ETF9102   Võrtsjärve toiduahelate, süsinikuringe ja kliimamõju modelleerimine   

Vastutav täitja: Tiina Nõges

Põhitäitjad: Alo Laas, Helen Agasild, Peeter Nõges, Kaire Toming, Toomas Kõiv, Fabien Cremona, Marju Tamm

2012-2015

Kliimamuutuste mõju ökosüsteemile on eriti tugev madalates järvedes, mis väikese veemahu tõttu reageerivad kiiresti ja tundlikult suhteliselt väikestele õhutemperatuuri ja sademete hulga muutustele. Suur ja väga madal Võrtsjärv (270 km2, keskmine sügavus 2.8 m) on üks Euroopa kõige kauem intensiivselt uuritud veekogusid. Kliimast sõltuva suure vee mahu ja selle omaduste varieeruvuse tõttu on Võrtsjärv ideaalne objekt madala järve ökosüsteemi kliimatundlikkuse modelleerimiseks. Planeeritavad uuringud toetuvad pikaajalistele andmestikele ja uusimatele stabiilsete isotoopide analüüsiga (SIA) tehtud toiduahelate uuringutele. Projekti eesmärkideks on (1) koostada Võrtsjärve TA kontseptuaalne mudel; (2) selle alusel ehitada üles ökosüsteemi süsinikuringe dünaamiline mudel; (3) selgitada, millised kliimafaktorid ja kuidas ökosüsteemi süsinikuringet kõige tugevamini mõjutavad. Tööhüpoteesidena eeldame, et (i) SIA lisab Võrtsjärve ökosüsteemi kontseptuaalsesse mudelisse uusi aspekte, mis varasematest uuringutest ei ole selgunud (näiteks metanogeense süsiniku kasutamine toiduahelates); (ii) Võrtsjärve ökosüsteem summaarselt emiteerib süsinikku ja toiduahelates on olulisel kohal heterotroofsed toidu- ja laguahelad ning mikroobne ling; (iii) Võrtsjärve ökosüsteemi metabolismitüüp on küll valdavalt heterotroofne, kuid see võib kliimatingimustest sõltuvalt lülituda ümber autotroofsele metabolismitüübile. Lisaks kuni 3-kordsele veemahu varieeruvusele on Võrtsjärve ökosüsteemi modelleerimise eripäradeks võrreldes teiste veekogudega tsiliaatide suur osakaal zooplanktonis ja sellest tulenevalt eeldatav mikroobse lingu prevaleerimine. Protistide hulka kuuluvate tsiliaatide biomass on Võrtsjärves suurem, kui vesikirbuliste, aerjalgsete ja keriloomade biomass kokku. Ökosüsteemi läbivate süsiniku- ja toitainevoogude modelleerimiseks koostatakse nende bilansid varasemate ja käimasolevate projektide raames kogutud andmete alusel. Ökosüsteemi metabolismi modelleeritakse lahustunud hapniku pidevmõõtmiste alusel. Ökosüsteemi sisese süsinikuringe simuleerimiseks koostatakse dünaamiline mudel, mis integreerib füüsikalised, keemilised ja bioloogilised protsessid. Kliimatundlikkuse selgitamiseks kasutatakse globaalseid ja regionaalseid kliimastsenaariume.

Modelling of Lake Võrtsjärv food webs, carbon cycle and impacts of the climate

Lake Võrtsjärv, one of the most intensively long-term studied lakes in Europe, is very large but shallow (270 km2, mean depth 2.8 m), and has a large natural climate-related variability in hydrology and water chemistry. Climate change (CC) has severe impacts on shallow water bodies where relatively small changes in precipitation or temperature can have large impact on ecosystem functions. Võrtsjärv is a perfect model environment to estimate impacts of CC to shallow lake ecosystems. In addition to archived data, the proposal aims to base on new and more reliable estimates of food web (FW) interactions resulting from stable isotope analysis (SIA). The main objectives of the project are (1) to build up the conceptual model of FW interactions in Võrtsjärv, (2) to quantify these interactions and the internal fluxes of carbon including biotic/abiotic feedbacks with a dynamic lake model, and (3) to understand which climatic factors and how control the internal fluxes of carbon. As work hypotheses we assume that (i) SIA adds novel aspects to the conceptual FW model of Võrtsjärv that were not evident from earlier conventional FW analysis; (ii) heterotrophic food and decomposition chains and the microbial loop play important role in the ecosystem, which is prevalently a carbon-emitting system; (iii) in certain years and seasons, depending on climatic conditions, the lake is switching between autotrophic and heterotrophic metabolism type. To build up the conceptual ecosystem model, we carry out a critical review of published literature on Võrtsjärv and synthesize the results in the light of FW interactions. Specific aspects requiring special attention in case of Võrtsjärv are the large range of climate-related water level fluctuations causing up to 3-fold volume differences, the high importance of ciliates, which biomass exceeds the total biomass of rotifers, cladocerans and copepods, and the key role of the microbial loop. To assess the flow of carbon and nutrients through the ecosystem, we will quantify their budgets using the data on incomes and losses collected during previous and current research projects on nutrient loading, gas emissions, and sediment accumulation. To model the ecosystem metabolism, we use high frequency data of dissolved oxygen. The internal carbon cycle of Võrtsjärv is modelled and its climate sensitivity tested by integrating physical, chemical and biological processes, and global and regional CC scenarious.

