Hoppa till huvudinnehåll

Artikel


Mer fosfor ger mer cyanobakterier i norra Östersjön

Agneta Andersson, Chatarina Karlsson & Siv Huseby, Umeå universitet, Helena Höglander, Stockholms universitet (Havet 2013/2014). Publicerad: 2016-02-23

I flera områden i norra Östersjön har cyanobakterierna ökat under de senaste tio till femton åren. I Bottenhavets och Egentliga Östersjöns kustområden ökar de kvävefixerande cyanobakterierna. I Bottenvikens utsjö är det den småcelliga och kolonibildande gruppen Chroococcales som blir fler. Förändringarna beror i flera fall på ökande halter av fosfor.

Växtplankton är basen i havets näringsväv, och de är i slutändan mycket viktiga för fiskproduktionen. Växtplanktonsamhället i Östersjön består av ett tiotal grupper, varav cyanobakterier är en. Cyanobakterier är speciellt intressanta eftersom vissa arter kan producera gifter som kan vara skadliga för andra organismer i havet, och även för människor. De årligt återkommande sommarblomningarna av cyanobakterier i Egentliga Östersjön är ett miljöproblem och anses allmänt bero på övergödning i havsområdet. Blomningar av cyanobakterier är emellertid inte en ny företeelse i Östersjön utan förekom även för 7000 år sedan. Cyanobakterier gynnas av höga närsaltskoncentrationer, speciellt fosfor, och används som en indikator för övergödning i söt- och brackvattensystem. Även förändringar i temperatur och salthalt kan påverka förekomsten av cyanobakterier. I denna studie undersöks om någon av de kolonibildande cyanobakterieordningarna och/eller de fysikalisk-kemiska parametrarna har ökat eller minskat under sommarperioden från juni till september under åren 1998–2012 i norra Östersjön. Data är insamlade genom den nationella miljöövervakningen. Encelliga Chroococcales, av typen Synechococcus, övervakas endast i Bottniska viken och har därför inte tagits med här.

FAKTA: Cyanobakterier
Cyanobakterier kan anta många olika former. Foto: Helena Höglander

Cyanobakterier, tidigare kallade blågrönalger, är fotosyntetiserande bakterier som till sin uppbyggnad och förökning liknar bakterier, men som annars mest liknar andra växtplankton. De trivs i både söt- och brackvatten. De planktiska cyanobakterierna delas in i tre ordningar (grupper): Chroococcales – encelliga eller kolonibildande småcelliga arter med runda, ovala eller avlånga celler som sitter ihop i geléhöljen eller är sammanbundna med geletrådar, Nostocales – kvävefixerande, trådformiga arter med heterocyster (särskilda celler där kvävefixeringen kan ske) och vilceller, samt Oscillatoriales – icke kvävefixerande, trådformiga arter, utan heterocyster eller vilceller.

Variationer från norr till söder

Vad gäller de fysikalisk-kemiska parametrarna så fördubblas salthalten från Bottenviken till Egentliga Östersjöns utsjö. Totalfosforhalten ökar med ungefär tre gånger från norr till söder och totalkvävehalterna är högre i söder än i norr. Kvoten oorganiskt kväve (DIN) och fosfor (DIP) ärhögre vid Bottenhavskusten än i Egentliga Östersjön, vilket beror på en högre halt av oorganiskt kväve samt lägre koncentration av oorganiskt fosfor i Bottenhavet. Cyanobakteriernas andel i växtplanktonsamhället ser mycket olika ut från norr till söder i Östersjön. I Bottenvikens utsjö är andelen kolonibildande cyanobakterier endast omkring två procent av den totala biovolymen växtplankton, medan andelen ökar ju längre söderut man kommer. I norra Egentliga Östersjöns utsjöområden är andelen kolonibildande cyanobakterier så mycket som 35 procent av växtplanktonbiovolymen under sommaren. Fördelningen av olika grupper inom cyanobakteriesamhället skiljer sig väsentligt vid stationen A13 i Bottenvikens utsjö jämfört med de övriga lokalerna. Vid A13 är andelen kolonibildande Chroococcales och Oscillatoriales större än vid de andra, där istället kvävefixerarna (Nostocales) dominerar.

Aphanizomenon sp. (gruppen Nostocales) ökar i kustområdena i norra Östersjön. Foto: Helena Höglander

 

Medelvärden (± 1 standardavvikelse) för temperatur, salthalt, totalfosfor (Tot P), totalkväve (Tot N), oorganiskt kväve (DIN=nitrit+nitrat+ammonium), oorganiskt fosfor (DIP) och kvoten oorganiskt kväve/oorganiskt fosfor (DIN/DIP) under perioden juni–september 1998–2012 vid olika stationer i nordsydlig riktning i norra Östersjön. I Bottniska viken är data från 0-10 m och i norra Egentliga Östersjön från 0–20 m.

