Närsalter och bottenlevande organismer i Mönsteråsviken

Transkript

1 Institutionen för naturvetenskap Examensarbete Närsalter och bottenlevande organismer i Mönsteråsviken Malin Johansson Huvudområde: Biologi Nivå: Grundnivå Nr: 2012:Bi2

2 MALIN JOHANSSON 2012 Nutrients and benthic organisms in Mönsteråsviken Degree project for Bachelor of Science in Biology 15 ECTS

3 Närsalter och bottenlevande organismer i Mönsteråsviken Eng. Title: Nutrients and Benthic Organisms of Mönsteråsviken Malin Johansson Biologiprogrammet 180 hp Examensarbete i Biologi: 15 poäng för Filosofie Kandidatexamen Handledare: Examinator: Catherine Legrand, professor i marin ekologi, Linnéuniversitetet, Kalmar Henrik Andersson, projektsamordnare, Mönsterås kommun Börje Ekstam, universitetslektor i ekologi, Abstract The focus of this study was to examine the nutrients and benthic organisms of the bay Mönsteråsviken, which is influenced by eutrophication. The purpose was also to look at an interesting gradient forming in the bay, namely the distance from the river outflow of Lillån. At 18 sampling sites in the bay samples of water, sediments and benthic organisms were collected in late April of The water was analyzed for nitrate, phosphate and chlorophyll. The sediments were analyzed for nitrogen, phosphorus, water and organic level and the benthic organisms were determined to species when possible. The levels of nitrate, phosphate and chlorophyll were correlated with each other but also with the distance from the river outflow. This indicates that the river Lillån influences nutrients in the bay in the water this time of year. Spring nitrate levels in the water have decreased during while phosphate levels remained constant. There has been no significant change in nutrient levels or organic matter in the sediments compared to an earlier study of the bay from the year However it is important to remember that it can take a long time before one can see measurable differences in the sediments. More studies of this kind are required to measure the effects of actions taken to reduce the inflow of nutrients to the bay. Sammanfattning Denna studie gjordes för att undersöka halterna av närsalter och bottenlevande organismer i Mönsteråsviken, en vik som är påverkad av eutrofiering. Man ville också undersöka en intressant gradient i viken, nämligen avståndet från Lillåns mynning som är lokaliserad längst in i viken. I slutet av april år 2011 togs prover på vatten, sediment och bottenfauna på 18 provplatser i viken. Halterna av nitrat, fosfat och klorofyll analyserades för provtaget vatten. Kväve- och fosforhalt samt vatten- och organisk halt (mätt i form av glödförlust) analyserades för sedimenten. Bottenfauna bestämdes till art så långt det var möjligt. Resultaten visade bland annat att halterna av nitrat, fosfat och klorofyll samvarierade med varandra, men även med avstånd från Lillåns mynning. Detta tyder på att aktuellt vattendrag starkt påverkar närsalthalterna i viken vid denna tid på året. Halterna av kväve, fosfor samt organiskt halt i sedimenten var inte signifikant skilda från de halterna som uppmättes vid en annan studie från år Man bör dock tänka på att det kan komma att ta lång tid innan man kan se mätbara förändringar av närsalter i sedimenten. Det krävs liknande studier av samma slag för att kunna mäta effekterna av de åtgärder som sätts in för att minska övergödningen i viken. Contact information SE Kalmar Info.nv@lnu.se Lnu.se 3

4 Innehållsförteckning Abstract, Sammanfattning 3 Inledning 5 Eutrofiering 5 Mönsteråsviken 5 Olika typer av bottnar 6 Syfte och frågeställning 6 Metoder 8 Provpunkter och provtagning 8 Klorofyll A i ytvattnet 9 Nitrat och fosfat i ytvattnet 9 Kjeldahl-kväve och totalfosfor i sedimenten 9 Vattenhalt och glödförlust i sedimenten 10 Bottenfauna 10 Gradient 11 Typ av botten 11 Statistik 11 Data från Kustvattenkontroll 11 Resultat 12 Djup, siktdjup, salinitet och temperatur 12 Typ av bottnar 12 Klorofyll A i ytvattnet 12 Nitrat i ytvattnet 12 Fosfat i ytvattnet 12 Kjeldahl-kväve och totalfosfor i sedimenten 14 Vattenhalt och glödförlust i sedimenten 14 Mikroalger 17 Bottenfauna 17 Jämförelse med tidigare studie av bottenfauna 17 Gradienten och jämförelser 20 Långsiktiga data för nitrat- och fosfathalter 20 Diskussion 22 Erkännanden 24 Referenslista 25 4