ETF8969  Algloomade tähtsus ja roll kalavastsete toiduna

Vastutav täitja: Priit Zingel

Põhitäitjad: Arvo Tuvikene, Katrit Karus, Helen Agasild

2011-2014

On üldiselt teada, et kalapõlvkondade tugevus sõltub suuresti sobiva toidu kättesaadavusest peale seda, kui eelvastseperioodi lõpus vastsed aktiivsele toitumisele üle lähevad. Kõrge suremus on kalavastsete hulgas sellel perioodil sage. Toiduobjektid valitakse välja sobiva suuruse ja tabatavuse alusel. Sellest lähtuvalt on aeglaselt liikuvad planktilised algloomad vastsetele vägagi sobivaks toiduks. Lisaks on algloomad veekogudes tihti väga arvukad, panustades märgatavalt planktoni biomassi ja olles seega ka vastsetele hõlpsasti kättesaadavad. Hoolimata sellest, et veekogude toitumisahelaid on väga palju uuritud, on avaldatud ainult üksikuid töid, mis käsitlevad planktontoiduliste kalade mõju veekogude mikroobsele toitumisahelale. Enamik algloomadest on väga haprad, seeduvad kalade magudes kergesti ja muutuvad kiiresti äratundmatuks. Seepärast on algloomadest toitumist ka väga vähe uuritud, kuna klassikaliste meetoditega ei anna see tavaliselt õiget tulemust. Looduslikus keskkonnas on läbi viidud ainult üksikud sellised katsed. Meile teadaolevail andmeil puuduvad vastavad uuringud järvedest aga sootuks. Meie eesmärgiks ongi uurida algloomade rolli kalavastsete toiduna erinevat tüüpi järvedes, kasutades selleks kaasaegseid epifluorestsents-mikroskoopia meetodeid ning magude lõiguti analüüsimise meetodit, mis võimaldab täpsemini rekonstrueerida pilti mingi ajavahemiku jooksul tarbitud kergesti seeduvatest toiduobjektidest. Meie tööhüpoteesiks on, et järvedes võivad algloomad katta kogu kalavastsete toiduvajaduse. Meie põhilisteks eesmärkideks on: 1. Määrata kindlaks algloomade osakaal kalavastsete toidus erinevates veekogutüüpides. 2. Selgitada, kas algloomadest toitumist mõjutab kalavastsete vanus või liik. 3. Leida tegurid, mis määravad algloomade osakaalu kalavastsete toidus. 4. Selgitada kalavastsete toitumise mõju nii mikroobsele kui ka klassikalisele toitumisahelale. Töö viiakse läbi mitmetes erinevates järvetüüpides oligotroofsest kuni hüpereutroofseni. Selgitamaks kalavastsete mõju planktilistele toitumisahelatele viiakse läbi põhjalikumad sesoonsed toitumisahela uuringud Võrtsjärves.

Protozoa as the food of larval fish

It is generally suggested that the strength of a fish year-class is determined by the availability of planktonic food shortly after the larval yolk supply has been exhausted. Starvation and high mortality is well known among larval fish. The diet of fish larvae is determined by their gape and prey size and escape abilities, suggesting that small slow-swimming prey such as protozoa are a suitable prey. Furthermore, protozoa contribute substantially to plankton numbers and biomass, making them an available food source for larval fish. Despite the growing number of publications on the planktonic food web structure only a few evidence are documented that indicate the cascading effect of the planktivorous fish to the microbial loop components.

We hypothesize that in the freshwater lakes the larval fish may feed on protozoan prey at rates that potentially sustain larval food requirements.

The main goals of our project are: 1. To estimate the proportion of protozoan prey in larval fish diet in different water bodies. 2. To find out is there any differences in protozoan consumption depending on larval fish species/age. 3. To find out the key factors determining the relative importance of protozoan prey in larval fish diets. 4. To determine the effect of larval fish feeding on the microbial loop and classical food web.

IUT21-2   Järvede toiduahelad ja süsiniku metabolism valgala karbonaatsuse ja kliima gradiendis

Vastutav täitja: Tiina Nõges

Põhitäitjad: Helen Agasild, Ilmar Tõnno, Peeter Nõges, Priit Zingel, Sirje Vilbaste

2014-2019

4% Eestist on kaetud järvedega, selle poolest oleme Euroopas 4. kohal. Järvede valgalalt, mis katab üle 50% Eestist kanduvad järvedesse inimtegevuse ja põllumajanduse jäägid. Kui järve ökosüsteemid funktsioneerivad efektiivselt, mattuvad need ained setetesse või muudetakse toiduahelates kalatoodanguks, vesi püsib puhas ja kasvuhoonegaase pigem seotakse kui eraldatakse. Häireid aineringluses on vaja mõista, ennetada ja ravida. Maaülikooli limnoloogiakeskus on Eestis ainulaadne kompetentsikeskus, kus ligi 60 aasta vältel on kogutud andmeid ja teadmisi ning koolitatud kaadrit kogu Eesti veekogude majandamise ja kaitse korraldamiseks. Taotletava IUT kõige laiemaks eesmärgiks on Eestis rahvusvaheliselt kõrgel tasemel oleva ning kogu maailmas prioriteetse süsinikuringe ja veekogude toiduahelatega seotud kompetentsi säilitamine ning arendamine, mis kindlustab teadmistepõhise ja jätkusuutliku veepoliitika gobaalsete muutuste taustal ning sellega seotud rahvusvaheliste kohustuste täitmise.

Lake food webs and C metabolism across gradients of catchment alkalinity and climate

Lakes form 4% and their catchments >50% of land cover in Estonia making it the 4th richest country by lakes in Europe. Lakes receive increasing natural and anthropogenic loads of substances from their catchments. To a certain limit, healthy lake ecosystems bury these substances in their sediments or convert them into bio-production keeping the water clean, and rather bind than emit greenhouse gases. It is important to prevent, but if present, recognize and cure disorders in lake ecosystem functioning. Over its nearly 60-year existence, Centre for Limnology of EMU has become a unique centre of competence in Estonia collecting data and know-how and educating people for water protection, research and managment. The basic task of the proposed project is to maintain and develop in Estonia the internationally acknowledged competence on carbon cycling and lake food webs that would sustain knowledge based water policy and compliance with international obligations in global change conditions.

