Skärgården - det naturliga filtret mot övergödning
Näringsämnen som transporteras till havet med floder och regnvatten fungerar som gödning för havets växter. Det är en naturlig process. Men ytterligare tillförsel från jordbruk, industrier, avloppsvatten och skogsbruk kan leda till övergödning. Forskning visar att de kustnära havsområdena spelar en viktig roll som filter för näringen från land, och att de därmed kan minska övergödningseffekten i öppet hav.
I Östersjön har man under många år sett tecken på övergödning, till exempel en ökad andel bottnar med syrebrist. Vid övergödning finns det mer näring än under naturliga förhållanden vilket leder till ökad primärproduktion, det vill säga tillväxt av alger.
Primärproduktionen är grunden för allt liv i havet. Genom att använda solenergi och ta upp koldioxid och näring, framförallt kväve och fosfor, från vattnet bildas organiskt material. En del av det organiska materialet äts upp av djuren i havet medan en del sjunker till havsbotten. Om det är mycket organiskt material som sjunker till botten och skall brytas ner så förbrukas stora mängder syre, vilket kan leda till döda, syrefria bottnar. Havsbottnarna förblir syrefria om inte nytt syrerikt vatten transporteras dit.
Näring filtreras bort
När organiskt material bryts ner frigörs näringen och kan återanvändas av primärproducenterna om den återförs till den solbelysta havsytan. Vissa processer fungerar dock som ett filter, och motverkar övergödning genom att avlägsna näring från vattnets kretslopp. Forskare har i en studie visat att Stockholms skärgård fungerar som ett filter för näringsämnen som kommer från land. Runt 70 procent av näringen stannar i skärgården istället för att fortsätta ut mot öppna Östersjön.
Dessa filtereffekter hittar man huvudsakligen i havsbottnens sediment. Begravning av organiskt material i bottensedimentet är en process som gör att en del näringsämnen inte längre kan frigöras till vattnet. Den största andelen av fosfor som försvinner från kretsloppet gör det genom att begravas. För kväve finns det, förutom begravning, även en filtereffekt som kallas denitrifikation. I processen omvandlas kväve till löst kvävgas, som inte kan användas i primärproduktion. Denitrifikation kan ske i vattnet, men huvuddelen sker på havsbotten.
De kustnära havsområdena tar emot stora mängder näring från floder, regnvatten, industrier och reningsverk. Genom att fungera som ett filter för näringsämnena minskar kustzonen övergödningen i öppet hav. Foto: Leif Karlsson/Azote.
Vattenutbytets påverkan
Både vattenutbytet i havsområdet och vattendjupet påverkar hur mycket av näringen som stannar kvar och hur mycket som transporteras vidare till nästa vattenområde. I områden med stort vattenutbyte är vidaretransporten större än i områden med mindre vattenutbyte.
I djupare havsområden kan mer av det sjunkande organiska materialet brytas ner och frigöra sin näring redan i vattnet, vilket leder till att mer näring transporteras med vattenströmmar till nästa vattenområde.
På grunda områden når däremot ofta en större del av det organiska materialet havsbotten, och tack vare filtereffekterna avlägsnas där mer näring från kretsloppet.
Kustzonsmodellen
För att undersöka var näringen som kommer från land till våra hav tar vägen kan man använda sig av matematiska modeller. En sådan är den svenska kustzonsmodellen som utvecklats vid SMHI. Den beskriver de fysiska processerna i havet genom att beräkna till exempel vattentransporter, salthalter och temperatur. Tillsammans med den fysiska modellen används en biogeokemisk modell som beskriver kretsloppet av näringsämnen i havet. Den biogeokemiska modellen beräknar bland annat flöden av näringsämnen till primärproduktionen, mängden organiskt material som sjunker till havsbottnarna, frigörelse av näring samt filtereffekten. Kustzonsmodellen täcker in hela Sveriges kust, från norska gränsen i väst till den finska gränsen i norr, och består av drygt 650 sammankopplade havsområden.
Filtereffekten i Stockholms skärgård
I Stockholms skärgård når näringen havet främst via Mälarens utlopp vid Strömmen i centrala Stockholm, men också genom utsläpp från reningsverk och industrier. Modellberäkningar visar att ungefär 65 procent av tillförd fosfor från land och 72 procent av kvävet stannar kvar i skärgården. Den inre skärgården har den mest effektiva filtreringen. Det betyder att mest näring per ytenhet försvinner från vattnets kretslopp i detta område. Den inre skärgården är dock liten jämfört med den yttre skärgården, som är närapå 22 gånger större. Därför fastnar totalt sett störst mängd näring i den yttre skärgården.
I grunda områden blir filtereffekten extra effektiv, eftersom en större del av det organiska materialet från land når havsbotten jämfört med djupare områden. Foto: Jerker Lokrantz/Azote.
Både vattenutbyte och vattendjupet påverkar hur mycket av näringen som stannar kvar i ett havsområde och hur mycket som transporteras vidare
Ett havsområde i förändring
När näringstillförseln från land förändras påverkar det även den mängd näring som finns tillgänglig i havsområdet. Förändringar går dock mycket långsammare i havsbottnar jämfört med i vattnet.
En modellstudie med minskad näringstillförsel till Stockholms skärgård visade att det tar cirka tre år för kvävet i bottnarna att komma i balans med näringstillförseln från land, medan det för fosfor tar cirka 40 år. Olika tidskalor för kväve och fosfor gör att en minskning av näringstillförseln på kort sikt kan innebära en försämring av skärgårdens filtereffekt, men att den i sinom tid ökar. Beräkningarna av filtereffekten för fosfor med dagens tillförsel pekar på att Stockholms skärgård inte bara kommer att ta hand om all fosfor som kommer från land, utan dessutom kommer att filtrera ytterligare fosfor som importeras från det öppna havet utanför skärgården.