Hoppa till huvudinnehåll


Kustekosystem förändras i takt med övergödningen

Havet 2015/2016. Jens Olsson, Anna Gårdmark & Lena Bergström, SLU. Publicerad: 2016-12-06

Förekomsten av viktiga artgrupper i Östersjöns kustekosystem har förändrats signifikant de senaste tjugo åren. Tydligast syns förändringarna bland djurplankton, bottendjur och sälar. Ekosystemens utveckling har påverkats av såväl graden av övergödning som ändrat fisketryck och klimat. Starkast är kopplingen till förändrad grad av övergödning. Samtidigt visar undersökningar att Östersjöländernas miljöövervakning av kustekosystemen behöver utökas och samordnas om den ekosystemansats som internationella direktiv och överenskommelser föreskriver ska bli verklighet.

Trots att våra kusters ekosystem är utsatta för mänsklig påverkan genom exempelvis klimatförändringar, övergödning och fiske, finns få försök att ge en helhetsbild av kustekosystemens tillstånd. Därför har forskare från flertalet länder runt Östersjön samlat in och analyserat en stor mängd miljöövervakningsdata från en tjugoårsperiod från havsområdets kuster. Syftet var att undersöka om det fanns liknande förändringar i ekosystemens utveckling och vad dessa kan bero på.

Resultaten antyder en likartad och riktad förändring av majoriteten av Östersjöns kustekosystem, och en koppling mellan systemens utveckling och graden av övergödning i Östersjön. Med en riktad förändring menas att tillståndet för systemen under de senare åren markant skiljer sig från tillståndet som rådde i början av tidsperioden, det vill säga att det skett en utveckling i en viss riktning. Motsatsen sker när systemen går tillbaka till ett ursprungsläge eller inte förändras alls.

Anpassningar av havsmiljöförvaltningen till ekosystemansatsen, där processer och förändringar i ekosystemets alla delar ska beaktas, är i full gång. Genomförandet av havsmiljödirektivet och dess kommande tillståndsbedömningar, liksom den förestående uppföljningen av aktionsplanen för Östersjön, har satt dessa frågor högt på agendan.

Även om Östersjöregionen har kommit jämförelsevis långt vad gäller ekosystemanalyser, så har fokus främst varit på utsjön och på de stora kommersiella fiskbestånden såsom torsk, strömming och skarpsill. För kustnära ekosystem är kunskapsluckorna betydligt större. Kustnära ekosystem har ofta en karakteristisk lokal struktur och kan reagera kraftigt på förändringar i närmiljön. Dessutom finns betydande skillnader mellan områden i Östersjöns miljö, det gäller till exempel skillnader i salthalt, vattentemperatur och näringshalt, det vill säga graden av övergödning. Sammantaget gör det att det kan vara svårt att se skillnad på lokala och storskaliga händelser i enstaka kustområden. En samtidig ekosystemanalys över flera områden kan därför visa på generella mönster och bidra till en helhetsbild över tillståndet och utvecklingen i många av Östersjöns kustekosystem.

 

Foto: Niels Sloth/Biopix

Abborren är en nyckelart i många av de kustekosystem som analyserats. I områden där effekten av fiske studerats verkar sambandet mellan ekosystemens utveckling under den senaste 20-årsperioden och förändringar i klimat och fisketryck inte vara lika viktigt som förändringar i näringshalt och näringsbelastning. 

 

Samlade data från kustområden

Forskare från länderna runt Östersjön samlade för några år sedan in miljöövervakningsdata för så många olika nivåer i näringsvävarna och så många kustområden som möjligt. Arbetet gjordes inom ramen för Internationella havsforskningsrådet (ICES) och Helsingforskommitén (Helcom) arbetsgruppen WGIAB (Working Group on Integrated Assessments of the Baltic Sea). Ett av studiens syften var att kartlägga vilken data som finns tillgänglig för gemensam analys längs Östersjöns kuststräckor. Ett annat syfte var att med hjälp av dessa data göra integrerade trendanalyser för att studera samband mellan utvecklingen i den biologiska delen av systemen och möjliga påverkansvariabler (belastningar) i miljön.

Data samlades in med ursprung från början av 1990-talet och 20 år framåt från 13 olika kustekosystem i Östersjöregionen, från Limfjorden i Danmark till Holmön i Norra Kvarken och Narvabukten i Finska viken. Data omfattade olika delar av ekosystemet och olika delar av näringsväven, från växtplankton till sälar. Antalet nivåer av näringsväven som var representerade varierade dock beroende på datatillgänglighet från två till sex. Data för fisk fanns tillgängligt för alla områden utom i de östra delarna av Finska viken. Även bottendjur, djurplankton och växtplankton var relativt väl representerade. Tillgängligheten av lokala tidsseriedata var sämst för marina topprovdjur (tre områden) och högre vegetation (kärlväxter och makroalger, ett område). Förändringarna i de biologiska dataserierna jämfördes med möjliga påverkansvariabler kopplade till näringsbelastning (graden av övergödning), klimat och fisketryck. Data för näringsbelastning och klimat fanns tillgängligt för alla områden, medan data för fisketryck saknades i fem områden.

