Illustration av Sara Lönnerud). 4

7 Figur 2. Mesokosmernas konstruktion. (Illustration av Anders Hargeby) 3.2 Mesokosmexperimentet Mesokosmerna var förankrade med trästolpar i sjöbotten och uppbyggda av plastväv som var utspänd med en nedre och en övre ring (Figur 2). Experimentuppställningen bestod av två mesokosmer som inte behandlades ( kontroller ) samt tre mesokosmer som kalkades. Vid kalkningar användes fördelningen 1/3 släckt kalk (Ca(OH)2) och 2/3 kalkstensmjöl (CaCO3) (Prepas et al 2001b). Vid en första kalkning den 21 april användes 365 g kalkstensmjöl (CaCO3) och 183 g släckt kalk (Ca(OH)2) per mesokosm. Efter kalkningen mätte ph strax under 10, och en ny kalkning utfördes 22 april för att nå ph 10. Vid den andra kalkningen användes ytterligare 228 g släkt kalk (Ca(OH)2) samt 455 g kalkstensmjöl (CaCO3) per mesokosm. Därefter följdes effekter av kalkningen upp under två dagar den 24 och 27 april innan mesokosmexperimentet avslutades. Mesokosmexperiment pågick alltså mellan och Uppföljning av effekter innefattade mätningar före och efter kalkning av ph, temperatur, siktdjup, turbiditet, färg, alkalinitet och konduktivitet. Av dessa kemisk/fysikaliska stödvariabler mättes ph (Sartorius PT-15), temperatur (termomenter), siktdjup (siktskiva) och konduktivitet (HI- 8733, Hanna Instruments Inc.) i fält, direkt i mesokosmerna. På laboratoriet mättes turbiditet (HI , Hanna Instruments Inc.) och färg som absorbans vid 420 nm med spektrofotometer, Nanocolor UV/VIS av Macherey-Nagel GmbH & Co. KG, enligt Svensk Standard (1995). För att undersöka effekter av kalkningen på A. aquaticus och C. globularis placerades fyra burar ut per mesokosm, med femton A. 5

8 aquaticus och 40 gram (våtvikt) C. globularis per bur. Djur och C. globularis hämtades i Tåkern, inom 100 m radie runt mesokosmerna. Individer av A. aquaticus plockades från undervattensvegetation bestående av kransalger och arter av nate (Potamogeton spp.). C. globularis togs upp med kratta. Burarna var gjorda av transparenta plastlådor med lock (polypropen, Hammaplast AB), med en volym av 3 liter och måtten 21 x 17 x 15 cm (l x b x h). För att få samma vattenkvalitet i burarna som i mesokosmerna skars det bort ett stycke, ca 5 x 8 cm, på alla sidor samt i locket och ersatte det med plastnät med 0,5 mm maskstorlek (Sintab AB). För att ge A. aquaticus en naturligare miljö och för att få burarna att sjunka tillsattes ca 450 cm 3 akvariesand (Rådasand 0,1-1 mm), som täckte bottnen i ett ca 4 cm lager. På burarna, där locket spändes fast vid lådan med befintliga snäpplås, fastsattes ett grövre snöre. Därefter hängdes burarna fast på en (1) meters djup på den östra sidan, vid de trästolpar som höll upp mesokosmerna. Fem dagar senare, den 27 april, lossades burarna och togs till laboratoriet. Där räknades antalet överlevande A. aquaticus. För att studera fysiologiska effekter på C. globularis mättes halten klorofyll a (Andersone et al. 2010) i C. globulairs från burarna, samt naturligt förekommande C. globularis från mesokosmerna. De naturligt förekommenade plantorna av C. globularis togs upp med en kratta dagen då mesokosmexperimentet avslutades (27 april). På laboratoriet lades 0,5 g (våtvikt) C. globularis i 20 ml 95-procentig etanol. Därefter klipptes växtdelarna sönder för att underlätta extraktionen av klorofyll a. Under extraktionen förvarades provrören i mörker och rumstemperatur, i 24 timmar. Klorofyllhalten mättes enligt Jespersen & Christoffersen (1987). För att undersöka effekter på biomassan av nyligen etablerade påväxtalger sattes fem stycken 40 cm långa plastremsor fast på en 50 cm lång trästav (Figur 3) i fyra av mesokosmerna, två kontroller och två som kalkades. Trästaven med remsorna förankrades med linor i mitten av mesokosmerna, för att få solbelysning hela dagen (Figur 3). I slutet av varje remsa placerades det en tyngd, för att få remsan att hänga lodrät. 6