ETF8486  Kasvuhoonegaaside ning teiste loodusliku tekkega gaaside emissioon aluselise veega kagu-eesti järvedest

Vastutav täitja: Eva-Ingrid Rõõm

Põhitäitjad: Alo Laas, Tõnu Feldmann, Helis Teearu, Urmas Anijalg, Fabien Cremona, Pille Meinson

2010-2014

Projekti peamiseks eesmärgiks on hinnata kasvuhoonegaaside ja teiste väikeses mahus looduslikult tekkivate gaaside summaarset lenduvust või neelduvust järve ja atmosfääri piirpinnalt. Sihtmärgiks on valitud 9 kagu-eesti järve varieeruva suuruse, sügavuse troofsuse ja hüdrokeemilise koostisega. Seire kestus ühel järvel on vähemalt 1 aasta. uuritavateks gaasideks on (CO2, CO, CH4, CCl4, CHO, CH3OH, C2H5OH ning teised kergelt lenduvad orgaanilised ühendid, lämmastiku ning väävli oksiidid, NH3 ja H2S). Mõõtmiste jaoks on plaanis kasutada ujuvkambreid ning mullikogujaid kombineerituna gaasianalüsaatoriga. Meetodi eeliseks on võimalus mõõta emissiooni, mis toimub litoraalis setetest läbi poorse struktuuriga kaldataimestiku. Madalate järvede korral on varasemates töödes leitud kaldataimestiku hulga ja setete orgaanilise koostise ning anaeroobsetes tingimustes tekkivate gaaside emissiooni vahel tugev positiivne seos.
Üldisem projekti eesmärk on hinnata kagu-eesti järvede kasvuhoonegaaside messiooni osakaalu summaarsest regiooni kasvuhoonegaaside emissioonist.

Emission of Greenhouse Gases and Other Naturally Produced Trace Gases from Alkaline South-East Estonian Lakes.
The main goal of the project is to estimate the net GHG emission and other environmentally emitted trace gases emission of 9 alkaline water calcareous southeast Estonian lakes with different size, depth, eutrophicaton level and water chemistry conditions during at least one year. In planned study we will measure the direct exchange of TG and GHG (CO₂, CO, CH₄, CCl₄, CHO, CH₃OH, C₂H₅OH and other small carbon containing organic molecules, N_xO_y, NH₃, S_xO_y and H₂S) between lake surface and atmosphere in different locations on the lake at least biweekly. Planned efflux and/or absorption study combines the floating chamber method and bubble collecting funnels with environmental gas analyser. Method considers the littoral emission of gases from lake sediments through aerenchymatous aquatic plants what in shallow lakes may be the main source of carbon containing gas emission.
More general goal is to estimate the proportion of alkaline lake GHG emission from total GHG emission in southeast Estonia.

8-2/T12060PKLJ  Eesti järvede ja jõgede keskkonnaseire suutlikkuse tõstmine

Vastutavad täitjad: Külli Kangur, Lea Tuvikene

Põhitäitja: Anu Kisand

2012-2015

Projekti eesmärgiks on täiendada ja kaasajastada seadmeid, mida kasutatakse Eesti järvede ja jõgede riiklikul seirel. Bioloogilise seire maht meie siseveekogudel on oluliselt kasvanud, lisaks peab seire vastama Euroopa Liidu standarditele. Olemasolev infrastruktuur ei võimalda koguda kogu vajaminevat informatsiooni meie veekogude seisundi hindamiseks. Paljud seadmed on amortiseerunud ja ebatäpsed ning nendega tehtavad analüüsid on väga töö- ja ajamahukad. Uuendatavad proovivõturiistad, aparaadid ja analüüsivahendid aitavad kaasa Euroopa Liidu veepoliitika raamdirektiivi eesmärkide saavutamisele Eestis. Seadmete ja aparatuuri uuendamine tõstaks oluliselt töö efektiivsust ja andmete kvaliteeti. Selle tulemusel oleks võimalik seadusandlikke organeid ja üldsust õigeaegselt varustada vajaliku informatsiooniga, mille alusel oleks võimalik efektiivselt välja töötada strateegiaid Eesti siseveekogude seisundi parandamiseks. Ebapiisava informatsiooni korral on Eesti riigil oma kohustuste täitmine nii Euroopa Liidu elukeskkonna kaitsel kui ka Eesti elanike sotsiaalmajandusliku olukorra parandamisel raskendatud.

ETF8729  Suure madala parasvöötmejärve metabolismitüüp ja selle kliimatundlikkus

Vastutav täitja: Peeter Nõges

Põhitäitjad: Alo Laas, Tuuli Kauer, Urmas Anijalg, Marju Tamm, Agron Idrizaj, Pille Meinson