5 Inledning Eutrofiering Att näring tillförs haven från land är en förutsättning för marint liv. Problem kan däremot uppstå om näringstillförseln blir alltför hög. Det senaste århundradet har människan påverkat sin omgivning i stor grad, vilket bland annat lett till en ökad näringstillförsel till sjöar, kustområden och hav. En hög tillförsel av ämnen som kväve och fosfor, vilka ofta är begränsande för produktionen i havet, ger exempelvis alger möjligheten att öka i biomassa och bilda algblomningar med andra ord ökar primärproduktionen i haven. Det är denna ökade tillförsel av annars begränsande närsalter som kallas för övergödning eller eutrofiering. En ökad primärproduktion gör att det organiska material som sedermera sedimenterar ökar och halten av organiskt material ökar på bottnarna. Framförallt gäller detta på djupare eller skyddade bottnar där det finns möjlighet för material att ackumuleras. När mikroorganismer bryter ned det organiska materialet på bottnarna förbrukas syrgas, vilket kan leda till syrebrist på bottnarna om halten av organiskt material är tillräckligt hög. Detta kan ha stora effekter på organismer i hav och kustområden (Kaiser et al. 2005). Om syrenivån på bottnarna sjunker påverkas bland annat de bottenlevandeorganismerna, bottenfaunan och bottenfloran. De arter som är mer känsliga i detta avseende kan då komma att minska i antal och kanske försvinna helt om syrenivån sjunker tillräckligt lågt. Andra arter som är mer tåliga mot syrebrist kan komma att återfinnas i större antal. Under 1950 och 1960-talen började problemen vid eutrofiering att uppmärksammas och under 1960 och 1970-talen gjordes stora ansträngningar för att förbättra reningen i kommunala reningsverk och industrier i Sverige. Man har sedan dess också jobbat med att minska läckage av näringsämnen från jordbruk (Naturvårdsverket, 2006). Mönsteråsviken Mönsterås tätort ligger i den innersta delen av Mönsteråsviken, intill Lillåns utlopp. Lillån vattnar av ett stort jordbruksområde, från Mönsterås upp till Fliseryd och Emåns dalgång samt inkluderar Habbestorpsbäcken. Lillåns avrinningsområde ligger på ca 87 km 2 (Esplund Lindquist, 1996). Den mindre Mönsteråsbäcken mynnar också i den inre delen av viken, inte långt från Nynäs avloppsreningsverk. Mönsteråsviken är en grund vik i de inre delarna av viken är djupet sällan större än 2 meter. Grunda bottnar som dessa täcks normalt till stor del av submersa växter, det vill säga växter som lever helt under vatten. Dessa växter skapar ett speciellt samhälle och utgör exempelvis skydd och föda åt många olika organismer med andra ord spelar dessa submersa växter en stor roll i grunda områden (Bergman mfl, 1999). På vintern vissnar däremot växternas ovansedimentära delar ned och om det finns rikligt med submersa växter finns risken att de täcker över andra bottenlevande organismer. Om dessa är immobila finns risk att de inte klarar av den syrefattiga miljön som kan bildas under de nedvissna växtdelarna. Dessutom måste även de submersa växterna brytas ned av syreförbrukande bakterier. Så om biomassan av submersa växter ökar, exempelvis som följd efter en ökad näringstillförsel, kan även de bidra till ökad syrebrist på bottnarna. 5

