Michigan-järven jatkuva lämpeneminen lisää sen alttiutta aasialaiselle karpille osittain vähentämällä kvaagga-simpukan kykyä toimia ekologisena esteenä näitä ahneita leviä syöviä kaloja vastaan Michiganin yliopiston johtaman uuden tutkimuksen mukaan.
Aasialainen karppi ja biljoonat quagga-simpukat, jotka matottavat Michigan-järven pohjaa, kilpailisivat samasta ravinnosta – levistä ja muunlaisesta planktonista. Jotkut Suurten järvien tutkijat ovat esittäneet, että kynnenkokoiset nilviäiset voisivat auttaa estämään tulokaskalojen jalansijaa.
Ei kannata luottaa siihen, päättelevät uuden tietokonemallinnustutkimuksen tekijät. Jopa parhaassa tapauksessa simpukoiden kyky torjua aasialaista karppia olisi ajallisesti ja paikallisesti rajallinen, ja sekä ilmaston lämpeneminen että ravinnekuormitus voisivat heikentää simpukoiden mahdollista suojaavaa roolia, tutkijat totesivat.
Uutta tutkimusta johtivat U-M:n Cooperative Institute for Great Lakes Research -instituutin ja Kansallisen valtameri- ja ilmakehähallinnon Suurten järvien ympäristötutkimuslaboratorion (National Oceanic and Atmospheric Administration’s Great Lakes Environmental Research Laboratory, National Oceanic and Atmospheric Administration’s Great Lakes Environmental Research Laboratorio)-yksikön tutkijat. Siinä keskitytään kahteen aasialaiseen karppilajiin, isopää- ja hopeakarppiin, jotka ovat suurimpia huolenaiheita Suurten järvien kannalta.
Uusi artikkeli perustuu saman ryhmän viime vuonna Freshwater Biology -lehdessä julkaisemaan artikkeliin, jossa todettiin, että isopää- ja hopeakarppi löytäisivät riittävästi ravintoa Michigan-järvestä ja että niillä on suuri vaara vakiintua sinne.
Peter Alsip
”Uusi tutkimuksemme osoittaa, että jo vakiintuneen ravintokilpailijan – simpukoiden – läsnäolo on rajallinen este isopää- ja hopeakarppien invaasiolle, ja että ilmaston lämpeneminen ja ravinteiden rikastuminen voivat entisestään vähentää simpukoiden kykyä vaikuttaa aasialaisen karpin elinympäristöihin”, sanoi tutkimuksen johtava kirjoittaja Peter Alsip Suurten järvien tutkimuslaitoksesta (Cooperative Institute for Great Lakes).
Alsip, joka oli myös viime vuonna julkaistun Freshwater Biology -julkaisun ensimmäinen kirjoittaja, teki aasialaisia karppeja koskevan tutkimuksen maisterintutkielmaansa varten U-M:n School for Environment and Sustainability -yliopistossa.
Uudessa tutkimuksessa tarkastellaan, miten kolme tekijää – ilmastonmuutos, ravinteiden hallinta sekä seepra- ja quagga-simpukoiden tulo – ovat vaikuttaneet Michigan-järven haavoittuvuuteen isopää- ja hopeakarpeille, jotka tällä hetkellä asustavat viereisillä valuma-alueilla, mutta eivät itse järvessä.
Neljä karttaa osoittavat, miten ravinteiden fosforipitoisuudet ja kvaagga-simpukoiden läsnäolo tai puuttuminen Michigan-järvessä vaikuttavat isopää- ja hopeakarppien vuotuiseen painonmuutokseen. Kartoissa verrataan järven olosuhteita 1970- ja 1980-luvuilla – jolloin quagga-simpukat eivät vielä olleet vakiintuneet ja ennen kuin ryhdyttiin toimiin ravinteiden fosforipitoisuuksien vähentämiseksi, jolloin ne olivat paljon korkeammat kuin nykyisin – vuoden 2010 olosuhteisiin. Kuvan luotto: Peter Alsip. Alsip et al. julkaisussa Biological Invasions, heinäkuu 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
Ryhmän tekemät simulaatiot historiallisista olosuhteista osoittivat, että Michigan-järvi olisi ollut aasialaiselle karpille vieraanvaraisempi 1970- ja 1980-luvuilla, jolloin ravinnefosforin tasot olivat paljon korkeammat ja seepra- ja quagga-simpukat eivät olleet vielä asettuneet. Simulaatiot osoittavat, että isokärkikarppi olisi kasvanut 1980-luvulla noin kahdesta viiteen kertaa nopeammin kuin nykyisissä olosuhteissa, ja korkeammat fosforipitoisuudet vaikuttivat asiaan enemmän kuin simpukoiden puuttuminen.
