Hoppa till huvudinnehåll

En följetong genom historien


Cyanobakterier i Östersjön

Carolina Funkey, Johanna Stadmark & Daniel Conley, Lunds universitet. Publicerad: 2016-01-27

Varma somrar är blomningar av cyanobakterier ett återkommande obehag i Östersjön. Nyligen har man funnit att dessa blomningar inte är någon ny företeelse utan att de förekom i Östersjön redan för 7000 år sedan. Genom att undersöka om cyanobakterier fanns i Östersjön för flera tusen år sedan kan vi bättre förstå hur systemet förändrats genom tiderna. Vi kan också göra uppskattningar av hur det kommer att bli i framtiden och hur vi bör förvalta Östersjön på bästa sätt. Går det att minska antalet blomningar eller är de naturliga inslag i Östersjön som vi får leva med?

Den kolonibildande cyanobakterien Cyanodictyon sp. som tillhör gruppen Chroococcales. Foto: Helena Höglande
Människans aktiviteter i Östersjöns avrinningsområde har orsakat övergödning och lett till dramatiska förändringar under de senaste decennierna. Förändringarna visar sig genom ökad syrebrist vid bottnarna, minskade fiskpopulationer och vitt utbredda algblomningar, en del med cyanobakterier. Blomningar av cyanobakterier är särskilt problematiska eftersom de gynnas av övergödning och dessutom kan förstärka övergödningen genom att bidra med ytterligare näring i havet. En del forskare hävdar att vi kan minska mängden cyanobakterier, medan andra menar att de alltid har funnits i Östersjön och därför är ett naturligt inslag.

Lagrad information

Som tur är har naturen ett sätt att spara information om tidigare förhållanden i vattnet, i bottnens sediment. Sedimentkärnor som hämtats från Gotlandsdjupet användes i en studie för att få fram kemiska data och även information om vilka arter som har funnits i Östersjön och vilka förändringar som har skett ända sedan Östersjön bildades. Genom vetenskapligt detektivarbete har vi kommit fram till att blomningar av cyanobakterier förekom så tidigt som för 7000 år sedan. Däremot har koncentrationen av cyanobakterier förändrats mycket under tidernas lopp och det är bara under tre perioder som det funnits mycket cyanobakterier. Intressant nog ser vi vid dessa tillfällen ett samband med flera kemiska parametrar. Det är ämnen som visar att det under dessa perioder förekommit syrebrist, kvävefixering och att det också funnits gott om växtplankton. Låt oss ta en närmare titt på dessa tre perioder och försöka bena ut vad som kan ha varit orsaken till blomningarna av cyanobakterier.

Skifte som gav skiktning

Den första perioden då koncentrationen av cyanobakterier var hög samtidigt som det var syrebrist inträffade för 7000-4000 år sedan. Vi vet att denna period kommer precis efter tiden då havsvattnet höjdes så mycket över nivån i Ancylussjön att det bröt igenom de danska sunden och omvandlade den söta sjön till det bräckta Littorinahavet. Detta inflöde av saltvatten förstärkte skiktningen av vattnet i Littorinahavet och antas vara den huvudsakliga orsaken till syrebristen i djupvattnet under denna period. Det är troligt att utbredd syrebrist i bottenvattnet ledde till att sedimentbunden fosfor släpptes ut i vattnet och att den låga kväve/fosfor-kvoten skapade en ideal miljö för cyanobakterierna att tillväxa i. Till skillnad från de flesta alger som behöver höga koncentrationer av både kväve och fosfor behöver de kvävefixerande cyanobakterierna bara gott om fosfor i vattnet för att växa till. De omvandlar luftens kvävgas till det ammoniumkväve som de behöver. Kvävefixerande cyanobakterier kan alltså blomstra i Östersjön under förhållanden då andra alger är begränsade av mängden kväve. Blomningar av cyanobakterier uppstår därför vanligtvis då kväve/ fosfor-kvoten är låg.

Varm period under medeltiden

Den andra perioden av syrebrist och hög produktion av alger och cyanobakterier inföll mellan år 610 och 1310 e Kr, en period under medeltiden då den nordatlantiska regionen hade ett varmare klimat. Två viktiga faktorer kan ha bidragit till syrebristen under den här tiden. För det första var den Nordatlantiska oscillationen (NAO) i en positiv fas. Då är vintrarna varma, vilket kan förstärka temperaturskiktningen i vattnet, och på så sätt leda till minskad mängd syrgas vid botten, vilket i sin tur stimulerar frisläppandet av fosfor från sedimenten. En annan bidragande faktor kan ha varit att antalet människor i Östersjöns avrinningsområde nästan fördubblades under en 300-årsperiod. Den här befolkningsökningen innebar förändringar i markanvändning och ökad avrinning av näringsämnen från land. Dessa två faktorer kan ha lett till att det blev syrebrist och blomningar av cyanobakterier. Efter den varmare perioden kom under slutet av medeltiden den så kallade Lilla istiden, en period med NAO i negativ fas. Nu sjönk istället temperaturen och glaciärerna på norra hemisfären bredde ut sig. Till skillnad från en positiv NAO-fas, leder en negativ NAO-fas till fler stormar. Under stormarna blandas vattnet och bottenvattnet blir syresatt. Dessutom drabbades Europa under 1300-talet av både hungersnöd och pest. Uppskattningsvis dog ungefär 70 procent av befolkningen under den här perioden vilket bör ha lett till mindre intensiv markanvändning och därmed mindre avrinning av näringsämnen till Östersjön. Det var troligen dessa förändringar som ledde till att Östersjön fick bättre syreförhållanden igen, med mindre mängd näringsämnen att göda bakterierna och som följd även lägre koncentration av cyanobakterier.