9 Figur 3. Plastremsor för att mäta tillväxt av påväxtalger fästes på en trästav som höll remsorna åtskilda och fungerade som flöte (fotot till vänster). Trästaven med remsorna placerades i mitten av mesokosmerna och hölls på plats med linor (fotot till höger). En remsa plockades in efter två dagar (den 24 april) och ytterligare en efter 7 dagar (den 27 april) (de resterande remsorna användes för vidare studier). Som ett mått på biomassa per yta av påväxtalger användes massan av klorofyll a (Chételat et al. 1999). För att bestämma klorofyll a lades 30 cm av remsan i 500 ml kranvatten och borstades av på båda sidorna med en mjuk borste. Därefter sugfiltrerades vattnet genom Whatman G/F/C glasfiberfilter. Mängden klorofyll a mättes efter extraktion i etanol i 24 timmer, enligt Jespersen & Christoffersen (1987). 3.3 Laboratorieexperiment För att under mer kontrollerade förhållanden undersöka effekter av kalkningen på A. aquaticus och C. globularis genomfördes ett akvarieförsök på laboratorium. Akvarierna bestod av plastlådor med volymen 3 liter (Hammarplast AB). Varje akvarium innehöll 40±0,7 g (medelvärde±s.d.) C. globularis och 15 A. aquaticus. För att A. aquaticus skulle få en naturligare miljö tillfördes 450 cm 3 akvariesand (Rådasand 0,1-1 mm). Varje akvarium syresattes genom akvarieluftare anslutna till silikonslang med 1 mm innerdiameter. Sju av akvarierna kalkbehandlades resterande sju var kontroller, totalt 14 stycken akvarier användes. En liter Tåkernvatten kalkades i varje akvarium var för sig till ph 10. Till varje liter sattes 0,086 g släckt kalk (Ca(OH)2) samt 0,172 g kalkstensmjöl (CaCO3). Efter 2 minuter kontrollerades ph i de kalkade akvarierna. Om ph var lägre än 10 tillsattes ytterligare kalk under omröring, tills ph nådde 10. Därefter sattes 15 A. aquaticus per akvarium in. 7

10 Akvarierna inkuberades i mörker vid 5 o C för att undersöka om kalkning ger akuta skador vid en temperatur som liknar den i sjön under våren. I varje akvarium mättes ph och temperatur efter två, fem, 16 och 24 timmar, och därefter varje dag tills experimentet avslutades sju dagar senare (den 30 april). Vid experimentets slut räknades antalet överlevande A. aquaticus och halten av klorofyll a i C. globularis. Klorofyllhalten användes som ett mått på kransalgens fysiologiska status (Andersone et al. 2010). För att få fram mängden klorofyll a, lades 0,5 g C. globularis i 20 ml 95 procentig etanol. Därefter klipptes C. globularis sönder för att få ut klorofyll a. Efter 24 timmars extraktion i mörker och rumstemperatur mättes klorofyll a enligt Jespersen & Christoffersen (1987). 3.4 Statistisk analys För att undersöka effekterna av kalkningen jämfördes obehandlade mesokosmer eller akvarier med de som kalkats, med t-test i MinitabExpress version 12.0, (Minitab Inc.). 4 Resultat 4.1 Mesokosmexperiment Det fanns en signifikant lägre konduktivitet i de kalkade mesokosmerna, dagen efter första kalkningen, den 22 april (Tabell 1). Därefter fanns ingen signifikant skillnad mellan kontroll och kalkade mesokosmer. Även alkaliniteten var omedelbart efter kalkningen lägre i de kalkade mesokosmerna. Turbiditeten var högre efter kalkning, vid två tillfällen, dels efter första kalkningen (22 april) och dels fem dagar efter andra kalkningen (27 april) (Tabell 1). Ingen färgskillnad observerades vid något provtagningstillfälle ph Efter första kalktillsatsen steg ph till knappt 10 och var signifikant högre än i kontrollerna. Före andra kalkningen var ph fortfarande högre i de kalkade mesokosmerna (t=4,9, p=0,016, df=3) än i kalkmesokosmerna. Efter andra kalktillsatsen höjdes ph till ca 10 och blev signifikant högre än i kontrollerna (t=9,7, p=0,002, df=3). Därefter sjönk ph till ca 8 och det fanns då inte längre någon skillnad (t>0,9, p>0,4, df=3) mellan kontroll och kalkade mesokosmer (Figur 4). 8

