Andmebaasi logo
 

The Structuring Role of Lake Conditions for Aquatic Macrophytes

Laen...
Pisipilt

Kuupäev

2012

Kättesaadav alates

Autorid

Feldmann, Tõnu

Ajakirja pealkiri

Ajakirja ISSN

Köite pealkiri

Kirjastaja

Eesti Maaülikool

Abstrakt

Macrophytes play an important role in lake ecosystems, which provisionally can be divided into an active role consisting of modifying in-lake processes and creating habitat for other groups of biota, and a passive role where macrophytes themselves are subjected to forcing factors within lake environments. The active role of macrofytes as providers of food, shelter and habitat is predominant in small and shallow lakes where the littoral area colonized by plants constitutes a large part of the lake’s total area. With increasing lake area and depth, the active role is gradually declining and replaced by a more passive role in large lakes in which macrophyte distribution and composition are strongly controlled by lake morphometry and meteorological factors. As small and shallow lakes form the majority in the world’s lake population, research has paid more attention to studying the active role of macrophytes. The present thesis, however, has put the emphasis on the opposite aspects – the questions how the in-lake conditions affect the distribution of species, plant architecture and community composition, and how these parameters can be used in lake status assessment. The materials for the present thesis have been collected during 14 years from 9 Estonian lakes, but the bulk of the data originates from Võrtsjärv and two smaller lakes, Prossa and Kaiavere, located in the Vooremaa drumlin area. The spectrum of macrophyte related topics analysed and discussed in the original publications is wide ranging from eco-physiological aspects and aspects of autecology to population ecology and synecology. Given the broad thematic spread of the underlying papers, the synthesis part of the thesis follows the format of a review paper in which the original papers are integraded by references. This format was selected to avoid unnecessary repetition of what was already written in the papers and to enable a more complete overview of the various aspects of the topic, including those not directly covered by the original papers. The complex of factors in lakes can be divided into three major groups – physical, chemical and biological, which have, correspondingly, limnological, metabolic and biotic effects on macrophytes. Limnological effects on macrophytes are expressed through physical parameters of water and sediments, water movements, and conditions of light and temperature, metabolic effects are related to nutrient cycles and production of organic matter, whereas biotic effects are the result of mutual relationships within the plant community or between plants and other groups of biota. These groups of factors form a complex structure which influences on aquatic macrophytes are reviewed in the synthesis part of the thesis in both spatial and temporal scales. The sensitivity of macrophytes to environmental conditions is the basis for their indicator power enabling to use plant community metrics for assessing the ecological status and its trends in water bodies. One of the major results of the studies was the finding out of the complex of factors determining the structure and distribution of macrophytes in Lake Võrtsjärv. Nutrient availability and the effect of prevailing winds play the leading roles in this lake, which owing to the shape of the lake create a distinctive polarization of the littoral vegetation both in a north-south and a west-east gradient. A comparison with historical data from the beginning of the 20th century showed the change in the community composition of macrophytes being the largest among all biotic groups of the lake. Eutrophication resulting from riverine nutrient loadings was proved as the major cause of these changes. A retrospective analysis of satellite images for the last 20 years showed that the changes continue as evidenced by the rapid expansion of the reed belt with an average annual rate of 2.2 m and especially pronounced around the mouths of inflowing rivers. The contribution of macrophyte production to the total primary production over the vegetation