Styrs Östersjöns algblomningar av kväve- och/eller fosfortillförsel?

Premiär för denna blogg och jag kastar mig rätt in i ett dags-, eller åtminstone veckoaktuellt, ämne. Det handlar om algblomningar i Östersjön och vad vi kan göra för att förhindra att de ökar i intensitet.

Alger behöver framför allt två saker för att bilda blomningar: solljus och näringsämnen. Höga temperaturer kan också ge mer intensiva algblomningar.

När det gäller näringsämnen har det under de senaste årtiondena diskuterats om det är kväve, fosfor eller båda som styr den långsiktiga algproduktionen.

Man kan mäta vilket ämne som styr blomningen kortsiktigt genom att tillsätta kväve och/eller fosfor till vattenprover och studera hur algerna reagerar på detta.

Men från ett sådant försök kan man faktiskt få helt fel signaler om vilket ämne som långsiktigt styr blomningen.

Även om kväve i vissa vatten reglerar algblomning på kort sikt, kan blomningen ändå vara långsiktigt reglerad av fosfor.

Den första som kom på detta var Redfield (1958). Han noterade att det i världshaven verkade finnas fler kväveatomer per fosforatom i alger, jämfört med vad som fanns i havsvattnet.

Redfield lade fram hypotesen att det är den så kallade kvävefixeringen som gör att algerna på lång sikt själva kompenserar för eventuella kvävebrister i vattnet.

Kvävefixering är den process när cyanobakterier (blågröna alger) och vissa andra organismer tar upp gasformigt kväve. Luften består till ca 78% av kvävgas, och en del av denna gas finns även löst i vattnet i sjöar, bäckar, floder och hav.

Redfields hypotes (som även senare har fått stöd i världsomspännande mätningar i havsmiljö, exempelvis Deutsch et al., 2007) testades i några storskaliga sjöexperiment på 1970-talet av kanadensiska limnologer (sötvattensbiologer).

De fann att om man tillsatte fosfor till sjöar, så ökade algproduktionen långsiktigt även om man inte tillsatte något kväve. Däremot, om man inte tillsatte fosfor utan kväve, så blev det ingen sådan intensitetsökning (Schindler, 1977).

Av detta drog många slutsatsen att kväverening i reningsverk var onödig, medan fosforrening var nödvändig för att motverka övergödning och intensiva algblomningar i sjöar.

Ett stort antal sjöar världen över har sedan dess blivit mindre övergödda efter att man har infört fosforrening, bland annat i reningsverk.

Så hur fungerar det i Östersjön, där algblomningar också är ett problem? Samarbetsorganet HELCOM formulerade i höstas något som kallas Baltic Sea Action Plan (BSAP), som går ut på att tillförseln av både kväve och fosfor ska minska till Östersjön.

Detta har fått stöd av många som jobbar med övergödningsfrågor. Men det har samtidigt kritiserats hårt av många andra, däribland mig (länk 1 länk 2 länk 3), eftersom vi menar att enbart fosfor bör renas – kväverening kan vara meningslös och i värsta fall skadlig.

Jag går i ett separat inlägg in på varför jag hävdar detta, men vill ändå bara ge några citat från rapporter och vetenskapliga artiklar, som inte kommer från mig själv, som åtminstone delvis stödjer denna hållning:

”Alla minskningar i kväveinflöden från land kommer troligtvis att motverkas av ökad kvävetillförsel genom fixering. Att minska kväve-fosfor-kvoten i östersjövattnen genom fosforrening vid alla källor har större utsikter att lyckas om målet med åtgärden är att minska algproduktion och tillförsel av organiska ämnen till de permanent skiktade, syrefria djupvattnen” (Hecky, 1998).

Samt från Naturvårdsverkets expertutredning från 2006 (Boesch m. fl., 2006, s. 51):

”Det finns en bred samsyn om att fosforhalten bör minskas över tiden för att minska kvävefixeringen såväl som de resulterande cyanobakterieblomningarna och en del av den fallande organiska biomassan till djupvattnen. Å andra sidan skiljer sig åsikterna inom både Östersjöns vetenskapssamfund och utredningskommittén när det gäller hur effektiva minskningar i kvävetillförsel är för att minska primärproduktionen och syrebristen i Egentliga Östersjön, samt huruvida minskningar i kvävetillförsel från atmosfäriska eller andra källor kan stimulera ökade cyanobakterieblomningar genom att förvärra den kroniska kvävebristen”.

Jag bör tillägga att Hecky (1998 ) förespråkar minskning av kvävetillförsel till särskilt känsliga kustområden längs den svenska ostkusten, medan Boesch m. fl. (2006) var kluvna i frågan om detta är nödvändigt eller inte.

De ”särskilt känsliga” kustområdena har, såvitt jag vet, ännu inte identifierats av Naturvårdsverket.

Slutligen, i en studie över Egentliga Östersjön, som använder föregångaren till den övergödningsmodell som Baltic Sea Action Plan baseras på (Savchuk och Wulff, 1999):

”En minskning av kvävetillförsel i modellen till det kvävebegränsade och fosforberikade systemet ökar det befintliga fosforöverflödet . På motsvarande sätt ökar kvävefixeringen. Det leder i sin tur till en efterföljande ökning av regenererad algproduktion på grund av återanvändningen av fixerat kväve.

(…)

Därför kommer troligtvis en minskning av fosforhalten att ge en storskalig minskning i Egentliga Östersjön av algproduktion utan att skadliga cyanobakterieblomningar gynnas”.

Även här ska jag tillägga att författarna i samma studie kör en helt annan modell i Finska Viken – och kommer fram till att minskad kvävetillförsel är att rekommendera där istället.

Referenser:

Boesch, D., m. fl., 2006. Eutrophication of Swedish Seas. Naturvårdsverkets rapport 5509, länk till pdf-fil

Deutsch, C., Sarmiento, J. L., Sigman, D. M. m fl., 2007. Spatial coupling of nitrogen inputs and losses in the ocean. Nature, 445: 163-167.

Hecky, R. E., 1998. Low N: P ratios and the nitrogen fix: why watershed nitrogen removal will not improve the Baltic. In: Kungliga Vetenskapskapsakademin, KVA rapport 1998:1. Effects of nitrogen in the aquatic environment, s. 85-115.

Redfield, A. C., 1958. The biological control of chemical factors in the environment. American Scientist, 46: 205-222.

Savchuk, O. och Wulff, F., 1999. Modelling regional and large-scale response of Baltic Sea ecosystems to nutrient load reductions. Hydrobiologia, 393:35-49.

Schindler, D. W., 1977. Evolution of phosphorus limitation in lakes. Science, 195: 260-262.

Etiketter algblomning, östersjön, fosfor, kväve