2011-2014

Järjest enam on leidnud kinnitust tõsiasi, et eriti jaheda kliimaga metsastatud boreaalses kliimavöötmes domineerivad järvedes heterotroofsed protsessid autotroofsete üle muutes järved CO2 allikaks. Ulatuslik orgaanilise aine sissevool valglalt suurendab järves hingamise (R) tasemeni, mis ületab autotroofse CO2 assimilatsiooni (GPP). Ökosüsteemi puhasproduktsioon (NEP) näitab CO2 assimilatsiooni ja hingamise tasakaalu (NEP=GPP-R) kaudu ökosüsteemi metabolismitüüpi. Kui NEP >0 on tegemist CO2 siduva autotroofse ökosüsteemiga, kui NEP< 0 siis on ökosüsteem heterotroofne ja eraldab CO2. Suur ja väga madal Võrtsjärv (270 km2, keskmine sügavus 2,8 m) on suurim järv, mis kogu ulatuses jääb Eesti piiridesse. Tema valgala moodustab ca 7% Eesti territooriumist ja seega on tal oluline osa Eesti looduslikus CO2 bilansis. Võrtsjärve eriomaduseks on suur kliimaprotsessidest sõltuv loodusliku veetaseme varieerumine, mis tingib kuni 3 kordse erinevuse järve veemahus. Võrtsjärvele on iseloomulik ka suur lahustunud orgaanilise aine (DOC) sisaldus ja selle varieerumine (7-28 mg l-1), mis viitab järve heterotroofsele metabolismitüübile. Küllaltki kõrged klorofülli (keskmiselt 24 mg m–3) ja üldfosfori (keskmiselt 54 mg m–3) kontsentratsioonid lubavad aga eeldada autotroofset metabolismitüüpi. Võimalik, et seoses veetaseme muutumisega võib Võrtsjärve metabolismitüüp ka muutuda. Grandiprojekti raames soovime mõõta ja modelleerida Võrtsjärve metabolismi tiheda sagedusega (HF) kogutud andmete alusel. Selleks kasutame Võrtsjärve paigaldatavat seirepoid, mille sensori mõõdavad pidevrezhiimis metabolismiarvutusteks vajalikke näitajaid (vees lahustunud hapnik, pH, õhu- ja veetemperatuur, tuule suund ja kiirus) ning ka klorofülli ja DOC hulka vees. Projekti eesmärgiks on määratleda Võrtsjärve metabolismitüüp (GPP ja R tasakaal vees) ning selle muutus nii lühiajaliselt kui aastate lõikes. Püütakse aru saada millised faktorid GPP ja R tasakaalu Võrtsjärves peamiselt mõjutavad. Tööhüpoteesidena eeldame, et aastases skaalas on Võrtsjärve metabolismitüüp valdavalt autotroofne (NEP >0), kuid lühiajaliselt ja erinevates veekogu osades võib järv keskkonnatingimustest tulenevalt käituda ka heterotroofse veekoguna (NEP< 0). Arvame, et metabolismitüüpi mõjutab eelkõige kliimast sõltuv veetaseme muutus, mis kontrollib ka ainete sissekannet ja järve toiduahelates toimuvaid protsesse.

The metabolism type of a large shallow temperate lake and its climate-sensitivity

It has been increasingly acknowledged that in many lakes the heterotrophic processes are dominating over autotrophic ones turning the lakes into CO2 sources. This is mainly caused by the extensive inflow of organic matter from the catchment, which may enhance respiration rate (R) in the lake up to a level exceeding autotrophic CO2 assimilation by photosynthesis. The net ecosystem production (NEP), i.e., the balance between gross primary production (GPP) and R, (NEP=GPP-R), can be used to define the metabolism type of a lake. Large (270 km2) and very shallow (mean depth 2.8 m) Lake Võrtsjärvis the largest lake remaining fully within the borders of Estonia. Its catchment area makes up about 7% of Estonian territory and, thus, contributes significantly to Estonian natural CO2 budget. A specific feature for Võrtsjärv is the large natural climate-related variability of water level (WL), which cause up to 3-fold difference of its water volume. Climate-related variation of the discharges and WL are responsible also for a large variation of DOC in Võrtsjärv (7-28 mg l-1). Concerning DOC concentration net heterotrophic metabolism could be assumed while rather high chlorophyll a (average 24 mg m–3) and total P (average 54 mg m–3) concentrations support rather net autotrophy. It is possible that due to the large climate-related variation of WL, the metabolism type of Võrtsjärv might change in different periods. The aim of the project is to advance the monitoring and modelling of the metabolism of this large and shallow temperate lake using high frequency (HF) automatic monitoring systems. Main objectives are to determine the metabolism type and its changes in HF to yearly time scale, and to understand, which factors control the balance of GPP and R in this lake. We hypothesize that at an annual scale Võrtsjärv acts mainly as an autotrophic water body (NEP >0) while spatially and temporally the heterotrophic metabolism (NEP< 0) could prevail depending on the environmental conditions. Nutrient enrichment is expected to push lakes towards net autotrophy, the increasing inputs of DOM stimulate net heterotrophy, and the ecosystem metabolism is also sensitive to changes in food webs. We hypothesise that in Võrtsjärv the balance between GPP and R is sensitive to climate-mediated WL changes that largely controls external loading and ecosystem processes.

 IUT21-2AP14  Väikesemahulise teaduse infrastruktuuri kaasajastamine teadusteema IUT21-2 raames

Vastutav täitja: Tiina Nõges

Põhitäitja: EMÜ PKI

2014-2015

4% Eestist on kaetud järvedega, selle poolest oleme Euroopas 4. kohal. Järvede valgalalt, mis katab üle 50% Eestist kanduvad järvedesse inimtegevuse ja põllumajanduse jäägid. Kui järve ökosüsteemid funktsioneerivad efektiivselt, mattuvad need ained setetesse või muudetakse toiduahelates kalatoodanguks, vesi püsib puhas ja kasvuhoonegaase pigem seotakse kui eraldatakse. Häireid aineringluses on vaja mõista, ennetada ja ravida. Maaülikooli limnoloogiakeskus on Eestis ainulaadne kompetentsikeskus, kus ligi 60 aasta vältel on kogutud andmeid ja teadmisi ning koolitatud kaadrit kogu Eesti veekogude majandamise ja kaitse korraldamiseks. Taotletava IUT kõige laiemaks eesmärgiks on Eestis rahvusvaheliselt kõrgel tasemel oleva ning kogu maailmas prioriteetse süsinikuringe ja veekogude toiduahelatega seotud kompetentsi säilitamine ning arendamine, mis kindlustab teadmistepõhise ja jätkusuutliku veepoliitika gobaalsete muutuste taustal ning sellega seotud rahvusvaheliste kohustuste täitmise.