6 Under 2002 lät Mönsterås kommun göra en undersökning där man tittade på halten kväve och fosfor som tillfördes Mönsteråsviken från luft och vatten (se tabell 1). Under detta år tillfördes 54 ton kväve samt 1,3 ton fosfor till viken. Av kvävet kom hela 60 % från Lillån/Habbestorpsbäcken. Samma vattendrag stod även för 47 % av den totala fosfortillförseln (Mönsterås kommun, 2002). Tabell 1. Tillförsel och källfördelningen (%) av kväve och fosfor till Mönsteråsviken under år Kväve Fosfor TOTAL TILLFÖRSEL ÅR kg 1289 kg Lillån/Habbestorpsbäcken 60 % 47 % Mönsteråsbäcken/dagvatten 15 % 18 % Nynäs ARV 16 % 31 % Luftdeposition 9 % 4 % Olika typer av bottnar Det finns i huvudsak tre olika typer av bottnar, närmare bestämt erosionsbottnar, transportbottnar och ackumulationsbottnar. Det är på ackumulationsbottnar som provtagning oftast görs eftersom dessa är mer stabila över tid. Tabell 2 nedan är ett utdrag från Håkansson och Rosenberg, 1987, och beskriver förhållandena för de olika bottentyperna. Tabell 2. Samband mellan bottenförhållande, halt organiskt material och närsalter. Erosion Transport Ackumulation Fysikalisk karaktär Vattenhalt (%) < >75 Organisk halt (%) < >10 Närsalter Kväve (mg/g TS) <2 2-5 >5 Fosfor (mg/g TS) 0,3-1 0,5-1,5 >1 Syfte och frågeställning Under sommaren år 1993 gjorde Christina Esplund Linquist en studie av hur mycket kväve och fosfor som ackumulerats på bottnarna i Mönsteråsviken. Esplund Lindquist tittade också på halterna av organiskt material i sedimenten samt de bottenlevande organismerna. I den studien kom man fram till att halten ackumulerat material minskat sedan 1980-talet, men att förbättringar av många bottnar i viken var nödvändig. Sedan dess har Nynäs ARV byggts om, detta gjordes år 1996, och därmed lyckades man sänka utsläpp av bland annat kväve (Henrik Andersson, Mönsterås kommun, muntligen). Dessutom har ansträngningar gjorts för att minska läckaget från jordbruk, bland annat genom att minska höstspridningen av gödsel, förbättrade gödselvårdsanläggningar samt att det kommit krav på gödslingsplaner och att en viss andel av marken ska vara bevuxen även under vintern (Anders Johansson, Mönsterås kommunfullmäktige, muntligen). 6

7 Syftet med den här studien var att undersöka Mönsteråsviken med avseende på halterna av kväve, fosfor samt organisk halt i sedimenten samt undersöka det bottenlevande organismsamhället. Dessutom skulle halterna av nitrat, fosfat samt klorofyll i ytvattnet undersökas, vilket inte gjordes vid Esplund Lindquists studie. Resultaten av denna studie skulle sedan jämföras med resultaten av 1993års studie med avseende på halterna av kväve, fosfor och organisk halt uppmätta i sedimenten samt även bottenfaunan till viss del. De provpunkter som används i viken formar även en gradient, avstånd från Lillåns mynning (längst in i viken). Denna gradient skulle även undersökas för att se om det fanns någon korrelation mellan avståndet från Lillåns mynning och de uppmätta värdena nämnda ovan. Frågorna man hoppas kunna få svar på med denna studie är med andra ord: Hur ser det ut i viken idag? Har halterna av kväve, fosfor och organisk halt i sedimenten förändrats sedan år 1993? Finns det samband mellan de uppmätta parametrarna och avstånd från Lillåns mynning? 7