11 Tabell 1. Effekter av kalkning på kemiska variabler under mesokosmexperimentet i Tåkern i april Data från den 21 april är förhållanden före kalkning, den 22 april efter den första kalkningen men före den andra kalkningen, och 24 samt 27 april två respektive fem dygn efter den andra kalkningen Resultaten är medelvärden, oparat t-test, df=3. Datum Variabel Mesokosm 21-apr 22-apr 24-apr 27-apr Alkanitet Kontroll 2,52 2,68 2,77 2,95 (mekv 1-1 ) Kalkning 2,55 2,38 2,59 2,84 t-värde 0,24 2,73 1,23 1,22 p-värde 0,80 0,07 0,32 0,30 Turbiditet Kontroll (FNU) Kalkning t-värde 0,92 7,68 1,470 3,390 p-värde 0,43 0,005 0,238 0,043 Absorbans Kontroll 0,073 0,070 0,069 0,068 (420 nm) Kalkning 0,069 0,067 0,067 0,067 t-värde 1,54 1,48 2,05 0,70 p-värde 0,22 0,24 0,13 0,54 Kondukti- Kontroll 41,5 41,0 41,4 42,1 vitet Kalkning 41,7 38,6 39,9 40,9 (msm -1 ) t-värde 0,19 5,98 0,94 1,03 p-värde 0,89 0,01 0,42 0,38 9

12 Djup (m) ph Kalkning Kontroll apr före kalkning 21-apr efter kalkning 22-apr före kalkning apr efter kalkning 24-apr 27-apr Figur 4. ph i mesokosmer som kalkats (Kalkning) eller förblivit utan kalktillsats (Kontroll) april Observera att tidsskalan (x-axeln) inte är linjär. Medelvärden + sd, n=3 (Kalkning), respektive n=2 (Kontroll) Apr 23-Apr 24-Apr 25-Apr 26-Apr 27-Apr Kalkning Kontroll Figur 5. Siktdjup i mesokosmerna vid tre tillfällen, den 22, 24 och 27 april Kalkningar genomfördes den 21 och 22 april. Prover från den 22 april togs omedelbart före den andra kalkningen samma dag och ett dygn efter en första kalkning, den 21 april. Medelvärden + sd, n=3(kalkning), respektive n=2(kontroll). 10

13 m/s Siktdjup Efter kalkning var siktdjupet signifikant lägre (t<7,9, p<0,004, df= 3,) till andra mätningen, den 24 april 2015, då siktdjupet hade minskat i kontrollmesokosmerna (Figur 5). Detta sammanföll i tiden med kraftig vind den 23 april, vilket sannolikt ledde till vindinducerad återsuspension av sedimentpartiklar i mesokosmerna (Figur 6). Därefter, den 27 april, fanns ingen signifikant skillnad i siktdjup mellan kontroller och kalkade mesokosmer (t=0,06, p=0,954, df=3)(figur 5) /apr 22/apr 23/apr 24/apr 25/apr 26/apr 27/apr 2015 Figur 6. Vindhastigheten i m/s under de dagar mesokosmexperimentet pågick under Medelvärden+sd. Data från SMHI (2015) för Karlsborg. 4.2 Laboratorieexperiment Omedelbart efter kalktillsatsen steg ph till ca 10 och förblev signifikant högre än i kontrollakvarierna (t>7,1, p<0,0001, df=12) under de fem första timmarna. Därefter sjönk ph till ca 8 och förblev signifikant lägre än i de akvarier som inte kalkats (t<2,8, p<0,015, df=12) tills experimentet avslutades (Figur 7). 11

14 Antal Antal ph Kalkning Kontroll Figur 7. Utveckling av ph i laboratorieexperimentet i okalkade och kalkade akvarier (23 30 april 2015). Observera att tidsskalan (x-axeln) inte är linjär. Medelvärden och sd visas, n= Vattengråsuggor (Asellus aquaticus) Det uppkom ingen signifikant skillnad i överlevnad bland A. aquaticus i mesokosmexperimentet (t=0,000, p=1,000, df = 6; Figur 8B). I laboratorieexperimentet var överlevnaden bland A. aquaticus i de kalkade akvarierna lägre än i kontrollerna (t =-2,27, p=0,042, df =12; Figur 8A). A B Kalkning Kontroll 0 Kalkninig Kontroll Figur 8. Överlevnad för A. aquaticus i två experiment där djuren exponerats för kalkat vatten i akvarier på laboratoriet under sju dagar (A) och i experimentburar i fält under fem dagar (B). Ursprungligt antal vid respektive experiments start var 15 stycken. n=7 (A), n=3 (kalkning (B)), resp n=2 (kontroll (B)). 12

