Hiilen ja typen pysyvät isotoopit vesistötutkimuksissa : pohjaeläimistön ravinnonlähteet ja pohjan ravintoverkon rakenne Saaristomerellä

Saaristomeren pinnanalaisen ravintoverkon rakennetta sekä ravinteiden alkuperää ja kulkeutumista tutkittiin hiilen ja typen pysyviä isotooppeja hyväksi käyttäen. Tutkimuksen kohteena olivat suspendoitunut partikkeliaines (SPM), sedimentin pintakerros, pohjaeläimet, kalat ja makrolevät. Näytteitä otettiin toukokuussa, kesäkuussa ja lokakuussa. Ravinnelähteiden arvioinnin ohella tutkittiin voiko sisäsaariston kalankasvatuksen vaikutusta määritellä analysoimalla kalanrehupellettejä. Lisäksi arvioitiin joidenkin lajikohtaisten tai lajien välisten ominaisuuksien erojen vaikutusta (esimerkiksi eläimen koko ja kudosten C:N –suhde rasvapitoisuuden kuvaajana) δ-arvojen määräytymiseen. Myös joitain tarkennuksia tehtiin lajien ravinnonkäyttöluokituksiin. Sisäsaaristossa toukokuussa pian lumien sulamisen aiheuttaman kasvaneen jokivirtaaman jälkeen SPM:stä havaittiin korkeita δ13C- ja δ15N-arvoja (keskimäärin -16 ‰ ja 9 ‰, vastaavasti). Ulkosaariston asemilta saatiin paljon alempia arvoja (-24 ‰ ja 4 ‰, vastaavasti). Sisäsaaristossakin arvot laskivat kesäkuuhun mennessä (-26 ‰ ja 5 ‰, vastaavasti) ollen kuitenkin hieman korkeampia kuin samaan aikaan tutkituilla ulommilla välisaariston asemilla. Kasviplanktonin lajistokoostumusta tutkittiin touko- ja kesäkuussa, mutta suuria eroja ei ajankohtien välillä havaittu. Lokakuussa sateisen loppukesän jälkeen δ13C oli tasainen (-23 ‰ - -24 ‰) koko tutkimusalueella, mutta δ15N oli taas huomattavasti korkeampi sisäsaaristossa (8 ‰) kuin ulkosaaristossa (4 ‰). Päinvastoin kuin yleensä tutkimuksissa on esitetty, tässä tutkimuksessa korkeat δ13C ja/tai δ15N-arvot kuvannevat lisääntynyttä jokien tuomaa terrestristä alkuperää olevaa ravinnekuormaa. Lisäksi kauden aikana suuresti vaihtelevat, mutta silti voimakkaasti korreloivat δ13C ja δ15N indikoivat hiilen ja typen olevan pääosin samaista alkuperää. Kirjallisuudessa ravinnepulssien yhtäaikaisesti korkeat δ13C ja δ15N katsotaan alkuperältään ihmis- tai eläinperäisiksi ja yleensä liitetään karjanlannan käyttöön lannoitteena. Tätä ei kuitenkaan voitu Saaristomerellä osoittaa, koska terrestrisiä ravinnelähteitä ei tutkittu. Kuitenkin muista tunnetuista SPM:n δ-arvoja voimakkaasti muokkaavista tekijöistä voitiin poissulkea ravinnerajoitteisuudesta johtuva fraktionaation muutos sekä synteettisten lannoitteiden käyttö ja kalankasvatus ravinnelähteinä. Pintasedimentistä saatiin paljon tasaisempia δ13C- ja δ15N-arvoja kaikilla näytteenotoilla (keskimäärin -24 ‰ ja 4 ‰, vastaavasti), jotka kuvannevat sedimentoituvan aineksen pitkäaikaisia keskiarvoja. Havaittavissa oli hienoinen laskeva suuntaus kohti ulompia asemia ja monista pohjan lähellä tai sedimentissä elävistä eläimistä saatiin samaan tapaan laskevia arvoja. SPM:n vaihtelevat ja eläinten δ-arvot korreloivat heikosti lukuunottamatta joitakin suspensionsyöjiä (Balanus improvisus ja Mytilus edulis). δ13C ja C:N korreloivat negatiivisesti joillakin lajeilla (Macoma balthica, Monoporeia affinis ja Mytilus edulis), joka johtunee muuttuvasta rasvojen osuudesta kudoksissa. Ainakin näiden lajien käyttöön ravinnelähteiden arvioinnissa kannattaa suhtautua varauksella. Makrolevien δ15N oli n. 4 ‰ korkeampi sisäsaaristossa kuin ulommilla asemilla, joka myöskin heijastanee jokien tuoman terrestristä alkuperää olevien ravinteiden vaikutusta. Fucus vesiculosus, tutkimuksen ainut varsinainen monivuotinen levä, sai 6 ‰ korkeampia δ13C-arvoja kuin muut levät keskimäärin. Gammarus sp:n Idothea baltican δ15N seurasi makrolevien δ15N:n vaihtelua, mutta δ13C:n perusteella arvioituna ne suosivat rehevöitymisen seurauksena runsastuvia rihmaleviä sisäsaaristossa, kun taas F. vesiculosus näytti kasvattavan tärkeyttä ravintona ulkosaaristossa. Hiilen ja typen pysyvät isotoopit osoittautuivat tehokkaiksi työkaluiksi ravinteiden lähteiden ja kulkeutumisen tarkasteluissa erityisesti sisäsaaristossa, vaikkakin joitakin lajikohtaisia piirteitä on otettava huomioon ja joidenkin biologisten prosessien, kuten denitrifikaation osuus fraktionaation aiheuttajana pitäisi määrittää ennen kuin luotettavia arvioita ravinnelähteistä voidaan tehdä