8 Metoder Provpunkter och provtagning De 18 provpunkter som användes vid provtagningen, numrerade M1-M18 i figur 1 nedan, är i det närmaste desamma som Cristina Esplund Lindquist använde sig av i sitt examensarbete. Enda skillnaden är att punkterna som i Esplund Lindquists studie kallades för M6 och M8 har bytt namn för denna studie (punkt M6 i denna studie motsvarar M8 i studien av Esplund Lindquist och tvärtom). Provpunkterna valdes ut för att få en så heltäckande bild av viken som möjligt. För att kunna lokalisera de olika provpunkterna använde man sig av GPS. Lantmäteriet Gävle Medgivande I2011/0085 Figur 1. Karta över provpunkterna i Mönsteråsviken. 5 m Provtagningen skedde under åtta dagar i slutet av april år På varje provpunkt mättes djupet med ett lod och siktdjupet med en secchi-skiva samt vattenkikare. Salinitet och temperatur mättes med hjälp av en multimeter i både ytvattnet och vid botten. På varje punkt togs också prover på sedimentet med hjälp av en enellhämtare. För att få en representativ bild av sedimenten på varje provpunkt gjordes så kallade sammelprov. På varje punkt togs fem delprover på sedimentet som sedan blandades i ett sammelprov som fick representera Figur 2. Schematisk bild över provtagningen av sedimenten. den provpunkten. Delproven togs enligt figur 3, vid den exakta koordinaten för punkten och sedan på fyra punkter runt om. Sedimentproverna förvarades frysta i väntan på analys. Tre prov på bottenfauna togs för varje punkt med hjälp av en ekmanhuggare. Bottenfaunan sållades genom 1 mm såll, plockades ut och placerades i etanol (70 %). De förvarades sedan i frys i väntan på artbestämning. 5 m 8

9 På varje punkt togs även prov på ytvattnet. Denna provtagning gjordes med hjälp av vattenhämtare och skedde under en dag, den 18 april På varje provpunkt togs då totalt 1 liter vatten, för att kunna analysera halten av klorofyll, nitrat och fosfat men också för att kunna undersöka vilka mikroalger som var närvarande på varje provpunkt. Direkt efter provtagningen av vattnet togs 50 ml från varje provpunkt och hälldes i plastflaskor. Till dessa flaskor tillsattes sedan droppvis lugol-lösning till dess att en brunaktig färg framträdde. Flaskorna förvarades kylt och mörkt i väntan på analys. Efter lite drygt en vecka togs flaskorna fram och med hjälp av mikroskop och bestämningslitteratur undersöktes vilka mikroalger som var närvarande på varje provpunkt. Direkt efter provtagningen filtrerades vatten från varje provpunkt för att senare kunna mäta halten av klorofyll i vattnet. Det vatten som senare skulle användas för analys av nitrat och fosfat förvarades fryst. Analyserna av vatten, bottenfauna och sediment skedde sedan vid Linnéuniversitetet i Kalmar. Klorofyll A i ytvattnet Tre vattenprover (50 ml) filtrerades genom ett glasfiberfilter (A/E Gelman) som då fångade upp vattnets klorofyll. Filtren extraherades i etanol (96 %) i mörker under ett dygn (Jespersen och Christoffersen, 1987). Fluorescensen hos extrakten mättes med en Turner fluorometer för att sen kunna bestämma koncentrationen av klorofyll A i proven med formel nedan. (1) C vattnet = C provet * v / V C provet = koncentration av klorofyll A i provet (µg l -1 ) C vattnet = koncentration av klorofyll A i vattnet (µg l -1 ) V = volym filtrerat vatten (l) v = volym etanol (l) Nitrat och fosfat i ytvattnet Koncentrationerna av nitrat och fosfat i ytvattnet analyserades fotometriskt med hjälp av standardiserat tillvägagångssätt (Valderama, 1995). Kjeldahl-kväve och totalfosfor i sedimenten Kvävet i sedimenten bestämdes enligt Kjeldahl-metoden. Metoden består av tre delar; uppslutning, destillation och titrering. Vid uppslutningen vägdes 1,0 gram torkat och malt prov in med hjälp av analysvåg. Detta överfördes sedan till ett Kjeldahl-rör. Till varje rör tillsattes 1 gram katalysatorblandning som bestod av 100 g K 2 SO 4 och 10 g CuSO 4. Därefter tillsattes 3 ml koncentrerad H 2 SO 4 till varje rör. Rören upphettades sedan till ca 420 grader i värmeblock i ungefär 1 timmes tid, vartefter rören togs ur värmeblocket och 5 ml avjonat vatten tillsattes. Vid destillationen överfördes det uppslutna provet från Kjeldahl-röret till en E-kolv med hjälp av destillationsenheten Kjeltec System Innan destillering överfördes 10,0 ml HCl med koncentration 0,050 M samt en droppe SBV-indikator till varje E-kolv, vartefter varje prov destillerades över till respektive E-kolv med hjälp av destillationsenheten. Det destillerade provet titrerades sedan med 0,050 M NaOH tills färgomslag från rosa till färglöst inträffade. 9