15 Klorofyll a (µg g -1 ) Klorofyll a (µg g -1 ) Klorofyll a (µg g -1 ) 4.4 Undervattensvegetation (Chara globularis) I mesokosmexperimentet förekom ingen signifikant skillnad i halten klorofyll a i C. globularis varken i naturligt växande C. globularis i mesokosmerna (t=0,330, p=0,766, df =3) eller i de mindre experimentburarna (t=0,710, p=0,500, df =7; Figur 8B, C). I laboratorieexperimentet hade C. globularis en signifikant högre halt klorofyll a i de kalkade akvarierna än i kontrollerna (t =2,27, p=0,011, df =12; Figur 8A). A B Kalkning Kontroll 0 Kalkning Kontroll C Kalkning Kontroll Figur 8. Klorofyllhalt i C. globularis i tre experiment där algen exponerats för kalkat vatten i akvarier under sju dagar (A), respektive i experimentburar under fem dagar (B) och naturligt växande under fem dagar (C). Medelvärden och s.d., n=7 (A), n=3 (kalkning), resp n=2 (kontroll (B) och (C)). 13

16 Klorofyll a (µg cm - ²) 4.5 Påväxtalger Vid den första provtagningen den 24 april, två dagar efter att remsorna satts ut, fanns ingen signifikant effekt av kalkning (t=-0,6, p=0,634, df=2). Efter fem dagar (27 april) förekom det en signifikant högre biomassa (t=-4,3, p=0,049, df=2) av påväxtalger i kontrollmesokosmerna (Figur 9) Kalkning Kontroll Apr 27-Apr 2015 Figur 9. Biomassa av påväxtalger, mätt som klorofyll a, på plastremsor som exponerades för påväxt i ett mesokosmexperiment i Tåkern april Medelvärden och s.d. n=2. 5 Diskussion 5.1 Asellus aquaticus Kalkning med en kombination av kalkstensmjöl och släckt kalk gav en liten men signifikant minskad överlevnad av A. aquaticus i laboratorieexperimentet, vilket inte förekom i mesokosmexperimentet. Tidigare har det påvisats i internationella studier att kalkning till ph 10 inte påverkat substratlevande djur (Yee et al, 2000). Den minskade överlevnaden av A. aquaticus efter kalkning i laboratorieexperimentet tyder på att det kan ha varit svårare levnadsförhållanden i laboratoriemiljön än i den miljö som förekom i fältexperimentet. Eftersom ph mättes med glesare intervaller i mesokosmexperimentet än i laboratorieexperimentet kan det inte uteslutas att det förhöjda ph-värdet (nära ph 10) i laboratioreexperimentet var mer långvarigt. I laboratorieexperimentet kan djuren då ha blivit mer utsatta. Att 14

17 substratlevande djur i sjöar skulle påverkas av kalkning, som de substratlevande djuren i laboratorieexperimentet gjorde, är mindre troligt. I Prepas et al. (2001 a) pågick upprepade kalkningar i sju år och ingen kalkningspåverkan på substratlevande djur kunde påvisas. Om substratlevande djur skulle påverkas som i laboratorieexperimentet skulle detta inte vara gynnsamt för undervattensvegetationen i ekosystemet. En hög täthet av ryggradslösa djur är nämligen positivt för undervattensvegetationens diversitet (Jones & Sayer 2003). Avsaknad av effekt på substratlevande djur i mesokosmerna skulle alltså kunna tyda på att kalkning indirekt skulle gynna undervattensvegetationen. 5.2 Chara globularis Kalkning i mesokosmerna resulterade inte i någon signifikant effekt på naturligt växande C. globularis eller C. globularis i burarna. Det förekom däremot en signifikant högre klorofyll a-halt i undervattensvegetationen i laboratorieexperimentet. Prepas et al. (2001a, b) studier visade att undervattensvegetation kan påverkas av kalkning. Där såg man att undervegetationen antingen försvann helt eller minskade med 95 procent. Kalkningspåverkan mättes då som massan/vikten av undervattensvegetation, tillskillnad mot i denna studie, där kalkningspåverkan har mätts i form av halten klorofyll a i undervattensvegetationen. Det resultat som var förväntat i denna studie var att klorofyll a halten skulle bli lägre om växternas fysiologiska välmående minskade, vilket i sin tur skulle kunna tolkas som att undervattensvegetationen skulle minska. Orsaken till att klorofyll a halten var högre i de kalkade akvarierna i laboratorieexperimentet är okänd, men det kan bero på att bakterierna och svamparna som bryter ned undervattensvegetationen påverkades av kalkningen. Detta skulle kunna ha resulterat i att nedbrytningen av klorofyll a gick långsammare i de kalkade akvarierna och gav en signifikant högre klorofyll a halt. En annan möjlig förklaring kan vara att A. aquaticus, genom att beta på kransalgen, skadat cellerna och därmed minskat halten klorofyll a. I de kalkade akvarierna, där en viss ökning av mortaliteten noterades, kan djurens betning ha varit lägre till följd av att djuren var i sämre fysisk kondition. 5.3 Påväxtalger Det var en signifikant högre biomassa påväxtalger i kontrollerna fem dagar efter första kalkningen, vilket tyder på att tillväxten hämmats. Enligt Prepas et al. (2001a) och Chételat et al. (1999) binds fosfor av 15

