Hoppa till huvudinnehåll


Klimatförändringar kan leda till mindre fisk i havet

Havet 2015/2016. Agneta Andersson & Johan Wikner, Umeå universitet. Publicerad: 2016-11-10

Ökad nederbörd i framtiden kan ge en lägre växtplanktonproduktion i norra Östersjön, med minskad produktion av fisk och skaldjur som följd. Samtidigt kan en högre temperatur och tillförsel av älvburna kolföreningar öka risken för syrefattigt bottenvatten. Det visar studier som omfattar såväl klimatmodeller som fältstudier, experiment och tidsserieanalyser.

Östersjöns ekosystem har under ganska lång tid utsatts för övergödning, överfiske, miljögifter och främmande arter. Nu påverkas Östersjön också av ett förändrat klimat, som i många fall kommer att interagera med dessa miljöhot. Genom att använda resultat från klimatmodelleringar, utföra fältstudier och experiment samt analysera tidsserier av miljöövervakningsdata försöker forskningsprogrammet Ecochange komma fram till vilka effekter på ekosystemet som klimatförändringarna kommer att få i Östersjön.

Väntade klimatförändringar

Klimatmodeller för norra Skandinavien förutspår att temperaturen kommer att öka med omkring 4 grader och nederbörden med omkring 30 procent om 100 år. Frågan är vilken betydelse förändringarna av dessa viktiga miljöfaktorer har för havets organismer och processer? Temperatur är en viktig grundläggande miljöfaktor som bland annat påverkar organismers reproduktion, andning av syre och omsättning av näringsämnen. Nederbörd kan späda ut havsvattnet och sänka salthalten. Det kan också öka älvtillrinning av gödande ämnen som kväve och fosfor.

Ett tidigare förbisett ämne som tillförs med älvvattnet är kolföreningar. Dess bruna färg kan påverka ljusklimatet genom att absorbera ljus och sänka ljusnivån för fotosyntetiska organismer. Samtidigt kan det utgöra föda för bakterier som konkurrerar med de fotosyntetiska organismerna om näringsämnena. De framtida klimatrelaterade förändringarna kommer sannolikt att vara så stora att havsmiljöförvaltningen måste anpassas för att bibehålla ett hållbart ekosystem och tillgodose de olika behov av havet som samhället har.

Effekter av klimatrelaterade faktorer

Grafen till vänster visar relationen mellan klorofyll per växtplanktonbiomassa och humusämnen i Råne-estauriet, norra Bottenviken. Data baseras på ytvattenmätningar vid 19 stationer under perioden maj–augusti 2013. Grafen till höger visar effekt av temperatur på planktonrespirationen. Fältdata från Bottniska viken.

Ökad älvtillrinning ger mindre föda

Både fältstudier och experimentella studier har visat att ökad älvtillrinning har negativ påverkan på växtplanktonproduktionen i norra Östersjön. Resultatet är förvånande då ökad älvtillrinning också innebär ökad tillförsel av gödande ämnen, vilket istället borde öka produktionen i havet. Orsaken är att också höga halter älvburnakolföreningar tillförs med älvvattnet. De brunfärgade kolföreningarna sänker ljusnivån i vattenmassan och minskar växtplanktonens fotosyntes. För att klara av att växa i det relativt låga ljuset, producerar växtplanktonen mer ljusfångande pigment, klorofyll a, än om de lever i goda ljusförhållanden. I överensstämmelse med det finns det ett visst positivt samband mellan klorofyllinnehållet i växtplanktonbiomassan och mängden humusämnen i vattenmassan. Denna ökning av cellernas klorofyllinnehåll tycks dock inte helt kunna kompensera för minskat ljus eftersom växtplanktonproduktionen överlag minskar vid hög humushalt.

Även om biotillgängligheten hos de älvburna kolföreningarna inte är hög, bidrar de till bakteriernas produktion, framförallt i de norra delarna av Östersjön. Där är bakterieproduktionen och växtplanktonproduktionen ungefär lika stora, medan växtplanktonproduktionen i södra Östersjön är omkring tio gånger högre än bakterieproduktionen. Bakterieproduktionen som drivs av de älvburna kolföreningarna skapar också en högre konkurrens om fosfor och kväve, vilket är ytterligare en hämmande faktor för växtplanktonens tillväxt, förutom det som minskad ljusnivå orsakar. Den negativa effekten av älvburna kolföreningar för växtplanktonproduktionen är alltså dubbel i sin natur.

I överensstämmelse med scenariot ovan har det mest älvpåverkade havsområdet i Östersjön, Bottenviken, visat sig vara ett ekosystem med mycket låg växtplanktonproduktion, jämfört med produktionen i Egentliga Östersjön. En klimatinducerad ökning i älvvattentillrinning kan ha stor inverkan på havsekosystemets funktion, bland annat kan det ge stora skillnader i hur mycket fisk och skaldjur som produceras.

Färre bottenlevande djur

Ett exempel på att högre organismer kan påverkas negativt av ökad älvtillrinning kan ges från åren kring millennieskiftet, som var en ovanligt nederbördsrik period i norra Sverige. Det orsakade omkring 70 procent ökad älvtillrinning till Bottniska viken, vilket i sin tur fick mycket stora konsekvenser i ekosystemet. Växtplanktonproduktionen minskade kraftigt medan bakterieproduktionen var oförändrad. Statistiska analyser indikerar att det var de älvburna kolföreningarna som orsakade dessa förändringar enligt förklaringen ovan.