period reached 35.5% in Lake Võrtsjärv but was only 10% in the deeper Lake Peipsi. Studies of the two lakes in Vooremaa revealed that the lake size dependent wind impact supports the shift of the balance from the macrophyte dominance to phytoplankton dominance and showed how the resulting differences in light climate change the architecture of submerged plants. Järve ökosüsteemis on veetaimestikul väga oluline roll, mida võib tinglikult jagada aktiivseks, kus veetaimed mõjutavad järves toimuvaid protsesse ja kujundavad elutingimusi teistele järve asukatele ning passiivseks, kus veetaimed on ise mõjutatud järves toimuvatest protsessidest. Väikestes ja madalates järvedes, kus taimedega asustatud litoraal moodustab suure osa järve kogupindalast, on ülekaalus taimede aktiivne funktsioon nii toidu tootja, varje pakkuja kui elupaiga loojana, kuid enamasti see ülekaal kahaneb nii järve pindala ja sügavuse kasvades ning suurtes järvedes on taimestik enam allutatud ilmastikust ja järvenõo kujust sõltuvatele teguritele. Kuna suurem osa järvi maailmas on väikese pindalaga ning madalad, on suurem rõhuasetus veekogude taimestiku uuringutes langenud veetaimestiku aktiivse rolli selgitamisele veekogus. Käesolev töö keskendub vastupidisele aspektile – küsimustele, kuidas mõjutavad järves valitsevad tingimused taimeliikide levikut, nende morfomeetrilisi näitajaid ja taimekoosluste struktuuri ja kuidas neid näitajaid saab kasutada järves valitsevate tingimuste hindamisel. Käesoleva töö materjal on kogutud 14 aasta jooksul kokku üheksast Eesti järvest, kuid peamine andmestik pärineb Võrtsjärvest ja kahest Vooremaa järvest, Prossast ja Kaiaverest. Töös kirjeldatud teemade ring on lai, hõlmates öko-füsioloogilisi, autökoloogilisi, dem-ökoloogilisi ja sün-ökoloogilisi aspekte. Tööde laia temaatilist ulatust arvestades on dissertatsiooni sünteesiv osa koostatud erinevaid uurimusi ühendava ülevaateartikli vormis, millesse üksikartiklite tulemused on lõimitud viidete abil. Töö selline ülesehitus vähendab artiklites esitatu asjatut kordamist ning võimaldab käsitletavast teemast anda oluliselt laiema ja terviklikuma ülevaate, kattes ka neid aspekte, mida töö aluseks olevad artiklid otseselt ei käsitle. Järves valitsevaid tingimusi võib tinglikult jagada kolme suurte rühma – füüsikalised, keemilised ja bioloogilised, mis mõjutavad veetaimestikku limnoloogiliselt, metaboolselt ning biootiliselt. Järve limnoloogiline mõju avaldub läbi vee ja setete füüsikaliste parameetrite, vee liikumise, valgustingimuste ja temperatuuri. Metaboolne mõju on seotud toiteainete ringetega ja orgaanilise aine produktsiooniga ning biootiline mõju on seotud mitmesuguste veekogu organismirühmade ja veetaimestiku vaheliste suhete ning koosluste struktuuriga. Nimetatud tegurite rühmad moodustavad keeruka kompleksi, mille mõju avaldumist veetaimestikule on ülevaates käsitletud nii ajalises kui ruumilises skaalas. Veetaimede tundlikkusel veekogudes valitsevate tingimuste suhtes põhineb nende indikaatorväärtus, mis annab veetaimestiku uuringutele olulise rakendusliku aspekti, võimaldades taimekoosluste järgi hinnata veekogu seisundit ja selles toimuvaid muutusi. Tehtud uuringute ühe peamise tulemustena selgitati välja Võrtsjärve taimekoosluste jaotumist ja struktuuri mõjutav tegurite kompleks, milles juhtival kohal on toiteainete kättesaadavus ja valitsevate tuulte mõju, mis Võrtsjärve spetsiifilise kuju tõttu tekitavad taimestiku omapärase polariseerumise nii põhja-lõuna kui ida-lääne suunas. Võrdlus 20. sajandi algusest pärinevate ajalooliste andmetega näitas, et Võrtsjärve veetaimestiku liigiline koosseis on kõigist elustikurühmadest kõige enam muutunud. Muutuste peamiseks põhjuseks on eutrofeerumine jõgede kaudu järve jõudvate toiteainete mõjul. Viimase 20 aasta satelliidifotodelt nähtub, et muutused jätkuvad, mille üheks ilminguks on roostike kiire laienemine keskmise kiirusega 2.2 m aastas, mis on eriti markantne jõesuudmete ümbruses. Suurtaimede produktsioon moodustas Võrtsjärves 35,5% järve suvisest koguproduktsioonist, sügavamas Peipsis, kus litoraali osakaal järve kogupindalas on väiksem, oli see näitaja 10%. Kahe Vooremaa järve uuringud selgitasid, kuidas järve suurusega kasvav tuule mõju aitab kaasa tasakaalu nihkumisele suurtaimede valitsemiselt fütoplanktoni valitsemisele ja kuidas sel moel kujunevad erinevad valgustingimused muudavad taimede arhitektuuri.
