Niin varjoisat veet

Dosentti Jussi Jyväsjärvi ponnistaa puron penkalta ja tökkää täyttämänsä näytepullon lumeen. Pilpaojan vesi olisi teekupissa omimmillaan, mutta pullossa lunta vasten se näyttää hälyttävän tummalta.

Täällä Pohjois-Pohjanmaalla vedet ovat luonnostaan ruskeita. Yli puolet maakunnan pinta-­alasta on suota, ja soiden läpi virtaavat vedet värjäytyvät turpeesta irtoavasta humuksesta. 

Veden väriin vaikuttaa moni seikka, mutta humus eli liuennut orgaaninen aines on niistä tärkein. Myös maaperästä liukeneva rauta värjää vesiä ruskeaksi. Rauta ratsastaa vesiin humuksen mukana. Levät ja siitepöly värjäävät vesistöjä hetkittäin, ja savialueilla vedet ovat lilluvista savipartikkeleista harmahtavan sameita.

Pilpaoja on yksi tutkimuspuroista, joiden vedenlaatua ja ekologiaa Oulun yliopiston virtavesiekologian tutkimusryhmä on seurannut viime vuodet.

– Täälläkin on selvästi havaittavissa vesien tummuminen, joka on maailmanlaajuinen ilmiö, Jussi Jyväsjärvi sanoo. 

Ojitus suurin syyllinen 

Osittain vesien ruskettuminen on tutkijoiden mukaan paluuta entiseen, teollistumista edeltäneeseen aikaan. Teollisuuden rikkipitoiset, happamat laskeumat näet kirkastivat vesiä, sillä happamuus sitoi hiilen tiukemmin maaperään. Happamat laskeumat saatiin kutakuinkin kuriin 1980–1990-luvuilla, minkä seurauksena orgaanisen hiilen liukoisuus on palautunut ennalleen. 

1990-lukua pidetäänkin käännekohtana tummumiskehityksessä. Suomessakin jokivesien humuspitoisuudet ovat nousseet 30 prosenttia vuoden 1995 tasosta.

Mutta happamien laskeumien väheneminen ei selitä koko ilmiötä. 

Myös hyvin syrjäisillä alueilla, kaukana teollisuudesta ja happamoitumisesta, vedet ruskettuvat. Syyksi arvellaan ilmastonmuutosta. 

– Kun ilmasto lämpenee, perustuotanto ja sitä kautta hajoavan orgaanisen aineksen määrä kasvaa, professori Timo Muotka tiivistää. 

Suurin syyllinen vesien ruskettumiseen lienee kuitenkin maankäyttö. Oulun seudun kartoista huomaa, että maastot ovat täynnään suoria sinisiä viivoja, metsäojia. Soita on ojitettu etupäässä metsien kasvun edistämiseksi, mutta turvetuotantoonkin on kuivatettu laajoja alueita.

– Kun suo ojitetaan, turpeesta alkaa huuhtoutua hiiltä vesistöihin, Jussi Jyväsjärvi toteaa.

Sotien jälkeen tehtyjen laajojen metsänojitusten seuraukset näkyvät nyt vesien värissä. Myös metsien hakkuut ja maanpinnan rikkominen lisäävät orgaanisen aineksen huuhtoutumista vesistöihin.

Koko eliöyhteisö muuttuu

Veden tummumisen seuraukset ovat moninaisia ja yllättäviä. 

Tumma vesipinta imee itseensä auringon lämpöä, joten tummat vesistöt lämpenevät keväällä nopeasti. Humusjärvissä kesäaikainen lämpötilakerrostuneisuus muodostuu kirkkaita järviä aiemmin.

Orgaanisen hiilen hajottaminen kuluttaa happea, ja pienissä humusjärvissä pohja voi muuttua hapettomaksi. Hapettomassa alusvedessä muodostuu metaania ja hiilidioksidia, jotka vapautuvat ilmakehään. 

Humusjärvet ovatkin merkittävä kasvihuonekaasujen lähde.

Tummuminen vaikuttaa myös valon läpäisevyyteen ja sitä myöten tuottavan kerroksen paksuuteen. Humusvesissä tuottava kerros voi olla vain puoli metriä, kirkkaassa vesistössä jopa viisi metriä. Jopa valon spektrijakauma muuttuu: kirkkaassa vedessä syvimmälle yltää sininen aallonpituus, humusvesissä punainen valo.

Tummuminen laskee myös veden pH:ta, jolloin happamuudelle herkät lajit kärsivät.

– Ruskettuminen muuttaa radikaalisti koko vesiekosysteemiä, Timo Muotka sanoo. 

Eliöyhteisöt muuttuvat mikrobeista lähtien. Humusta syövät bakteerit lisääntyvät ja kasviplanktonin määrä vähenee. Eläinplanktonit käyttävät ravinnokseen humusta ja bakteereja, mutta ne ovat kasviplanktonia huonolaatuisempaa ravintoa. 

Tummumisella on vaikutuksia myös ihmisten nauttimiin ekosysteemipalveluihin.