Data analyserades med hjälp av så kallade multivariata analyser. Analysmetoden möjliggör analys av gemensamma samband i datamaterial med ett stort antal variabler. Genom sådana sammanvägande analyser förbises en viss del av den ursprungliga variationen i data, men i gengäld kondenseras information om övergripande mönster på ett åskådligt sätt.

 


I tabellen visas data som användes i den integrerade trendanalysen för kustekosystem och en första inventering av vilka data som finns för analyser av näringsvävar i kustekosystem på Östersjönivå. VP = Växtplankton, DP = djurplankton, B = bottendjur, V = högre vegetation (makrofyter), F = fisk och S = säl. N = näringskoncentration, K = klimatrelaterade variabler, och F = fisketryck. Exempel på biologiska ekosystemkomponenter är abundans (individantal) och/eller biomassa av viktiga grupper av växt- och djurplankton, bottendjur, fiskarter och gråsäl som alla är karakteristiska för respektive system.

Mönster växer fram

Föga förvånande, med tanke på kustekosystemens biologiska olikheter och skillnaderna i datatillgång mellan områden, upptäcktes unika mönster i utvecklingen över tid i många av de studerade områdena. I vissa områden ökade sådana arter och artgrupper som traditionellt betraktas som känsliga för förändringar i näringsbelastning (växtplankton och bottendjur) och fisketryck (framför allt olika arter av fisk), medan de minskade i andra områden. Analyserna visade också på gemensamma mönster. I 10 av 13 områden fanns en riktad förändring över tid i artsammansättningen av näringsvävarna sedan början av 1990-talet, då andra arter blivit vanligare idag. Mönstret orsakades främst av ökningar eller minskningar i förekomsten av djurplankton, bottendjur och sälar. Så trots att data för säl var relativt begränsad, hade det stor inverkan på utfallet av analysen. Resultaten visar att dagens tillstånd signifikant skiljer sig från tillståndet i början av 1990-talet. I två av de undersökta områdena utvecklades systemens sammansättning så att de i slutet av den studerade tidsserien liknade de förhållanden som var i början av 1990-talet. I Limfjorden hittade vi en unik men avvikande utveckling av systemet utan tydlig riktning och med stor variation mellan åren.

Sälen är en art som ökat under de senaste decennierna i Östersjön och som påverkar utvecklingen i några av de studerade systemen. Foto: Ulf BergströmBild: Ulf Bergström

 


I tabellen visas de starkaste korrelationerna (sambanden) mellan de biologiska ekosystemkomponenterna och påverkansvariabler inom ett område. PCO1 och PCO2 representerar den samlade utvecklingen av artsammansättningen i respektive näringsväv, och är resultatet från en multivariat ordinationsanalys. PCO1 beskriver den största variationen i data och PCO2 den näst största variationen. N = näringsrelaterad variabel, F = fisketryck och K = klimat. Inom parentes visas vilken variabel som uppvisade den starkaste kopplingen. + betyder en ökning av variabeln över tid och – en motsvarande minskning. Inget tecken betyder ingen riktad förändring för variabeln över tid. DIP = oorganiskt fosfat, Tot N = totalkväve, DIN (oorganiskt kväve: nitrat + nitrit + ammonium), SiO4 = kiseloxid, PO4-P = fostfatfosfor, P belastning = fosforbelastning från land, NH4 = ammonium, Tot P _ totalfosfor

Näringsstatus påverkade mest

Vilka yttre förändringar kan då sammankopplas med denna utveckling av sammansättningen av arter och artgrupper? När utvecklingen i respektive kustområde undersöktes i förhållande till förändringar i möjliga påverkansvariabler inom samma område upptäcktes flera olika möjliga samband. Såväl förändringar i näringskoncentration i vattnet, tillförsel av näringsämnen från land, fisketryck och klimat kunde kopplas till kustekosystemens utveckling i de enskilda fallen.

Vid närmare studier av resultaten noteras ett överliggande mönster. I 11 av 13 undersökta områdena såg man det starkaste sambandet med variabler som är relaterade till näringsstatus. Ett samband med förändringar i fisketryck och klimat hittades bara i sex respektive fem av de undersökta områdena. Till viss del kan detta resultat bero på att fisketryck endast fanns med i åtta områden totalt, men sammantaget indikerar detta att den tydligaste samvariationen fanns mellan de studerade näringsvävarna och påverkansvariabler som relaterar till övergödning.
Resultatet återspeglar inte enbart förändringar i sådana arter och artgrupper som ofta är känsliga för förändringar i näringsstatus, såsom växtplankton och bottendjur, då tydliga kopplingar mellan dessa och näringsbelastning endast fanns i drygt hälften av de områden där båda typerna av variabler var med i analysen.