Förändringar i norra Östersjön

I Bottenviken har de kolonibildande småcelliga Chroococcales ökat under de senaste tio åren. Detta kan delvis förklaras av hög fosforhalt och/eller hög vattentemperatur. I Bottenhavets kustområde har de kvävefixerande cyanobakterierna ökat under perioden, samtidigt som totalfosforhalten visar en svag tendens att öka. Ytterligare en förklaring till ökningen är att halten av oorganiskt kväve har minskat, vilket gynnar de kvävefixerande arterna. I Bottenhavets utsjö visar de icke kvävefixerande trådformiga arterna en signifikant ökning under perioden och de kvävefixerande ökade svagt. För detta område kunde inte några orsakssamband hittas med de testade kemisk-fysikaliska variablerna. I kustområdet för norra Egentliga Östersjön visar såväl de kvävefixerande cyanobakterierna som totalfosforhalten och totalkvävehalten en signifikant ökning under perioden. Även oorganiskt fosfor och oorganiskt kväve visar en tendens till att öka, men den är inte signifikant. Ökningen av de kvävefixerande cyanobakterierna kan dock bara delvis förklaras av en ökning i totalkväve, totalfosfor och oorganiskt fosfor. Vad som ytterligare orsakar den är ännu oklart, men temperatur, väder och skiktning av vattenmassan kan vara viktiga faktorer. Varken det totala cyanobakteriesamhället eller någon av dess grupper visar någon ökande eller minskande trend i norra Egentliga Östersjöns utsjöområde.

 

Cyanobakteriegruppernas utveckling, 1998–2012 (medelvärden av biovolym, mm3/l, juni–september, ± 1 standardavvikelse). Biovolymen ökar signifikant (P<0,05) hos kolonibildande Chroococcales vid Bottenvikens utsjö (A13), hos kvävefixerare (Nostocales) vid Bottenhavets kust (B3/B7) och norra Egentliga Östersjöns kust (B1) samt för Oscillatoriales vid Bottenhavets utsjö (C1/C3). Observera de olika skalorna. Analys av trender har gjorts med enkel linjär regression för hela perioden 1998–2012 (för A13 Chroococcales saknas data 1999–2000).

Fosfor en nyckelfaktor

Studien indikerar att fosfor är en nyckelfaktor som styr förekomsten av cyanobakterier i de norra delarna av Östersjön. Kvävefixerande arter gynnas av höga fosfathalter och låga kväve/fosfor-kvoter. Detta syns till exempel vid Bottenhavets kuststation, där biovolymen ökar med minskad halt av oorganiskt kväve i vattnet och visar särskilt hög biomassa de år då kvoten mellan kväve och fosfor är under tio (2008 och 2010). I norra Egentliga Östersjön råder alltid låga kvoter mellan kväve och fosfor under sommaren, vilket gynnar de kvävefixerande arterna i dessa områden.

Varför kvävefixerande cyanobakterier ökar vid norra Egentliga Östersjöns kuststation men inte vid dess utsjöstation är inte helt klarlagt, men det kan till exempel bero på att tillgången på oorganiskt fosfor är högre vid kusten än vid utsjön. Orsaken kan dels vara ökad tillrinning från land, dels uppvällning av fosforrikt bottenvatten vid kustområdet.Det är främst arten Aphanizomenon sp. som ökar i kustområdet medan den potentiellt giftiga arten Nodularia spumigena inte visar någon tendens till ökning.


I Bottenhavets kust (B3/B7) har kvävehalten såväl som kväve/fosfor-kvoten minskat under de senaste 15 åren i de övre 10 m. I Bottenvikens utsjö (A13) och norra Egentliga Östersjöns kust (B1) har totalfosforhalterna ökat (signifikant ökning endast de senaste tio åren vid A13). Vid norra Egentliga Östersjöns kust har även totalkvävehalterna ökat och oorganiskt kväve visar en tendens till ökning. Signifikanta förändingar (p<0,05) är markerade med heldragen trendlinje. Nästan signifikant förändring är markerad med streckad trendlinje (DIN station B1 p=0,053 och totalfosfor station B3/B7 p=0,072).

Att gruppen Chroococcales, de småcelliga kolonibildande arterna, ökat under de senaste tio åren i Bottenviken kan bero på en samverkan av höga fosfor och temperaturvärden. Det är möjligt att just denna grupp gynnas av att de är små och därför snabbt kan ta upp näringsämnen från vattnet. Generellt gynnas små algarter när närsaltstillgången är låg, så som den är i Bottenviken.

Att cyanobakterier ökar från norr till söder i det studerade området beror sannolikt på att fosforkoncentrationerna är högre söderut. En stor fosforkälla är Egentliga Östersjöns bottensediment som vid syrebrist förlorar sin förmåga att binda fosfor till sig. Istället frisätts fosforn och kan vid omblandning föras upp till ytvattnet och ge cyanobakterierna extra näring. Eftersom en del av norra Egentliga Östersjöns ytvatten cirkulerar norrut och bildar bottenvattnet i Bottenhavet kan en frisättning i Egentliga Östersjön även påverka fosforhalterna i Bottenhavet.

Den fortsatt dåliga syresituationen vid Egentliga Östersjöns bottnar som nu råder, ökar risken för uppblandning av det fosforrika bottenvattnet. Mycket tyder på att cyanobakterier, och då främst kvävefixerande arter, kommer vara ett fortsatt viktigt inslag i sommarens växtplanktonblomningar i norra Egentliga Östersjön.