Tämä heijastuu jopa kaloihin, joiden rasvahappokoostumus huononee, kun tyydyttymättömiä rasvahappoja muodostavien kasviplanktonien määrä ravintoverkossa pienenee. On havaittu, että humuspitoisten vesistöjen ahvenissa ja muikuissa on vähemmän hyviä rasvahappoja kuin kirkkaiden järvien kaloissa. 

– Me tutkimme, päteekö sama taimeniin. Luonnonvarakeskuksen tutkijoiden kanssa teimme kokeen, jossa istutimme keväällä taimenen poikasia humuspitoisuudeltaan vaihteleviin puroihin. Syksyllä taimenet sähkökalastettiin ja niiden rasvahappokoostumus tutkitaan, Jyväsjärvi kertoo.

Humuksen mukana vesistöihin tulee myös metalleja, kuten sinkkiä, kuparia ja elohopeaa. Metallit kertyvät ravintoverkossa petokaloihin. Eniten elohopeaa löytyy pienten humusjärvien ahvenista ja hauista.

Tummumisella on vaikutuksia myös ihmisten nauttimiin ekosysteemipalveluihin. Veden puhdistaminen käy kalliiksi, kun juomavedestä joudutaan poistamaan ylimääräistä humusta. Humuspitoisuuden kasvaessa myös virkistyskäyttöarvot huononevat – limalevät aiheuttavat uimareille kutinaa, ja kalastajia harmittaa pyydysten limoittuminen.

Keinopuroissa tummumista voidaan säädellä

Muotkalla ja Jyväsjärvellä on meneillään projekti, jossa tutkitaan Pohjois-Suomen puroja. Kirkkaimmissa puroissa liuenneen orgaanisen hiilen määrä on alle kolme milligrammaa litrassa, tummimmissa puroissa luku on yli 30. Puroista tutkitaan vedenlaadun lisäksi pohjaeläimistöä, bakteereja, sieniä ja kaloja.

– Järville on määritetty tummumisen kynnysarvo, missä näkyy selkeä, nopea muutos eliöyhteisöissä. Yritämme selvittää, löytyykö virtavesille samanlainen kynnysarvo. Tämä olisi tärkeä tieto ennustamisen kannalta, sillä meillä voi olla valtava määrä virtavesiä, jotka ovat lähellä tätä kynnystä, Muotka kertoo. 

Haasteena on erottaa veden ruskettumisen vaikutus kaikista muista ympäristötekijöistä, kun eri tekijöillä on samansuuntaisia vaikutuksia. 

Luonnonvarakeskuksen Paltamon kalantutkimuslaitoksella on keinopuroja, joissa tutkijat voivat säädellä muun muassa virtausta, varjostusta, veden väriä, happamuutta ja ravinteita.

– Pystymme sulkemaan pois kaikki muut selittävät tekijät, jolloin erotamme ruskistumisen itsenäisen vaikutuksen, Jyväsjärvi sanoo. 

Toimia tummumisen pysäyttämiseksi

Sääolojen äärevöityminen lisää meilläkin pitkiä, kuivia hellekausia, joita seuraavat rankkasateet. Eteläisimmässä Suomessa ei talvella muodostu lainkaan routaa eikä lumipeitettä vaan sateet tulevat vetenä. Talvisateet lisäävät humuksen huuhtoutumista vesistöihin.

Ilmastonmuutoksen torjuntaa nopeampi keino on vaikuttaa maankäyttöön.

– Turvetuotannon loppuminen on vesistöjen kannalta pelkästään hyvä asia, vaikka sen vaikutus onkin melko paikallinen, Jyväsjärvi sanoo.

Metsätalouden vesiensuojelun perinteiset keinot eivät liukoisen hiilen pidättämiseen pysty. Esimerkiksi laskeutusaltaat ja pintavalutuskentät pidättävät suuren osan kiintoaineksesta, mutta liukoinen hiili ei niihin pysähdy.

Mitä sitten metsätaloudessa voidaan tehdä tummumisen ehkäisemiseksi? 

Päätehakkuu ja maanpinnan muokkaus lisäävät merkittävästi hiilen huuhtoutumista. Siirtyminen jatkuvapeitteiseen metsänkasvatukseen ainakin turvemailla vähentäisi kunnostusojitusten tarvetta ja pienentäisi turpeesta vapautuvan hiilen määrää. 

Lehtipuiden suosiminen kannattaisi, sillä sekapuustoisilta alueilta hiiltä huuhtoutuu vähemmän kuin havumetsistä. 

Riittävät suojavyöhykkeet vesistöjen varsilla pidättäisivät hiilen huuhtoutumista vesistöihin. Ne myös parantaisivat monimuotoisuutta.

Heikosti puuta tuottavat turvemaat kannattaisi ennallistaa, eli tukkia ojat. 

Kirkkaiksi ei kaikkia vesiä saada millään, mutta haitallisen tummumiskehityksen pysäyttäminen olisi tärkeää niin eliöyhteisöjen kuin ihmisen kannalta.