För att ytterligare undersöka möjliga samband till påverkansvariabler genomfördes en särskild analys av de sju kustområden som har direkt anslutning till Egentliga Östersjön, nämligen Gdanskbukten, Kvädöfjärden, sydvästra Rigabukten, nordöstra Rigabukten, västra Finska viken, Skärgårdshavet och Forsmark. Detta för att kunna studera kopplingar till påverkansvariabler på större geografisk skala.

I denna analys använde vi gemensamma variabler för alla sju områden: förändringar i näringshalt, temperatur, salthalt samt fisketrycket i Egentliga Östersjöns utsjö. Återigen visade näringsrelaterade variabler det starkaste sambandet med näringsvävarnas utveckling, medan övriga undersökta variabler hade liten betydelse. I fem av områdena kunde riktade förändringar i kustekosystemet kopplas till en ökande koncentration av oorganiskt fosfor och minskande koncentration av oorganiskt kväve i ytvattnet i Egentliga Östersjön. I de övriga områdena, Gdanskbukten och västra Finska viken, där artsammansättningen nu liknar den i början av 1990-talet, kunde förändringar över tid kopplas till en ökande koncentration av oorganiskt fosfor, men även till en minskad salthalt.

Sammantaget tyder resultaten på att förändringar i näringshalt i ytvattnet i Egentliga Östersjön kopplar till förändringar över tid i sju av de studerade näringsvävarna, och att det finns en möjlig koppling mellan kustekosystems hälsa och graden av övergödning i Östersjön.

Studien visar att de olika kustekosystemen har utvecklats på unika sätt under de senaste två årtiondena, men att de flesta av dem har genomgått en riktad förändring så att tillståndet nu skiljer sig markant från det som rådde i början av den studerade tidsperioden. Viktiga arter och artgrupper i olika delar av näringsväven har ökat eller minskat sedan början av 1990-talet. Bara några av kustekosystemen har nu en likadan artsammansättning som i början av den studerade tjugoårsperioden. Till viss del kan dessa resultat påverkas av att det i analyserna applicerats olika antal och uppsättning av variabler i de olika områdena. Trots detta är den liknande och riktade utvecklingen mellan system tydlig. Att tidsperspektivet är endast 20 år kan också påverka resultaten något. Det är möjligt att 20 år är en för kort tid för att upptäcka en verklig trend och förändring, och inte bara en effekt av långsiktig periodicitet i systemen. Men den data som använts är den enda som finns tillgänglig. Utvecklingen av ekosystemen kan främst kopplas till lokala och regionala förändringar i näringshalt och näringsbelastning. För de områden där effekten av fiske studerats verkar sambandet med förändringar i klimat och fisketryck inte vara lika viktigt.

Studien visar att utvecklingen i majoriteten av systemen innebär en tydlig förändring jämfört med tillståndet som rådde under början av 1990-talet. Huruvida utvecklingen är mot ett bättre eller sämre tillstånd kan vi idag inte uttala oss om eftersom förändringarna inte är kopplade till enskilda nyckelarter för till exempel god miljöstatus.

Ekosystembaserad övervakning

Korrelationerna bevisar inte heller orsakssamband, men visar på möjliga miljöfaktorer som kan påverka artsammansättningen. Dessa är graden av övergödning, fisketryck och klimat. Eftersom de flesta system som analyserats genomgått en riktad utveckling visar studien framför allt att man i bedömningar av miljöstatus behöver beakta att de yttre förutsättningarna för god miljöstatus, liksom näringsvävens struktur, ständigt förändras.

Vidare visar studien att det endast är i ett fåtal kustområden som det finns tillräckligt med data för att genomföra en ekosystemanalys som spänner över flera delar av näringsväven samtidigt. Därför behövs en utökad och mer samordnad långsiktig miljöövervakning av ekosystemens olika delar runt Östersjön. På längre sikt är detta viktigt för att genomföra ekosystemansatsen i praktiken på det sätt som förutsätts av till exempel havsmiljödirektivet, havsplaneringsdirektivet och aktionsplanen för Östersjön. Studien visar på möjligheten till sådana analyser samt kan ge en vägledning om vilka områden på regional nivå som kan vara av särskilt intresse som utgångspunkt för en sådan utveckling.

Nedan listas ett urval referenser. Olsson J, Tomczak MT, Ojaveer H, Gårdmark, Arno Pollumae, Muller-Karulis B, Ustups D, Dinesen GE, Peltonen H, Putnis I, Szymanek L, Simm M, Heikinheimo O, Gasyukov P, Axe P and Bergström L. 2015. Temporal development of coastal ecosystems in the Baltic Sea over the past two decades. ICES Journal of Marine Science. doi: 10.1093/icesjms/fsv143ICES. 2014. Second Interim Report of the ICES/HELCOM Working Group on Integrated Assessments of the Baltic Sea (WGIAB), 10-14 February 2014, Kiel, Germany.