Temporal and spatial turnover of freshwater diatoms : Implications for bioassessment

Water quality in streams usually changes fast, and sensitive biological indicators are essential for monitoring these changes. Diatoms are widely used in biological stream quality assessments. However, there are temporal and spatial variations in diatom communities that may result in unreliable quality assessments. Under different kinds of environmental stressors, diatoms can produce deformed frustules. Heavy metals are among the most common causes of these teratological forms. In addition to eutrophication and organic pollution, diatoms could potentially be used for indicators of heavy metal enrichment. The aim here was to examine the interannual and intra-annual turnover of stream diatom communities. The focus of this study was on whether specific species traits and species local abundance and regional distribution affected temporal occurrence of diatom species. The study also included an examination of how stable diatom inferred stream classifications are in time and if pure spatial variation in diatoms should be considered when assessing stream water quality based on diatoms. The final aspect of the study was to determine which heavy metals, and to what extent, trigger the occurrence of deformations in diatom Achnanthidium minutissimum. Our results imply that abundant and widely distributed species with larger niches and the ability to attach to the substratum sustain persistent populations in varying environmental conditions typical for streams. The most persistent species are thus perhaps the most reliable species to be used as indicators of water quality. The stream classification based on diatoms resulted in temporally stable and statistically distinct community types. Thus, the results suggest that sampling of diatoms in every three years seems to be a reliable procedure to assess biological water quality. The investigation also revealed that study regions differ in their diatom species composition more than in their environmental features indicating that d
Veden laatu joissa vaihtelee jatkuvasti, ja herkät bioindikaattorit ovat tärkeitä näiden muutoksien havaitsemiseksi. Piileviä käytetään laajalti veden laadun biologisissa seurannoissa. Ajallinen ja paikallinen vaihtelu piileväyhteisöissä voi kuitenkin hankaloittaa veden laadun arviointia. Erilaiset ympäristötekijät voivat myös aiheuttaa epämuodostumia piilevien kuorissa. Raskasmetallit ovat yleisin syy näille epämuodostumille. Rehevöitymisen ja orgaanisen kuormituksen lisäksi piileviä olisi mahdollista käyttää indikaattoreina myös raskasmetallikuormitukselle. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää sekä vuosien sisäistä että vuosien välistä vaihtelua virtavesien piileväyhteisöissä. Tutkimuksessa tarkastellaan, vaikuttavatko tietyt piilevälajien ominaisuudet sekä lajien paikallinen runsaus ja alueellinen levinneisyys niiden esiintymiseen ajassa. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi miten vakaita piileviin perustuvat jokiluokittelut ovat ajassa, ja tulisiko myös alueellinen lajiston vaihtelu huomioida veden laadun arvioinneissa. Lopuksi määritettiin mitkä raskasmetallit ja missä määrin aiheuttavat epämuodostumia Achnanthidium minutissimum- lajille. Tulokset osoittavat, että runsaat ja laajalle levinneet lajit, joilla on lisäksi laaja ekologinen lokero ja kyky kiinnittyä alustaansa, ovat pysyvimpiä jokien kaltaisissa vaihtelevissa elinympäristöissä. Pysyvimmät lajit ovat mahdollisesti luotettavimpia veden laadun indikaattoreita. Myös jokien piileviin perustuva luokittelu pysyi vakaana vuosien välillä. Täten piilevien määritys kolmen vuoden välein näyttää olevan luotettava menetelmä veden laadun arvioimiseksi. Tutkimus paljasti myös, että tutkimusalueet eroavat piileväyhteisöiltään enemmän kuin ympäristötekijöiltään. Paikallisten ympäristötekijöiden lisäksi myös laaja-alaisemmat tekijät, kuten ilmasto, levinneisyys ja muut historialliset tekijtä, muokkaavat piileväyhteisöjä. Tulevaisuudessa piilevien alueellinen vaihtelu tulisi ottaa huomioon veden laadun arvioinneissa. Lisä