18 kalken som fälls ut. Därmed är det sannolikt att kalkningen minskade tillväxten på påväxtalgerna genom att fosfor blev uppbundet. Dock har det gjorts få studier kring kalkningseffekt på påväxtalger, det är därför svårt att bedöma om det beror på minskat upptag av fosfor eller andra störningar av kalkningen. 5.4 Slutsats För att bevara den internationellt viktiga fågelsjön Tåkern kan kalkning vara en metod för att motverka både övergödning och ett skifte till ett grumligt stadium. Denna slutsats bygger på att kalkning upp till ph 10 gav ett neutralt resultat på undervattensvegetationen och de substratlevande djuren, men däremot påverkade påväxtalger negativt i mesokosmexperimentet. Den neutrala påverkan på de substratlevande djuren ger en indirekt, positiv påverkan på undervattensvegetationen. På liknande sätt skulle en minskning av påväxtalger ge en indirekt, positiv påverkan på undervattensvegetationen, genom en minskning av ljuskonkurrens. Fler studier behövs dock för att få en bättre kunskap om hur substratlevande djur, påväxtalger och undervattensväxter påverkas av kalkning. En sådan skulle kunna vara en långtidsstudie för att undersöka kalkningens effekt på påväxtalger och om detta skulle leda till ett större siktdjup och därmed en förbättrad ljustillgång för undervattensvegetationen. 5.5 Samhälleliga & etiska aspekter Tåkern klassas som en av Nordeuropas mest värdefulla fågelsjöar, därför bedöms arbetet vara viktigt för att förstå förutsättningarna för att kunna bevara Tåkerns värde som rast- och häckningsplats för sjöfåglar. Det var viktigt att tänka på hur man betedde sig när man gjorde mätningarna och speciellt viktigt att experimentet inte påverkade fågellivet med tanke på att det pågick under häckning. För att få vistas i naturreservatet under fåglarnas häckningstid hade ett speciellt tillstånd getts av Länsstyrelsen i Östergötland. I detta angavs restriktioner för hur transporter och arbetet på sjön skulle genomföras för att minimera störningarna. 16

19 6 Tack Jag vill tacka min handledare Anders Hargeby och mina studentkollegor Sara Lönnerud och Maria Gustafsson för bra diskussioner och idéer. Tack även till markägaren Per-Arne Lööf för att vi fick vistas på hans ägor och till Björn Theel för att vi fick låna hans båt. 7 Referenser Andersone U, Druva-Lusite I, Levina B, Ievinsh G, Karlsons A, Necajeva J, Samsone I. (2010) The use of nondestructive methods to assess a physiological status and conservation perspectives of Eryngium maritimum L. J Coast Conserv (15): Blindow I, Andersson G, Hargeby A. (1993) Long-term pattern of alterative stable states in two shallow eutrophic lakes. Freshwater Biology (30): Blindow I, Hargeby A, Andersson G. (2002) Seasonal changes of mechanisms maintaining clerar water in a shallow lake with abundant Chara vegetation. Aquatic Botany (72): Chételat J, Pick F.R, Morin A, Hamilton P.B. (1999). Periphyton biomass and community compsition in rivers of different nutrient status. Science (56): Hargeby A, Blindow I, Hansson LA. (2004) Shifts between clear and turbid states in a shallow lake: multi-causal stress from climate, nutrients and biotic interactions. Hydrobiologia (161): Hargeby A, Blindow I, Andersson G. (2007) Long-term patterns of shifts between clear and turbid states in lake Krakensjön and Lake Tåkern. Ecosystems (10): Higler LWG. (1975) Analysis of the macrofauna community of Stratiotes vegetation. Verhandlungen der Internationalen für Limnologie (19): Hilt S & Gross EM. (2008) Can allelopathically active submerged macrophytes stabilise clear-water states in shallow lakes? Basic and Applied Ecology (9): Jeppesen E, Kronvang B, Meerhoff M, Søndergaard M, Hansen KM, Andersen HE, Lauridsen TL, Liboriussen L, Beklioglu M, Özen A, Olesen JE. (2009) Climate change effects on runoff, catchment 17