Kun tutkijat simuloivat tulevina vuosikymmeninä odotettavissa olevaa ilmaston lämpenemistä, aasialaisen karpin elinympäristö parani kahdella olennaisella tavalla.
Kalat söivät aktiivisemmin lämpimämmässä vedessä keväällä, ja vuotuinen kesän ”kerrostumisjakso” – jolloin järvivedet jakautuvat kolmeen eri kerrokseen lämpötila- ja tiheyserojen vuoksi – alkoi aikaisemmin ja kesti pidempään, mikä rajoitti aikaa, jonka ylhäältä ruokailevat aasialaiset karpit ja alhaalla elävät simpukat kilpailivat ravinnosta vesipatsaan ylemmissä osissa.
Suurten järvien pintalämpötilat lämpenevät jo nyt nopeammin kuin maapallon keskilämpötilan nousu, ja Michigan-järven pintavedet lämpenevät noin puoli celsiusastetta vuosikymmenessä. Suurten järvien talvijääpeitteen kesto ja laajuus on myös vähenemässä, ja ilmastomallien mukaan kesän kerrostumisjakso Michigan-järvessä ja muissa pohjoisen lauhkean alueen järvissä pitenee ja alkaa aikaisemmin tulevina vuosina.
Vaikaisempi kerrostuminen hyödyttäisi aasialaisia karppeja, koska se estäisi simpukoiden pääsyn ravinnon ääreen pintavesissä, ja avaisi myös kaloille aiemmin epäsopivaa avomerenpuoleista elinympäristöä aikaisemmin vuoden aikana, uuden mallinnustutkimuksen mukaan. U-M:n johtaman työryhmän simuloinneissa lämpimät vuodet noin kaksinkertaistivat isokarpeille keväällä tarjolla olevan sopivan elinympäristön määrän ja lisäsivät hopeakarpeille sopivan keväisen elinympäristön määrää lähes kolmanneksella.
Yksi tärkeimmistä havainnoistamme on se, että kevät on vuodenaika, johon vaikutukset kohdistuvat eniten, ja silloin suurimmalla osalla Michigan-järven kalalajeista on planktonia syövät toukkavaiheensa
”Yksi tärkeimmistä havainnoistamme on se, että kevät on vuodenaika, johon vaikutukset kohdistuvat eniten, ja silloin suurimmalla osalla Michigan-järven kalalajeista on planktonia syövät toukkavaiheensa”, sanoi tutkimuksen toinen tekijä Hongyan Zhang, joka on Ann Arborissa sijaitsevan Eurekan akvaattisen tutkimuslaitoksen (Eureka Aquatic Research) akvaattisen ekologian tutkija.
”Näin ollen ilmastomuutokset ja ravinnetasot, jotka suosivat aasialaisen karpin asettumista alueelle, voivat myös lisätä aasialaisen karpin kielteisiä vaikutuksia muihin kalalajeihin”, hän sanoi. Zhang, entinen U-M:n School for Environment and Sustainability ja Cooperative Institute for Great Lakes Research -instituutin työntekijä, oli Alsipin opinnäytetyön ohjaaja.
Fosforitasot osoittautuivat vaikuttavimmaksi kolmesta tekijästä, joita analysoitiin uudessa tutkimuksessa aasialaisen karpin elinympäristön soveltuvuudesta Michigan-järvellä. Tutkimuksen ”High P” -skenaariot johtivat aasialaisen karpin pisimpiin kasvukausiin, suurimpaan määrään sopivaa elinympäristöä ja suurimpiin kalojen loppupainoihin.
Korkea fosforipitoisuus -skenaariot perustuvat Michigan-järven fosforikuormitukseen 1970- ja 1980-luvuilla, jolloin alettiin pyrkiä alentamaan leviä edistävän ravinteen pitoisuuksia Suurilla järvillä. Sen jälkeen sivujokien kautta Michigan-järveen tulevan fosforin määrä on vähentynyt jyrkästi ja pysynyt tasaisena 1990-luvulta lähtien.