8-2/T14027PKLJ  Eesti suurte jõgede ökoloogilise seisundi hindamiseks kasutatavate fütoplanktoni indikaatorite arendamine ja kokkulangevusanalüüs teiste liikmesriikide indikaatoritega

Vastutav täitja: Kai Piirsoo

Põhitäitjad: EMÜ PKI

2014

Eestil on teiste EL liikmesriikidega üks ühine ’väga suure jõe’ tüüp (R-L 2: Narva jõgi). Euroopa Komisjoni otsuse 2013/480/EÜ I lisas toodud kohustuste järgi tuleb nimetatud jõetüübi fütoplanktoni indikaatorite interkalibreerimine lõpule viia 2015.a. Käesoleva lepingu eesmärgiks on anda ülevaade Eesti suurtel ja väga suurtel jõgedel kasutatud  Ungari potamoplanktilisest meetodist ja selle kohaldamisest Eesti oludele. Samuti tuleb hinnata fütoplanktoni indikaatorite seost inimtekkeliste surveteguritega ning teha kokkulangevusanalüüs teiste EL liikmesriikidega.

 There is one river type, in Estonia ’Very Large Rivers’ (R-L 2), common with the other EU member states. According to the resolution of the European Committee 2013/480/EU, the intercalibration process of phytoplankton indicators of very large rivers should be completed by 2015. The aim of the project is to give a review about the Hungarian potamoplanktic method that has been used in the River Narva with the aim to develop phytoplankton indices for assessment of the ecological status of the other Estonian large rivers. Another aim of the project is to analyse the coincidence of the Estonian phytoplankton index with the corresponding indices adopted in the other EU member states. Project „Development of phytoplankton indices for assessment of the ecological status of the Estonian large rivers and analysis of their coincidence with the corresponding indices of the other EU member states“.’

8-2/T12005PKLJ  Programmi KESTA teadus-, rakendus- ja arendustegevuste alategevuse 2 Keskkonnakaitse ja -tehnoloogia valdkonnaga seotud Eesti teaduse teekaardi infrastruktuuri objektidega kaasneva teadustegevuse toetamine, projekt "Eesti veekeskkonna observatoorium"

Vastutav täitja: Alo Laas

Põhitäitjad: Rene Freiberg, Eva-Ingrid Rõõm, Kaire Toming

2012-2015

Alategevuse eesmärkideks on kaugseire abil veekeskkonna seisundi ja kaitsekorralduse tõhususe hindamiseks optimaalse seireskeemi väljatöötamine, mis arvestab riiklikke seirekohustusi; samuti inimtekkeliste häiringute mõju operatiivne hindamine vee-elupaikade (siseveekogud, rannikumeri) seisundile.Lähtuvalt KESTA programmi üldeesmärkidest on alategevuse üldeesmärkideks Eesti võimekuse tõstmine veekeskkonna muutuste ja kliimatundlikkuse seire, veekeskkonna alase andmehõive, andmetöötluse, andmete teadusliku analüüsi ja tõlgenduste ning veekeskkonna riskide hindamise alal, samuti Eesti veepoliitika ja veekeskkonna kaitse teaduslik toetamine vastavalt Eesti Vabariigi ja Euroopa Liidu huvile.

Alategevuse konkreetseks eesmärgiks on EMÜ, TÜ, TTÜ ja TO poolt teostatavate Eesti teaduse infrastruktuuri teekaardi objektiga "Eesti Keskkonnaobservatoorium" seotud veekeskkonna seisundi kaugseire ja automatiseeritud pidevmõõtmiste süsteemide arendamine ning integreerimine ühtsesse reaalajas jälgitavasse süsteemi, laekuvate andmete kättesaadavaks muutmine veekogude seisundi teaduslikuks hindamiseks, riskihinnanguteks, ohuprognoosideks, kliimamõju uuringuteks ja veepoliitiliste otsuste kujundamiseks.

 10.   8-2/T13125PKLJ   „Majanduskeskkonna arendamise rakenduskava“ prioriteetse suuna "Eesti teadus- ja arendustegevuse konkurentsivõime tugevdamine teadusprogrammide ja kõrgkoolide ning teadusasutuste kaasajastamise kaudu" meetme "Rahvusvahelise koostöö toetamine" rakendamisele suunatud programmi "Teaduse rahvusvahelistumine" algatus „LIMNO“ (Eesti osalemine rahvusvahelistes kõrgsageduslikes limnoloogilistes uuringutes).

Vastutav täitja: Alo Laas

Põhitäitjad: EMÜ PKI

2013-2015

Algatuse eesmärgiks on EMÜ osalemine Kõrgtehnoloogiliste sensorite turule toomine viimasel kümnendil on järvede uurimise maailmas viinud uuele tasemele. Varasemalt kord kuus või harvemgi seiratud veekogud on tänaseks saanud endale automaatsed püsijaamad, millede abil suudetakse keskkonnategurite muutusi jälgida peaaegu reaalajas. Algatuse eesmärgiks on levitada Võrtsjärve kõrgsageduslikult kogutavaid andmeid kõigile huvilistele, toetada EMU teadlaste osalemist rahvusvahelise koostööprojekti GLEON (www.gleon.org/) tegevustes, EMU andmetöötlusvõimekuse tõstmine ja Võrtsjärve poijaama veebipõhise andmebaasi loomine. 

 

ETF grant 8486   Kasvuhoonegaaside ning teiste loodusliku tekkega gaaside emissioon aluselise veega kagu-eesti järvedest.