Under samma period minskade förekomsten av det bottenlevande djuret vitmärla, Monoporeia affinis, kraftigt i hela Bottniska viken. Vitmärlan livnär sig på sedimenterade växtplankton, och eftersom växtplanktonproduktionen minskade under perioden är det den troliga förklaringen till att vitmärlorna minskade. Regressionsanalys av data från 1994 till 2006 visade att mer än 80 procent av förekomsten av vitmärlor kunde förklaras av variationer i växtplanktonproduktionen (r2=0,82). Det i sin tur gav möjlighet för havsborstmasken Marenzelleria spp. att invadera ekosystemet. Ökad älvtillrinning har alltså potential att orsaka förändringar i havsmiljön på stora rumsliga skalor och över lång tid.

Den nederbördsrika perioden kring millennieskiftet har nu åter ersatts av mer normala nederbördsmängder och växtplanktonproduktionen har ökat. Dock tycks vitmärlan återhämta sig mycket långsamt, vilket kan förklaras av naturlig långsam återväxt samt att Marenzelleria i viss mån konkurrerar om födoresurserna.

Effekter av ökad älvtillrinning

Älvtillrinning, växtplanktonproduktion, bakterieproduktion och abundans av vitmärla (data transformerade -1 år) under perioden 1994-2006 i Öre-estuariet, norra Bottenhavet. Åren kring millennieskiftet var ovanligt nederbördsrika i norra Sverige. Älvtillrinning till Bottniska viken ökade med omkring 70 procent, vilket fick konsekvenser i ekosystemet. Växtplanktonproduktionen minskade medan bakterieproduktionen var oförändrad.

Ökad temperatur kan ge syrebrist

Ökande temperatur såväl som nederbörd riskerar också att leda till minskade syrehalter, eller till och med syrebrist. Det beror delvis på en direkt negativ effekt av ökad temperatur på syrets löslighet i vattnet. Men det kan också bero på att ökad temperatur och ökad införsel av löst organiskt material ökar syrekonsumtionen som mikroorganismer och djur utför när de konsumerar föda. Framförallt mikroorganismer, som bakterier och encelliga djur, ökar sin syrekonsumtion tydligt när temperaturen ökar. Studier av syrekonsumtionens känslighet visar att den ökar två gånger om temperaturen ökar med 3 grader. Vinterntid är temperatureffekten ännu kraftigare. Ökar konsumtionen av syre riskerar därför både kust- och utsjöområden att utsättas för syrebrist.

Forskningen har visat att även kolföreningar från älvarna kan öka respirationen vid ökad nederbörd och därmed ökad älvtillrinning. En dubblering av halten av kolföreningar gör att syrekonsumtionen ökar med ungefär 50 procent. Om en extra källa av kol tillförs via ökad tillrinning av älvburna kolföreningar samtidigt med temperaturökningen kommer syrekonsumtionen bli ännu kraftigare. Effekten av temperatur och nederbörd på syreförbrukningen förstärker med andra ord varandra.

Både den ökade temperaturen och tillförseln av kolföreningar via älvarna kommer således att öka syrekonsumtionen och därmed risken för syrebrist i främst kustzonen, och i värsta fall orsaka helt syrefria bottnar. Även via denna effekt av klimatförändringarna skulle en minskning av fisk och skaldjur ske, som i sin tur är en viktig föda för såväl säl, havsörn som oss människor. I södra Östersjön kommer sannolikt blomningarna av cyanobakterier också att bli än vanligare, då de gynnas av den fosfor som släpps loss från syrefria bottnar. Det som kan motverka detta scenario i någon mån är en lägre produktion av kolföreningar i havet, på grund av att produktionen av växtplankton och större strandnära alger förväntas minska vid högre älvtillförsel. Hur samspelet mellan dessa faktorer i praktiken blir flera årtionden framöver kan vi inte helt säkert veta. Det är något våra barn och barnbarn en dag får reda på, och samtidigt får leva med.

 

Ökad älvtillrinning innebär inte bara ökad tillförsel av gödande ämnen till havet, det ger också högre halter av älvburna kolföreningar. De brunfärgade kolföreningarna sänker ljusnivån i vattenmassan och minskar växtplanktonens fotosyntes. Foto: Alexander Erdbeer/Shutterstock

Nedan listas lästips och referenser i urvalAndersson A, Meier HEM, Ripzsam M, Rowe OF, Wikner J, Haglund P, Eilola K, Legrand C, Figueroa D, Paczkowska J, Lindehoff E, Tysklind M, Elmgren R. 2015. Projected future climate change and Baltic Sea ecosystem management. Ambio 44: 345-356.,Eriksson-Wiklund A-K, Andersson A. 2014. Benthic competition and population dynamics of Monoporeia affinis and Marenzelleria sp. in the northern Baltic Sea. Estuarine Coastal and Shelf Science 144: 46-53.,Figueroa, D., Rowe, O.F., Paczkowska, J., Legrand, C., Andersson, A. 2016. Allochthonous Carbon—a Major Driver of Bacterioplankton Production in the Subarctic Northern Baltic Sea. Microbial Ecology 71:789-801. doi: 10.1007/s00248 015 0714 4.,Nydahl, A., Panigrahi S. and J. Wikner. 2013. Increased microbial activity in a warmer and wetter climate enhance the risk of coastal hypoxia. FEMS Microbiology Ecology. 85 (2): 338–347. doi:10.1111/1574-6941.12123,Sandberg, J., A. Andersson, S. Johansson, and J. Wikner. 2004. Pelagic food web and carbon budget in the northern Baltic Sea: potential importance of terrigenous carbon. Mar. Ecol.-Prog. Ser. 268: 13-29.,Wikner J, Andersson A. 2012. Increased freshwater discharge shifts the carbon balance in the coastal zone. Global Change Biology 18: 2509-2519. doi: 10.1111/j.1365-2486.2012.02718.x.