20 phosphorus loading and lake ecological state, and potential adaptations. Journal of Environmental Quality (38): Jespersen A-M, Christoffersen K. (1987). Measures of chlorophyll-a from phytoplanlton using ethanol as extraktion solvent. Arch. Hydrobiol (109): Jones, JI, & Sayer C. (2003) Does fish-invertebrate-periphyton cascade precipitate plant loss in shallow lakes? Ecology (84): Leoni B, Morabito G, Rogora M, Pollastro D, Mosello R, Arisci S, Forasacco E, Garibaldi L. (2007) Response of planktonic communities to calcium hydroxide addition in a hardwater eutrophic lake: results from a mesokosm experiment. Limnology (8): Prepas EE, Babin J, Murphy TP, Chambers PA, Sandland GJ, Ghadouanis A, Serediak M. (2001b) Long-term effects of successive Ca(OH)2 and CaCO3 treatments on the water quality of two eutrophic hardwater lakes. Freshwater Biology (46): Prepas EE, Pinkel-Alloul B, Chambers PA, Murphy TP, Reedyk S, Sandland G, Serediak M. (2001a) Lime treatment and its effects on the chemidtry and biota of hardwater eutrophic lakes. Freshwater Biology (46): Scheffer M, Carpenter S, Foley JA, Folke C, Walker B. (2001) Catastropch shifts in ecosystems. Nature (413): Scheffer M, Hosper SH, Meijer ML, Mos B, Jeppesen E. (1993) Alterative equilibria in shallow lakes. Trends in Ecology & Evolution (8): Svensk Standard (SIS) (1995). Vattenundersökningar undersökning och bestämning av färg. SS-EN ISO 7887 Yee KA, Prepas EE, Chambers PA, Culp JM, Scrimgeour G. (2000) The impact of Ca(OH)2 treatment on macroinvertebrate communities in eutrophic hardwater lakes in boreal plain region of Alberta: in situ and laboratory experiments. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences (57):

21 Upphovsrätt Detta dokument hålls tillgängligt på Internet eller dess framtida ersättare från publiceringsdatum under förutsättning att inga extraordinära omständigheter uppstår. Tillgång till dokumentet innebär tillstånd för var och en att läsa, ladda ner, skriva ut enstaka kopior för enskilt bruk och att använda det oförändrat för ickekommersiell forskning och för undervisning. Överföring av upphovsrätten vid en senare tidpunkt kan inte upphäva detta tillstånd. All annan användning av dokumentet kräver upphovsmannens medgivande. För att garantera äktheten, säkerheten och tillgängligheten finns lösningar av teknisk och administrativ art. Upphovsmannens ideella rätt innefattar rätt att bli nämnd som upphovsman i den omfattning som god sed kräver vid användning av dokumentet på ovan beskrivna sätt samt skydd mot att dokumentet ändras eller presenteras i sådan form eller i sådant sammanhang som är kränkande för upphovsmannens litterära eller konstnärliga anseende eller egenart. För ytterligare information om Linköping University Electronic Press se förlagets hemsida Copyright The publishers will keep this document online on the Internet or its possible replacement from the date of publication barring exceptional circumstances. The online availability of the document implies permanent permission for anyone to read, to download, or to print out single copies for his/her own use and to use it unchanged for non-commercial research and educational purpose. Subsequent transfers of copyright cannot revoke this permission. All other uses of the document are conditional upon the consent of the copyright owner. The publisher has taken technical and administrative measures to assure authenticity, security and accessibility. According to intellectual property law the author has the right to be mentioned when his/her work is accessed as described above and to be protected against infringement. For additional information about the Linköping University Electronic Press and its procedures for publication and for assurance of document integrity, please refer to its www home page: Hanna Forsman. 19