Kestus:  Kuni 31.12.2014

Projekti peamiseks eesmärgiks on hinnata kasvuhoonegaaside ja teiste väikeses mahus looduslikult tekkivate gaaside summaarset lenduvust või neelduvust järve ja atmosfääri piirpinnalt. Sihtmärgiks on valitud 9 kagu-eesti järve varieeruva suuruse, sügavuse troofsuse ja hüdrokeemilise koostisega. Seire kestus ühel järvel on vähemalt 1 aasta. uuritavateks gaasideks on (CO2, CO, CH4, CCl4, CHO, CH3OH, C2H5OH ning teised kergelt lenduvad orgaanilised ühendid, lämmastiku ning väävli oksiidid, NH3 ja H2S). Mõõtmiste jaoks on plaanis kasutada ujuvkambreid ning mullikogujaid kombineerituna gaasianalüsaatoriga. Meetodi eeliseks on võimalus mõõta emissiooni, mis toimub litoraalis setetest läbi poorse struktuuriga kaldataimestiku. Madalate järvede korral on varasemates töödes leitud kaldataimestiku hulga ja setete orgaanilise koostise ning anaeroobsetes tingimustes tekkivate gaaside emissiooni vahel tugev positiivne seos.
Üldisem projekti eesmärk on hinnata kagu-eesti järvede kasvuhoonegaaside messiooni osakaalu summaarsest regiooni kasvuhoonegaaside emissioonist.

Emission of Greenhouse Gases and Other Naturally Produced Trace Gases from Alkaline South-East Estonian Lakes.

The main goal of the project is to estimate the net GHG emission and other environmentally emitted trace gases emission of 9 alkaline water calcareous southeast Estonian lakes with different size, depth, eutrophicaton level and water chemistry conditions during at least one year. In planned study we will measure the direct exchange of TG and GHG (CO₂, CO, CH₄, CCl₄, CHO, CH₃OH, C₂H₅OH and other small carbon containing organic molecules, N_xO_y, NH₃, S_xO_y and H₂S) between lake surface and atmosphere in different locations on the lake at least biweekly. Planned efflux and/or absorption study combines the floating chamber method and bubble collecting funnels with environmental gas analyser. Method considers the littoral emission of gases from lake sediments through aerenchymatous aquatic plants what in shallow lakes may be the main source of carbon containing gas emission.
More general goal is to estimate the proportion of alkaline lake GHG emission from total GHG emission in southeast Estonia.

Vastutav täitja: Eva-Ingrid Rõõm

 

ETF grant 8511 Planktliste ripsloomade ja metazooplanktoni vahelised toitumisseosed eutroofses madalas ja hägusas järves

Kestus: 01.01.2010- 31.12.2013

Olles toiduallikaks metazooplanktonile moodustavad planktilised ripsloomad veekogus olulise ühenduslüli mikroobse ja klassikalise toiduahela vahel. Madalas ja tugevalt eutroofses Võrtsjärves prevaleerib mikroobne ling klassikalise toiduahela üle ning ripsloomad on peamised primaar- ja bakteriproduktsiooni tarbijad. Planktiliste ripsloomade kooslus on Võrtsjärves väga arvukas ning biomass ületab tavaliselt metazooplanktoni oma. Varasemad uuringud on andnud alust oletada, et ripsloomade ja metazooplanktoni troofiline ühendus võib orgaanilise süsiniku liikumise seisukohalt olla väga oluline kogu planktilise toiduahela funktsioneerimises Võrtsjärves. Käesoleva projekti eesmärkideks on: 1. Hinnata kvantitatiivselt ripsloomade ja metazooplanktoni toitumisseoste efektiivsust madalas eutroofses ja hägusa veega järves. 2. Määrata kindlaks peamised ripsloomade ja metazooplanktoni troofilise ühenduse effektiivsust mõjutavad tegurid. 3. Hinnata süsiniku voo seisukohalt ripsloomade ja metazooplanktoni toitumisseoste tähtsust kogu planktilise toiduahela funktsioneerimisele madalas eutroofses ja hägusa veega järves.

Projektis osalevad: Helen Agasild (vastutav täitja), Rene Freiberg, Kati Lind, Ilmar Tõnno, Jaana Salujõe, Priit Zingel

 

ETF grant 7643 Eesti mageveekogude vee ja elustiku üldistatud sünteetilise andmebaasi loomine ja teoreetiline põhjendamine

Kestus: 01.01.2008- 31.12.2011

Eesti siseveekogude vee ning elustiku analüüside andmeread algavad põhiliselt 1950. aastast. Kogunenud sadade tuhandete analüüside hulk on küll üsna fragmentaarne, kuid sisaldab väärtuslikku informatsiooni veekogudes toimunud muutuste ja nende võimalike põhjuste selgitamiseks. Kahjuks on olemasolevate andmete vahetu kasutamine teaduslike järelduste tegemisel raskendatud seoses nende lünklikkuse, ning probleemidega skaleerimisel ja ajalisel ning ruumilisel sünkroniseerimisel. Raske on ka Eesti andmestikke ühendada teiste riikide analoogiliste andmestikega ühisuuringute tegemiseks. 2004. a. võeti T. Mölsi jt. poolt kasutusele Peipsi sünteetiline andmebaas (SD1.0), mis asendab fragmentaarse originaalandmestiku matemaatiliselt prognoositud regulaarse andmestikuga ning on varustatud mugava kasutajaliidesega, mis võimaldab graafikute ja tabelite abil jälgida vee keemiliste ja bioloogiliste näitajate ajalis-ruumilisi muutusi. Publitseerituna CD kujul, on SD1.0 inspireerinud mitmeid artikleid ning teda on kasutatud rahvusvahelistes projektides. Käesoleval ajal toimub SD1.0 laiendamine ühendamaks suuremat valikut Eesti järvi ja jõgesid ning ka mõningaid teisi Euroopa mageveekogusid (näiteks Hollandis asuvat IJsselmeeri järve). Uuele sünteetilisele andmebaasile lisatakse täiendavaid kasutusvõimalusi ja tema koostamiseks rakendatakse uuemaid matemaatilisi meetodeid. Modelleerimise aluseks olevat matemaatikat ja SD kasutamist kirjeldatakse andmebaasile lisatavas ingliskeelses käsiraamatus, mille koostamine on käsil.