10 För varje provpunkt gjordes två replikat. Blanka prover gjordes också, vilka bereddes helt enligt ovan, fast utan något sedimentprov tillsatt. Koncentrationen kväve beräknades sedan enlig följande formel (2): (2) C kväve = 0,05 (a-b)/c C kväve = mmol N/g torrvikt a = åtgång NaOH vid titrering av blank (ml) b = åtgång NaOH vid titrering av prov (ml) c = invägd mängd torkat prov (g) Därefter kunde halten Kjeldahl-kväve (g N/kg TS) beräknas från koncentrationen av kväve (mmol N/g TS) med hjälp av molmassan (14,01 g/mol). Analysering av totalfosfor gjordes med hjälp av Inductivity Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer (ICP-AES) av Eurofins, Lidköping ( Vattenhalt och glödförlust i sedimenten Den organiska halten i sedimenten är bestämd i form av glödförlust. Från varje provpunkt vägdes 10 g sediment upp och placerades i märkta och vägda aluminiumformar. Proverna fick sedan stå i 70-gradig värme till dess att ingen viktförlust kunde uppmätas. Då noterades provernas vikt och därefter placerades de i 550 C i en muffelugn under 2 timmar och 20 minuter. Proverna hade då antagit en orange färg likt tegel. De vägdes igen och utefter detta kunde både vattenhalt och glödförlust för sedimenten räknas ut. Vattenhalten räknades ut enligt följande formel (3): (3) Vattenhalt (%) = 100(a-b)/a a = vikt av invägt sediment b = vikt av torkat sediment Glödförlusten räknades ut enlig följande formel (4): (4) Glödförlust (%) = 100(a-b)/a a = vikt av torkat sediment b = vikt av glödgat sediment Eurofins laboratorium i Lidköping tog även fram värden för vattenhalt. Bottenfauna Med hjälp av bestämningslitteratur och ljuslupp bestämdes bottenfauna till art så långt det var möjligt. Antalet individer av varje taxa räknades samt vägdes för att sedan kunna räkna ut antal taxa och biomassan per m 2 för varje provpunkt. 10

11 Gradient Den gradient som skulle undersökas var avståndet från Lillåns mynning (se figur 3 nedan). Man undersökte om det fanns någon korrelation mellan denna gradient och de uppmätta värdena för klorofyll A, nitrat eller fosfat i ytvattnet, glödförlust, vatten-, kväve- eller fosforhalt i sediment eller någon av de parametrar som mätts i fält. Lillån Lantmäteriet Gävle Medgivande I2011/0085 Figur 3. Karta över provpunkterna, Lillåns mynning samt recipientkontrollspunkt M1-V. Typ av botten Bottentyperna på de olika provpunkterna uppskattades med hjälp av tabellen från Håkansson och Rosenberg, Detta utifrån uppmätta värden för vattenhalt, glödförlust samt halterna av kväve och fosfor i sedimenten. Statistik Programmet SPSS referens användes för statistiska undersökningar. Kruskal-Wallis test användes för att undersöka eventuella skillnader mellan uppmätta halter av kväve, fosfor och organiskt material i sedimenten från år 1993 och år Då man undersökte detta användes de 18 provpunkterna i viken som replikat och man fick då svar på om halterna ändrats mellan dessa två årtal sett till hela viken, med andra ord inte på enskilda provpunkter. Även Spearman Rank Correlation test användes för att undersöka eventuella samband mellan olika parametrar. Data från Kustvattenkontroll För att kunna få en mer långsiktig överblick över näringshalterna i vikens ytvatten beställdes recipientkontrollsdata (punkt M1-V, se figur 3) (SMHI, Martin Hansson). Data för nitrat- och fosfathalter i ytvattnet mellan åren kunde sammanställas i programmet Excel. 11

