The underwater vegetation of the coastal zone has been studied in the Helsinki capital region with comparable methodology since the 1970s. The water framework directive (WFD) which was implemented in 2000 requires that new methodology is applied in the monitoring of underwater vegetation. In this study, the old contamination methodology is compared to the new WFD-compatible methodology based on ecological status classification of the water. This study was also a part of the monitoring of underwater vegetation carried out by the Helsinki Environment Centre.
In this study, the occurrence of submerged aquatic vegetation was studied in the summer of 2005 in the sea area stretching from Seurasaarenselkä to Katajaluoto. Twenty sampling sites were included, all situated on rocky and stony shores. With the rake method, a stretch of shoreline was studied to the depth of two meters, and with the diving method a line from the shoreline was mapped downwards to the depth were all vegetation ceased. Based on their vegetation, the areas were placed into classes which are used to describe the state of near-shore waters. The contamination methodology is based on the species composition and relative abundance of several indicator plants, while the WFD-derived ecological status classification at present is based solely on the lowest depth at which bladder wrack (Fucus vesiculosus) L. grows.
No significant improvements have occurred in the near shore aquatic vegetation compared to the previous monitoring study (1999) in either Seurasaarenselkä or the eastern shore of Lauttasaari. Bladder wrack has not returned to the area, although several of the sampling sites would suit the species. The turbidity of the water impedes the growth of submerged macrophytes, and the high sedimentation of material derived from the water column prevents the attachment of small plants to the bottom. Internal loading weakens the status of the water in the area and maintains a high number of species which are indicators of eutrophication. The status of Vattuniemi was still worse than that of the other sampling sites on Lauttasaari s eastern shore. The aquatic vegetation of Lauttasaarenselkä has remained only slightly disturbed or in natural state. Towards the outer archipelago area the aquatic vegetation indicates an improved state of the water; almost all the sampling sites were classed as in natural state. At the sampling sites in the Katajaluoto area the improvement in the state of the water is probably due to the reduced nutrient loading. Due to improvements in water purification technology, less nutrients, especially nitrogen, are released through the sewage tunnel.
Physical and chemical parameters are used to support the biological indicators in using the ecological status classification. One of the most important physical factors is the exposition of the shore which can be defined by estimating the effect of wind disturbance (fetch). Either of the statistical tests I used (the linear regression analysis and the Spearman s ordinal correlation) gave statistical significance for more than one species; according to these tests only Cladophora glomerata (L.) Kütz. has negative correlation between the fetch and the structure of the vegetation (r2 = 0,076, n = 69 ja p = 0,022). However, the variation in the structure of the C. glomerata is mostly explained with other factors than the fetch.
Fewer species were found using the rake method than by diving. According to the Friedman s two-way variance analysis sampling method do has on effect on the contamination index (n = 20, df = 2 ja p = 0,001). A more positive picture of the status of the water was gotten with the diving method than with the rake method. The rake method is not intended for the study of species occurring at more than two meters depth, and thus not suited for determining the lowest depth at which bladder wrack occurs as the WFD requires. The diving method is suitable for both types of classification.
Based on this study, the ecological status classification gives on average a worse picture of the status of the water than the contamination method. When only one variable related to only one indicator species is used in the study as postulated in the WFD the result is limited, and does not necessarily give a true picture of the status of the water. It has been observed that the lowest growth depth of the bladder wrack clearly correlate with the eutrophication. That supports its using as the only parameter in the implementation of the WFD. The ecological classification of the state of the water cannot be applied to the inner bays due to the absence of bladder wrack, and the status of the water can there only be estimated using the contamination classification. However the use of the contamination classification is problematic: it s not easy to define the indicator value of the species because there are several environment factors in addition to eutrophication that have an impact on the species.Rantavyöhykkeen vesikasvillisuutta on tutkittu pääkaupunkiseudulla yhtenäisin menetelmin 1970-luvulta lähtien. Vuonna 2000 voimaan tullut EU:n vesipolitiikan puitedirektiivi (VPD) edellyttää uusien menetelmien käyttöönottoa vesikasviseurantojen toteuttamisessa. Pro gradu -tutkimuksessani verrataan vanhaa likaantuneisuusmenetelmää uuteen VPD:n mukaiseen veden ekologisen tilan luokittelumenetelmään. Tutkimukseni oli myös osa Helsingin kaupungin ympäristökeskuksen vesikasviseurantaa.
Tutkimuksessa kartoitettiin uposkasvillisuutta kesällä 2005 Seurasaarenselältä Katajaluodolle ulottuvalla merialueella. Näytteenottopaikkoja oli 20 ja ne sijaitsivat kallio- tai kivikkorannoilla. Haramenetelmällä tutkittiin rantakaistale kahden metrin syvyyteen asti ja sukellusmenetelmällä tutkittiin linja, joka ulottui kasvillisuuden loppumissyvyyteen asti. Alueet sijoitettiin kasvillisuutensa perusteella luokkiin, joilla kuvataan rannanläheisten vesien tilaa. Likaantuneisuusluokittelu perustuu useiden indikaattorikasvien lajikoostumukseen ja runsaussuhteisiin, kun taas VPD:n mukainen veden ekologisen tilan luokittelu tällä hetkellä vain rakkolevän (Fucus vesiculosus) L.. alimpaan kasvusyvyyteen.