Projektis osalevad: Tõnu Möls (vastutav täitja), Henn Timm, Peeter Kangur, Andu Kangur, Külli Kangur, Marina Haldna, Kätlin Blank, Olga Buhvestova, Kai Ginter, Kadi Palmik

 

ETF JD109 Kas Võrtsjärv on kasvuhoonegaaside sidujaks või allikaks?

Kestus: 01.09.2008- 31.08.2011

Planeeritud uurimuse eesmärgiks on mõõta otsene CO2 ja CH4 eraldumine Võrtsjärve pinnalt atmosfääri, kasutades ‘ujuvate kambrite’ meetodit. Praeguseks on mõõdetud kogu jäävaba perioodi KHG emissioon Võrtjärvest 2009. aasta lõikes. Arvestades suure madala järve eripärasid tehti mõõtmisi nii avavees kui kaldataimestiku eri sügavuse ja liigilise koostisega vööndites. Kokku tehti perioodilisi mõõtmisi 28 erinevas alapunktis. Täiendava info saamiseks on kõigis alapunktides registreeritud meteoroloogilised ja vee füüsikalis-keemilised parameetrid. Nii taustaandmetes kui ka KHG emissioonis on ilmnenud märgatav varieeruvus olenevalt mõõtmispaigast, vee ja setete temperatuurist, pH-st, hapnikusisaldusest ja valgustingimustest.
Saadud tulemused on rahvusvaheliselt huvipakkuvad kuna ei Eesti ega ka meie mandri sama laiuskraadi suurtest madalatest järvedest pole seni KHG emissiooni mõõdetud. Analoogsed mõõtmised põhjamaades puudutavad peamiselt graniitse aluskivimiga alasid ning ei iseloomusta seega Eesti järvede käitumist.

Projektis osalevad: Eva-Ingrid Rõõm (vastutav täitja), Tiina Nõges (juhendaja)

 

ETF grant 7600 Kas Võrtsjärv on valdavalt auto- või heterotroofne süsteem? Autohtoonse ja allohtoonse orgaanilise aine vahekord suure madala järve ainebilansis

Kestus: 01.01.2008- 31.12.2011

Koguti tiheda sagedusega andmeid Võrtsjärve saabuvate toiteainete (N, P, Si) ja orgaanilise aine (OA) koormuste määramiseks. Alustati kasvuhoonegaaside (CO2, CH4) emissiooni mõõtmist Võrtsjärve pinnalt. Võrtsjärve metabolismi arvutamiseks alustati vee temperatuuri, pH ja hapnikusisalduse kõrge sagedusega mõõtmisi. Esmakordselt Eesti veekogudes alustati  stabiilsete isotoopide (SI) analüüsimist lahustunud ja partikulaarsest OA-st ning toiduahela komponentidest selgitamaks  authtoonse ja allohtoonse OA osakaalu jõe- ja järvevees. Selgitati, et seosed morfomeetria ning veekvaliteedi vahel on tugevamad suurtes ja madalates järvedes; negatiivne seos järve suhtelise sügavuse ja fosfori kinnipidamisvõime vahel ilmnes intensiivse veevahetusega väikestes ja keskmise suurusega järvedes.Võrtsjärve pikaajalise andmerea uuring näitas, et tugevasti kliimast sõltuval veetasemel on järve seisundile kolme tüüpi mõju: otsene mõju reaalajas setete resuspensiooni intensiivsuse kaudu, järelmõju valglast lähtuva koormuse muutumise kaudu ja päästikuefekt elustikus toimuvatele rezhiiminihetele.

 Projektis osalesid 2009. aastal: Tiina Nõges (vastutav täitja), Anu Kisand, Alo Laas, Peeter Nõges, Kaire Toming, Liina Toomsalu, Malle Viik, Anu Reinart

 

ETF grant 7392 (Prof. J.-M. Punning) osaliselt Eesti Maaülikoolis

Peipsi põhjasetete kujunemine ja nende paleolimnoloogiline indikatiivsus

Kestus: 01.01.2008- 31.12.2011

Uuringute põhieesmärgiks on selgitada olulisimad seaduspärasused, mis määravad setete koostise ja struktuuri ajalis-ruumilise jaotuse Peipsi järves ning setete postsedimentatsioonilise diageneesi ja seosed aineringega. Selgitatakse Peipsi setete edasikannet ja poorsust iseloomustavaid põhiparameetreid setete litoloogilise koostise ja lõimise jaotuse põhjal; järve pikaajalise ökosüsteemi muutuse domineerivad survetegurid ja uuritakse võimalikke sisekoormuse osakaalusid fosfori bilansis määrates eksperimentaalselt laboris erinevat tüüpi setete fosforiühendite vahetust veega sõltuvana Eh muutusest. Esmakordselt viiakse Peipsi järves läbi setteprofiilide süstemaatilised ja komplekssed uuringud, korreleeritakse paleolimnoloogilist andmestikku pikaajaliste monitooringuridadega ning paleogeograafilise andmestikuga.
Põhitähelepanu pööratakse setete litoloogilisele koostisele ja lõimisele kui 27ettee erosiooni, edasikannet ja mehhaanilist migratsiooni iseloomustavatele põhiparameetritele ning osale suuremolekuliliste polüaromaatsete süsivesinike ja fosfori ühendite ringes. Uuritakse setete kuhjumise ajalis-ruumilist dünaamikat ja selle osa pindmiste 27ettee bioloogilise ja geokeemilise mosaiiksuse kujunemisel. Viimastel aastakümnetel akumuleerunud setteprofiilides korreleeritakse sette koostise muutused paleogeograafilise ja hüdrokeemilise ning hüdrobioloogilise monitooringu andmetega. Projekt on oluline fundamentaalteaduslikust aspektist selgitades setete kujunemise seaduspärasusi suurjärvedes ja nende osa järve sisemises aineringes. Uuringute suur majanduslik ja kultuuriline tähtsus seisneb objektiivse informatsiooni saamises järve seisundi ja arengudünaamikat määravate faktorite kohta, mis on kasutatavad selle Eestile ja rahvusvaheliselt tähtsa järve arengu prognoosimisel.
Uurimisprojektis osalevad suuri kogemusi omavad uurijad ja doktorandid ning magistrandid Tallinna Ülikoolist ja Eesti Maaülikoolist.

