See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9102
ETF9102 (ETF9102) "Võrtsjärve toiduahelate, süsinikuringe ja kliimamõju modelleerimine (1.01.2012−31.12.2015)", Tiina Nõges, Eesti Maaülikool, Põllumajandus- ja keskkonnainstituut.
ETF9102
Võrtsjärve toiduahelate, süsinikuringe ja kliimamõju modelleerimine
Modelling of Lake Võrtsjärv food webs, carbon cycle and impacts of the climate
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.4. Ökoloogia, biosüstemaatika ja -füsioloogiaB260 Hüdrobioloogia, mere-bioloogia, veeökoloogia, limnoloogia 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt100,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.201212 000,00 EUR
01.01.2013−31.12.201312 000,00 EUR
01.01.2014−31.12.201412 000,00 EUR
01.01.2015−31.12.201512 000,00 EUR
48 000,00 EUR

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 andmestkele 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.
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.
Koostati funktsionaalsete rühmade (bakter-, füto-, protozoo- ja metazooplankton, bentos, suurtaimed, lepis- ja röövkalad) süsiniku ainevahetusel põhinev Võrtsjärve ökosüsteemi kontseptuaalne mudel. Stabiilsete isootopide uuring näitas, et nii bentilise kui ka pelaagilise toiduahela vahendusel jõuab metaanisüsinik Võrtsjärve lõunaosas kaladeni. Süsinikuringe dünaamilise mudeli aluseks olevates bilansiarvutustes võeti arvesse erinevad hüdroloogilised ja biokeemilised protsessid, mis määravad lahustunud anorgaanilise ja orgaanilise (DOC) ning partikulaarse orgaanilise süsiniku vabanemise või akumuleerumise. Võrtsjärve süsinikuringet mõjutavad tugevasti kliimast sõltuvad aastaajalised ja aastatevahelised muutused järve veetasemes. Sesoonselt toob kõrgem veetase kaasa allohtoonse DOC osakaalu suurenemise ja ökosüsteemi muutumise heterotroofsemaks; veetemperatuuri tõusuga suureneb autohtoonse DOC osakaal ning ökosüsteem muutub autotroofsemaks. DOC δ13C-väärtuste alusel oli allohtoonse DOC keskmine osakaal Võrtsjärves vegetatsiooniperioodil (mai-september) 68% ning oktoobrist aprillini 81%. Allohtoonse DOC suur osakaal viitab autohtoonse DOC intensiivsele kasutamisele järve ökosüsteemis. Tuginedes Võrtsjärve süsinikubilansile, järve metabolismi pidevmõõtmistele ja C isotoopanalüüsile hindasime, kuidas madal aluseline järv mõjutab valgla karbonaatide porsumisproduktide voogu ja seeläbi üht olulist, ehkki ajutiseks peetavat CO2 geoloogilist neeldu. Näitasime, et ehkki enamus valglast lähtuvast vesinikkarbonaadi voost voolab muutusteta järvest läbi, pärinevad settiv kaltsiit ja suur osa orgaanilise ainena settivast süsinikust selles järves siiski valglast ja mitte järve atmosfäärsest gaasivahetusest. Vaid intensiivse fotosünteesi perioodidel langeb CO2 küllastus sedavõrd, et teda võetakse atmosfäärist lisaks. Grandi toel valmis 25 artiklit ning kaitsti 2 magistri- ja 3 doktorikraadi. Lisaks oli grandiga seotud veel 2 doktoranti, kelle doktoritööd valmivad peale grandi lõppemist.