Rantojen vesikasvillisuudessa ei ole tapahtunut merkittävää parantumista edellisen seurantatutkimuksen (v. 1999) jälkeen Seurasaarenselällä eikä Lauttasaaren itärannalla. Rakkolevä ei ole palannut alueelle, vaikka monien näytteenottopaikkojen rannat soveltuisivat lajin kasvualustaksi. Veden sameus haittaa uposversoisten vesikasvien kasvua, ja runsas vedessä olevan aineksen kerrostuminen pohjalle estää kasvien nuoruusvaiheiden kiinnittymisen pohjaan. Sisäinen kuormitus heikentää alueen veden tilaa ja pitää rehevyyttä indikoivien lajien määrän suurena. Vattuniemen veden tila oli edelleen huonompi kuin muiden Lauttasaaren itärannan tutkimuspaikkojen. Lauttasaarenselän vesikasvillisuus oli pysynyt lievästi häiriintyneenä tai luonnontilaisena. Ulkosaaristoon päin siirryttäessä vesikasvillisuus indikoi veden tilan paranemista; lähes kaikki näytepaikat olivat luonnontilaisia. Katajaluodon alueen näytteenottopaikkojen veden tilan paraneminen johtunee aikaisempaa pienemmästä ravinnekuormituksesta. Vedenpuhdistusmenetelmien kehittymisen ansiosta purkutunnelia pitkin tulee erityisesti typpiravinteita aiempaa vähemmän.
Veden ekologisen tilan määrittämisessä käytetään fysikaalis-kemiallisia muuttujia biologisten indikaattorien tukena. Yksi keskeisimmistä mitattavista fysikaalisista tekijöistä on rannan avoimuus, joka voidaan määrittää esim. tuulen tehollisen pyyhkäisymatkan (fetch) avulla. Kumpikaan käyttämistäni tilastotesteistä, lineaarinen regressioanalyysi ja Spearmanin järjestyslukukorrelaatio, eivät antaneet aihetta hylätä nollahypoteesia kuin yhden lajin suhteen; tutkimusaineistoni perusteella tuulen tehollinen pyyhkäisymatka vaikuttaa vain viherahdinparran (Cladophora glomerata) L. Kütz. runsauteen negatiivisesti (r2 = 0,076, n = 69 ja p = 0,022). Viherahdinparran runsauden vaihtelusta suurin osa selittyy kuitenkin muilla tekijöillä kuin tuulen tehollisella pyyhkäisymatkalla.
Haramenetelmällä löydettiin vähemmän lajeja kuin sukeltamalla. Friedmanin kaksisuuntaisen varianssianalyysin perusteella näytteenottomenetelmällä oli vaikutusta näytepaikkakohtaisen likaantuneisuusindeksin suuruuteen (n = 20, df = 2 ja p = 0,001). Sukellusmenetelmällä saatiin positiivisempi kuva veden laadusta kuin haramenetelmällä. Haramenetelmää ei ole tarkoitettu syvemmällä kuin kahden metrin syvyydellä esiintyvien lajien tutkimiseen, eikä se siksi sovellu VPD:n mukaisen rakkolevän alimman kasvusyvyyden määrittämiseen. Sukellusmenetelmä soveltuu molempien luokittelumenetelmien toteuttamiseen.
Tutkimuksen perusteella ekologisen tilan luokittelulla saadaan keskimäärin laadultaan huonompi kuva veden tilasta kuin likaantuneisuusluokittelulla. VPD:n mukainen yhteen indikaattorilajiin ja sen yhteen muuttujaan perustuva tarkastelu on suppeaa, eikä välttämättä anna todenmukaista kuvaa veden tilasta. Rakkolevän alimman kasvusyvyyden on havaittu selkeästi korreloivan veden valaistusolojen kanssa, joihin rehevyyden lisääntyminen vaikuttaa heikentävästi, mikä puoltaa rakkolevän käyttämistä ainoana muuttujana VPD:n toteuttamisessa. Veden ekologisen tilan luokittelua ei voida rakkolevän puuttumisen vuoksi soveltaa sisälahdissa, ja niissä veden tila voidaan määrittää vain likaantuneisuusluokittelun tai muun pehmeiden pohjien lajit huomioivan luokittelun avulla. Likaantuneisuusluokittelun käyttöä rajoittaa se, että lajien indikaattoriarvon määrittäminen on ongelmallista, sillä makrofyyttien esiintymistä saattaa ravinteiden sijaan rajoittaa muut ympäristötekijät