Projektis osalevad Eesti Maaülikoolist : Külli Kangur,  Olga Buhvestova, Kai Ginter, Kadi Palmik

 

ETF grant 6741 Orgaaniline aine ja fotosünteesipigmendid Peipsi ning Võrtsjärve settes kui markerid ökosüsteemi muutuste jälgimiseks suurtes madalates järvedes.

Kestus: 01.01.2006- 31.12.2009

Projekti eesmärgiks oli analüüsida suurte madalate järvede, Peipsi ja Võrtsjärve, ökosüsteemi muutusi setetes talletunud info põhjal. Eesmärgi täitmiseks võeti uuritavatest järvedest setteproovid, millest analüüsiti erinevaid paleolimnoloogilisi parameetreid nagu fotosünteesipigmente, lahustunud orgaanilist ainet ning sette poorivee fosfori fraktsioone. Saadud tulemused näitavad, et uuritud näitajate põhjal on võimalik hinnata suurte madalate järvede ökosüsteemis toimunud muutusi ja selgitada nende võimalikke põhjusi. Läbi viidud uuringute põhjal võib väita, et
1) pärast II Maailmasõda toimunud muutustel Peipsi ning Võrtsjärve ökosüsteemis on oluline roll suurenenud antropogeensel survel,
2) kasutatud paleolimnoloogiliste näitajate järgi on muutusi kahe uuritud suurjärve seisundis märgata juba alates 1930 aastatest.

Projektis osalevad: Ilmar Tõnno (vastutav täitja), Anu Kisand, Rene Freiberg, Aina Leeben, Anna-Liisa Kirsi ja Monika Nõmm.

 

ETF nr. 6820 Peipsi kalakoosluse struktuuri seosed ökosüsteemi kui tervikuga ja avalikkuse kaasamise võimalused kalavarude majandamise kujundamisel

Kestus: 01.01.2006- 31.12.2009

2009. a. töö tulemusi kajastavad 1 ISI Web of Science ja 1 1.2 kategooria artikkel; 3 artiklit on retsenseeritud. Võõrliikide kui stressifaktorite mõju hindamiseks suurjärvede kalastikule uuriti Baikali päritoluga vähilaadse Gmelinoides fasciatus ja angerja ujupõies parasiteeriva nematoodi Anguillicoloides crassus kaasaegset levikut.  Selgus, et 1988. a. koos asustusangerjatega Saksamaalt Võrtsjärve toodud A. crassus ei tekita angerjapopulatsioonile olulist kahju normaalsetes keskkonnatingimustes, kuid võib kaasa aidata angerjate hukkumisele talvises hapnikupuuduses (A. Kangur et al. 2009 retsenseeritud). Kalade toidubaasi rikastamise eesmärgil venelaste poolt 1970ndatel Peipsisse toodud kirpvähk G. fasciatus on praegu litoraalis domineeriv liik; ta on välja tõrjunud kaks kohalikku kirpvähiliiki  - Gammarus lacustris ja Pallasea quadrispinosa, kuid tema mõju kalade toidubaasi rikastamisele on tühine (K. Kangur et al. 2009 esitatud). Kohamaimude toitumise 1950ndate ja 2007-2008. a. andmete võrdlemisel ilmnesid olulised nihked seoses muutustega suurjärvede ökosüsteemis ja toiduressursides kliima soojenemise, eutrofeerumise ja ülepüügi tagajärjel (Ginter et al. 2009 esitatud).

Projektis osalevad: Peeter Kangur (vastutav täitja), Kati Orru, Andu Kangur, Külli Kangur, Reet Laugaste, Tõnu Möls, Marina Haldna, Kätlin Blank, Olga Buhvestova, Kai Ginter

 

ETF grant 6580 Jõgede taime- ja vetikakoosluste lühiajalised muutused

Kestus: 01.01.2006- 31.12.2009

Väikest Emajõge uuriti kolme aasta jooksu (2003-2005). Vegetatsiooniperiood kestab mai keskelt kuni oktoobri keskpaigani. Taimede katvus saavutab maksimumi juuli lõpus või augusti algul. Kokku määrati 62 taksonit soontaimi, nendest oli 13 ohtramalt esindatud. Kollast vesikuppu (Nuphar lutea) leiti kõikidest uurimiskohtadest, ta esines 86% proovidest ning oli arvukas 43% kordadest. Konnaosi (Equisetum fluviatile) vastavad numbrid olid: 71% ja 24%, jõgitakjal (Sparganium erectum) olid: 57% ja 5% ning partheinal (Glyceria maxima) 38% ja 29%. Juhuslike liikide osakaal kõikides uurimiskohtades ületas kolmandiku määratud liikidest. Ruutude meetod tõi esile suured ruumilised ja ajalised muutused nii üldkatvuse kui ka liikide esinemise osas. Kõigis kolmes uuritud kohas esines ainult kaks konstantset (esines kõigil kolmel aastal) liiki, samal ajal oli juhuslike liikide (esinesid ainult ühel aastal) osakaal üle 50% määratud taksonite koguarvust.

Projektis osalevad: Sirje Vilbaste (vastutav täitja), Aive Kõrs, Kairi Käiro, Peeter Pall, Kai Piirsoo, Arvo Tuvikene, Malle Viik.