12 Resultat Djup, sikt, salinitet och temperatur Djupet varierade från 1 meter på de grundaste punkterna längre in i viken till 6 meter på provpunkt M17. Nästan samtliga stationer hade ett siktdjup som var större än djupet, förutom på stationerna M14, M16 och M17 där siktdjupet var 3 m, 4,5 m respektive 5 m. Saliniteten varierade från 3,0 längst in i viken (M1) till 6,3 längst ut i viken (M18). Temperaturen låg i ytvattnet på mellan 15,6 C längst in i viken (M1), till 9,8 C som mättes upp nästan längst ut (M16). Djup, siktdjupet, salinitet och temperatur för varje enskild provpunkt ses även i bilaga 1. Typ av bottnar På 13 av 18 provpunkter i viken uppskattades bottnarna till att vara av typen ackumulationsbotten. På tre av provpunkterna kunde bottnarna kategoriseras som både ackumulationsbotten och transportbotten medan endast två av provpunkterna hade botten som uppskattades vara av klar transporttyp (se bilaga 1). Klorofyll A i ytvattnet Den högsta klorofyllhalten mättes upp på punkt M3 till 5,90 µg/l. Halten av klorofyll föreföll lägst vid punkt M12 (utanför Björnö), där klorofyllhalten uppmättes till 2,00 µg/l. I figur 4 på sida 13 ses de uppmätta klorfyllhalterna, felstaplarna illustrerar standardavvikelsen (se även bilaga 1). Nitrat i ytvattnet Den högsta halten av nitrat i ytvattnet uppmättes vid punkt M1 till 28,6 µm, vilket var nästan trettio gånger så högt som vid punkt M2, den provpunkt där näst högst nitrathalt uppmättes. Längre ut i viken föreföll halterna lägre och det lägsta uppmätta värdet låg på 0,16 µm vid punkt M17. I figur 5 på sida 13 ses de uppmätta nitrathalterna, felstaplarna illustrerar standardavvikelsen (se även bilaga 1). Fosfat i ytvattnet Halten fosfat i ytvattnet föreföll högst längst in i viken och lägst längst ut i viken. På punkt M1 uppmättes fosfathalten till 0,23 µm. På punkt M16 och M18 var halten av fosfat så låg att den inte var mätbar med använd metod. I figur 6 på sida 13 ses de uppmätta fosfathalterna, felstaplarna illustrerar standardavvikelsen (se även bilaga 1). 12

13 Klorofyll A (µg/l) Klorofyll A i ytva:net Provpunkter Figur 4. Halten av klorofyll A i ytvattnet, där felstaplarna illustrerar standardavvikelsen. Provpunkt M1 är lokaliserad längst in i viken, M18 längst ut i viken. Figur 5. Halten nitrat uppmätt på varje provpunkt, där felstaplarna illustrerar standardavvikelsen. M1 är lokaliserad längst in i viken, M18 längst ut i viken. Fosfat (µm) Fosfathalt i ytva:net Provpunkter Figur 6. Halten fosfat uppmätt på varje provpunkt, där felstaplarna illustrerar standardavvikelsen. M1 är lokaliserad längst in i viken, M18 längst ut i viken. 13

14 Kjeldahl-kväve och totalfosfor i sedimenten Högst halt kväve per kg sediment uppmättes till 13,6 g N/kg TS på punkt M7 medan den lägsta halten uppmättes på provpunkt M2 till 3,4 g N/kg TS. I figur 9 på sida 15 ses kvävehalterna för samtliga provpunkter där felstaplarna illustrerar standardavvikelsen (se även bilaga 1), men också värdena från år 1993 (se även bilaga 2). Då det gäller totalfosfor uppmättes det högsta värdet till 1,5 g P/kg TS på punkterna M8, M14 och M15. Lägst uppmätta värde låg på 0,66 g P/kg TS vid punkt M2. Felstaplarna i figur 10 på sida 15, som visar fosforhalterna för denna studie (se även bilaga 1) samt från år 1993 (se även bilaga 2), visar en osäkerhet på 15% som enligt Eurofins var mätosäkerheten då analysen utfördes. Korrelation kunde påvisas signifikant mellan halten av kväve och fosfor i sedimenten (positiv korrelation, Rank Correlation test, P<0.01) kväve och glödförlust (positiv korrelation, Rank Correlation test, P<0.01) samt kväve och vattenhalt (positiv korrelation, Rank Correlation test, P<0.01). Signifikant korrelation kunde även påvisas mellan fosfor och glödförlust (positiv korrelation, Rank Correlation test, P<0.01) samt fosfor och vattenhalt (positiv korrelation, Rank Correlation test, P<0.01). Vattenhalt och glödförlust i sedimenten Vattenhalten i sedimenten är på samtliga punkter över 50 % och över 75 % på 10 av de totalt 18 punkterna. Högst vattenhalt mättes upp på punkt M8 till 83,2 % och lägst vattenhalt uppmättes på punkt M9 till 59 %. I figur 11 på sidan 16 ses de uppmätta vattenhalterna för denna studie där felstaplarna illustrerar standardavvikelsen (se även bilaga 1), men också värdena för vattenhalt från år 1993 (se även bilaga 2). Glödförlusten ligger på samtliga punkter under 30 % och för alla punkter utom för M2 och M9 på över 10 %. På punkt M8 uppmättes högst glödförlust till 27,1 %, medan den lägsta uppmättes på punkt M9 till 6,5 %. I figur 12 på sidan 16 ses de uppmätta glödförlusterna för denna studie (se även bilaga 1), men också från år 1993 (se även bilaga 2). Positiv korrelation kunde påvisas signifikant mellan glödförlust och vattenhalt i sedimenten (Rank Correlation test, P<0.01). 14