Variationer i Östersjöns havsmiljö genom tiderna, utifrån data från norra Gotlandsdjupet. De grå fälten visar perioder med syrebrist, som visar sig genom laminerade sediment. På x-axlarna visas Mo/Al-kvot (%/%), ju högre värde desto mer syrebrist, Total %

Med välståndet kom syrebrist

Den tredje perioden med hög produktivitet
som vi kan se i sedimentkärnorna
sträcker sig från 1950 fram till idag. Syrebristen
har under denna period blivit väl
studerad och tillskrivs den ökade mängden
näringsämnen från jordbruk, stadsutbyggnad
och klimatförändringar. Det har visats
att fosfortillförseln från land till Östersjön
ökade cirka 4,5 gånger under perioden
1850 till 1980. På våren är det därför gott
om näringsämnen för algblomningen. Det
är troligt att en pågående klimatförändring
bidrar till en starkare skiktning av vattnet
och en högre ytvattentemperatur. Dessa
förhållanden gör att mindre syrgas kan
lösa sig i vattnet samtidigt som det blir en
ökad nedbrytning av organiskt material,
vilket i sin tur leder till syrebrist vid botten.
Som redan nämnts så kan syrefria bottnar
släppa ut fosfor i vattnet.

Ett känsligt hav

Cyanobakterierna bidrar till ökad övergödning
genom att förse havet med ytterligare
kväve och på så sätt bidra till att mer
organiskt material kommer ner i bottenvattnet
från ytvattnet. Detta ökar förbrukningen
av syrgas och leder till frisläppande
av fosfor. Dessutom är en del cyanobakterier
giftiga vilket medför problem för såväl
friluftslivet som fisket.

Sammanfattningsvis kan vi säga att
blomningar av cyanobakterier inte bara
har skett under de senaste 60 åren i Östersjön,
utan i stor omfattning även under
två tidigare perioder i Östersjöns historia.
Östersjöns utformning, med djuphålor
och yt- och bottenvatten med olika salthalt,
gör detta hav känsligt för förändringar,
oavsett om de beror på klimatförändringar
eller mänsklig påverkan i form
av utsläpp av näringsämnen. Det vi kan
göra för att minska och på sikt förhindra
blomningar av cyanobakterier i Östersjön
är att begränsa tillförseln av näringsämnen
dit.

Läs mer:

Funkey C. P, Conley D. J, et al. Hypoxia Sustains Cyanobacteria Blooms in the Baltic Sea. Environmental Science and Technology, 2014, 48, 2598- 2602.

Havsutsikt 1/2004. Littorinahavet – en salt historia. Thomas Andr.n, Stockholms universitet.


FAKTA: Östersjöns olika faser

lkjlksdjflkjsdflkjdflökjsdÖstersjön är ett ungt hav, men dess historia är brokig och dess miljö har genomgått dramatiska förändringar. Det började med den Baltiska issjön, som till stor del bestod av sött smältvatten från den senaste inlandsisen. Denna uppdämda issjö, dränerad av Öresund, existerade för ungefär 15 000 – 11 600 år sedan. När den avsmältande iskanten nått så långt norrut som till Billingens nordspets kunde inte isen hålla emot det uppdämda vattnet och på 1–2 år forsade 7800 km3 vatten ut i Atlanten. Vattenytan sjönk med 25 meter, ner till världshavens nivå och Yoldiahavet uppstod. Saltvatten kunde tränga in i låglandsområdet Hjälmaren-Mälaren och gjorde vattnet bräckt. När isen smälte steg landet snabbt och
1000 år senare grundades sunden väster om Vänern upp och förbindelsen till havet upphörde gradvis. Den tidigare havsviken blev återigen en sötvattenssjö, Ancylussjön. Då landhöjningen var kraftigare i norr än i söder ”tippade” vattnet över mot söder och fann sitt nya utlopp genom Stora Bält som snabbt eroderades ner till havets nivå.

Syrebrist i Littorinahavet

Havsytan höjde sig mer än land och när de danska sunden blev djupare kunde saltvatten börja tränga in och Littorinahavet inleddes, för ungefär 10 000 år sedan. Vid det här laget hade den skandinaviska inlandsisen smält bort. Det var dock inte förrän Öresund öppnades 1000–1500 år senare som salthalten steg märkbart. Havet blev saltare än idag och mellan 8000 och 4000 år sedan var det också varmare, både på land och i havet. Typiskt för Littorinaperioden är så kallade laminerade (svart-randiga) sediment, till följd av syrebrist.

Döda bottnar har alltså funnits tidigare i Östersjöns historia. I Littorinasedimenten har man också hittat tecken på omfattande blomningar av cyanobakterier. När alla inlandsisar hade smält stabiliserades världshavets nivå, samtidigt som landhöjningen fortgick. Öresund och Stora och Lilla Bält grundades upp och mängden inströmmande saltvatten minskade. För 3000 år sedan bildades det brackvattenhav vi känner idag, Östersjön. Det senaste stadiet kallas ibland för Myahavet, efter den nordamerikanska sandmusslan Mya arenaria, som följde med över Atlanten på vikingaskepp för drygt 1000 år sedan och blev vanlig i våra vatten.