Järve ökosüsteemis on veetaimestikul väga oluline roll, mida võib tinglikult jagada aktiivseks, kus veetaimed mõjutavad järves toimuvaid protsesse ja kujundavad elutingimusi teistele järve asukatele ning passiivseks, kus veetaimed on ise mõjutatud järves toimuvatest protsessidest. Väikestes ja madalates järvedes, kus taimedega asustatud litoraal moodustab suure osa järve kogupindalast, on ülekaalus taimede aktiivne funktsioon nii toidu tootja, varje pakkuja kui elupaiga loojana, kuid enamasti see ülekaal kahaneb nii järve pindala ja sügavuse kasvades ning suurtes järvedes on taimestik enam allutatud ilmastikust ja järvenõo kujust sõltuvatele teguritele. Kuna suurem osa järvi maailmas on väikese pindalaga ning madalad, on suurem rõhuasetus veekogude taimestiku uuringutes langenud veetaimestiku aktiivse rolli selgitamisele veekogus. Käesolev töö keskendub vastupidisele aspektile – küsimustele, kuidas mõjutavad järves valitsevad tingimused taimeliikide levikut, nende morfomeetrilisi näitajaid ja taimekoosluste struktuuri ja kuidas neid näitajaid saab kasutada järves valitsevate tingimuste hindamisel. Käesoleva töö materjal on kogutud 14 aasta jooksul kokku üheksast Eesti järvest, kuid peamine andmestik pärineb Võrtsjärvest ja kahest Vooremaa järvest, Prossast ja Kaiaverest. Töös kirjeldatud teemade ring on lai, hõlmates öko-füsioloogilisi, autökoloogilisi, dem-ökoloogilisi ja sün-ökoloogilisi aspekte. Tööde laia temaatilist ulatust arvestades on dissertatsiooni sünteesiv osa koostatud erinevaid uurimusi ühendava ülevaateartikli vormis, millesse üksikartiklite tulemused on lõimitud viidete abil. Töö selline ülesehitus vähendab artiklites esitatu asjatut kordamist ning võimaldab käsitletavast teemast anda oluliselt laiema ja terviklikuma ülevaate, kattes ka neid aspekte, mida töö aluseks olevad artiklid otseselt ei käsitle. Järves valitsevaid tingimusi võib tinglikult jagada kolme suurte rühma – füüsikalised, keemilised ja bioloogilised, mis mõjutavad veetaimestikku limnoloogiliselt, metaboolselt ning biootiliselt. Järve limnoloogiline mõju avaldub läbi vee ja setete füüsikaliste parameetrite, vee liikumise, valgustingimuste ja temperatuuri. Metaboolne mõju on seotud toiteainete ringetega ja orgaanilise aine produktsiooniga ning biootiline mõju on seotud mitmesuguste veekogu organismirühmade ja veetaimestiku vaheliste suhete ning koosluste struktuuriga. Nimetatud tegurite rühmad moodustavad keeruka kompleksi, mille mõju avaldumist veetaimestikule on ülevaates käsitletud nii ajalises kui ruumilises skaalas. Veetaimede tundlikkusel veekogudes valitsevate tingimuste suhtes põhineb nende indikaatorväärtus, mis annab veetaimestiku uuringutele olulise rakendusliku aspekti, võimaldades taimekoosluste järgi hinnata veekogu seisundit ja selles toimuvaid muutusi. Tehtud uuringute ühe peamise tulemustena selgitati välja Võrtsjärve taimekoosluste jaotumist ja struktuuri mõjutav tegurite kompleks, milles juhtival kohal on toiteainete kättesaadavus ja valitsevate tuulte mõju, mis Võrtsjärve spetsiifilise kuju tõttu tekitavad taimestiku omapärase polariseerumise nii põhja-lõuna kui ida-lääne suunas. Võrdlus 20. sajandi algusest pärinevate ajalooliste andmetega näitas, et Võrtsjärve veetaimestiku liigiline koosseis on kõigist elustikurühmadest kõige enam muutunud. Muutuste peamiseks põhjuseks on eutrofeerumine jõgede kaudu järve jõudvate toiteainete mõjul. Viimase 20 aasta satelliidifotodelt nähtub, et muutused jätkuvad, mille üheks ilminguks on roostike kiire laienemine keskmise kiirusega 2.2 m aastas, mis on eriti markantne jõesuudmete ümbruses. Suurtaimede produktsioon moodustas Võrtsjärves 35,5% järve suvisest koguproduktsioonist, sügavamas Peipsis, kus litoraali osakaal järve kogupindalas on väiksem, oli see näitaja 10%. Kahe Vooremaa järve uuringud selgitasid, kuidas järve suurusega kasvav tuule mõju aitab kaasa tasakaalu nihkumisele suurtaimede valitsemiselt fütoplanktoni valitsemisele ja kuidas sel moel kujunevad erinevad valgustingimused muudavad taimede arhitektuuri.

Kirjeldus

Märksõnad

veetaimed, levik (biol.), järved, keskkonnategurid, Võrtsjärv, Prossa järv, Kaiavere järv, dissertatsioonid

Viide

Kollektsioonid