Mutta aiemmat tutkimukset viittaavat siihen, että kaupunkien ja maatalouden laajenemisen ja ilmastonmuutoksen aiheuttamat muutokset maankäytössä ja jokien hydrologiassa voivat lisätä Michigan-järven fosforipitoisuuksia tulevina vuosikymmeninä. Suurten järvien alueella esiintyy jo nyt useammin voimakkaita keväisiä sadekuuroja, jotka voivat huuhtoa fosforia maan pinnoilta puroihin ja jokiin.
Kussakin kartassa esitetään simuloidut muutokset isokarpin kasvupäivien määrässä Michigan-järvessä, kun verrataan kahta eri ilmastoa. Vasemmalla olevassa kartassa verrataan lämmintä vuotta (1998, jolloin veden lämpötila oli ilmastomallien mukaan vuosina 2030-2090 odotettavissa olevien arvojen vaihteluvälillä) viileään vuoteen (simuloinneissa käytettiin vuotta 1997, jolloin talvi-kevätjakso oli keskimääräistä kylmempi). Keskimmäisessä kartassa simuloitua lämmintä vuotta verrataan Michigan-järven nykyisiin olosuhteisiin (tässä tutkimuksessa vuosi 2010 edustaa nykyisiä olosuhteita). Oikeanpuoleisessa kartassa verrataan nykyisiä olosuhteita viileään vuoteen. Kuvan luotto: Peter Alsip. From Alsip et al. in Biological Invasions, July 2020,
https://doi.org/10.1007/s10530-020-02296-4.
Mahdolliset Michigan-järven fosforipitoisuuksien tulevat nousut ”loisivat vain entistä vieraanvaraisemman ympäristön” aasialaiselle karpille, todetaan uudessa tutkimuksessa.
”Mielenkiintoisin näkökohta tässä tutkimuksessa on mielestäni se, että tarkastelemistamme kolmesta stressitekijästä Suurten järvien vedenlaatusopimuksen edellyttämä ravinteiden vähentäminen järvessä on alentanut eniten elinympäristön soveltuvuutta invaasioille, jotka ovat isopää- ja hopeakarppeja”, sanoi tutkimuksen toinen kirjoittaja Ed Rutherford, NOAA:n Suurten järvien ympäristötutkimuslaboratoriossa työskentelevä tutkimuskalastusbiologi.
Aasialaisen karpin vaikutus jo vallattuihin ekosysteemeihin sekä invaasiorintaman läheisyys Michigan-järveen ovat lisänneet huolta mahdollisesta invaasiosta Suuriin järviin Chicagon alueen vesiväyläjärjestelmän (Chicago Area Waterway System) kautta, joka on Illinois-joen ja Michigan-järven välinen keinotekoinen yhteys. Suuri huolenaihe on, että aasialaiset karpit saattavat syrjäyttää planktonia syövät Suurten järvien kalat – joihin kuuluvat useimpien kalalajien toukkavaiheet – ja tuhota alueen 7 miljardin dollarin arvoisen kalastusteollisuuden.
Viime vuonna Yhdysvaltain armeijan insinöörijoukot lähettivät kongressille suunnitelman, jonka mukaan karppeja vastaan on tarkoitus asentaa suojajärjestelmä Brandon Roadin sulkuputkeen ja patoon Jolietin lähellä Illinoisin osavaltiossa, joka sijaitsee noin 40 kilometrin päässä Michiganjärvestä. Alueen kahdeksan Yhdysvaltain kuvernööriä ja kaksi Kanadan pääministeriä kannattivat suunnitelmaa. Yli 800 miljoonaa dollaria maksava hanke odottaa kuitenkin vielä kongressin hyväksyntää.
Biological Invasions -julkaisun muut kirjoittajat ovat Mark Rowe ja Doran Mason NOAA:n Suurten järvien ympäristötutkimuslaboratoriosta (Great Lakes Environmental Research Laboratory), Catherine Riseng U-M:n ympäristö- ja kestävyyskoulusta (U-M School for Environment and Sustainability) ja Zhenming Su kalantutkimuslaitoksesta (Institute for Fisheries Research), joka on Michiganin luonnonvarojen ministeriön ja Michiganin yliopiston yhteistyöelin.
Tutkimus rahoitettiin Michigan Sea Grant Graduate Research Fellowship -apurahalla, ja Institute for Fisheries Research tarjosi vastaavat varat. Lisätukea antoivat Michigan Sea Grant, Institute for Fisheries Research, Cooperative Institute for Great Lakes Research ja NOAA:n Great Lakes Environmental Research Laboratory.