15 Kvävehalt i sediment Kvävehalt (g N/kg TS) År 2011 År Provpunkter Figur 9. Halten av kväve (Kjeldahl-kväve) i sedimenten för åren 1993 och 2011, där felstaplarna illustrerar standardavvikelsen. M1 är lokaliserad längst in i viken, M18 längst ut i viken. Fosforhalt i sediment Fosforhalt (g P/kg TS) År 2011 År 1993 Provpunkter Figur 10. Totalfosfor i sedimentet för år 1993 och år Felstaplarna illustrerar en osäkerhet på 15 %, vilket enligt Eurofins var mätosäkerheten då analysen genomfördes. M1 är lokaliserad längst in i viken, M18 längst ut i viken. 15

16 Va:enhalt (%) Va:enhalt i sediment Provpunkt År 2011 År 1993 Figur 11. Vattenhalt för sedimenten år 1993 och år 2011, där felstaplarna illustrerar standardavvikelsen. M1 är lokaliserad längst in i viken, M18 längst ut i viken. 30 Glödförlust i sediment Glödförlust (%) År 2011 År Provpunkt Figur 12. Glödförlust för sedimenten för åren 1993 och M1 är lokaliserad längst in i viken, M18 längst ut i viken. 16

17 Mikroalger Vid mikroskopering av mikroalger återfanns flertalet kiselalgarter och då framförallt Chaetoceros holsaticus. Även kiselalgerna Amphora delicatissima och Fragilaria fasciculata kunde identifieras på punkter längre in i viken. I den inre delen av viken uppskattades både antalet arter samt tätheten av mikroalger större än på punkterna längre ut, där förekomst av dessa föreföll glesare. Bottenfauna Totalt hittades 12 olika taxa i bottenfaunan i Mönsteråsviken. De provpunkter där flest taxa hittades var M4, där totalt 8 olika taxa noterades. Den individrikaste provpunkten var M6, med 1659 individer/m 2. Den provplats med högst biomassa var M18, där 71 g/m 2 uppmättes. Lista över samtliga arter, antal individer och biomassa för varje punkt ses i bilaga 1. Av de olika organismtyperna dominerade molluskerna (blötdjuren) samt insektslarverna till antal (då främst familjen Chironomidae). Mollusker tillhörande klassen Bivalvia (musslor) förefaller dominera i den yttersta delen av viken, överlappande med klassen Gastrodpoda (snäckor) som förefaller förekomma i större antal något längre in i viken. Familjen Chironomidae dominerar i vikens inre del. På sida 18 i tabell 3 ses antalet bottenlevande organismer för varje punkt, indelande med färger för att lättare kunna urskönja de dominerande typerna. Musslorna förefaller också utgöra störst biomassa på flera områden i viken, främst i de yttre delarna. Då snäcktyperna som återfinns i viken är tämligen små blir inte biomassan av dessa särskilt hög, men den förefaller något högre längre in i viken. Totala biomassor av de funna organismerna i viken ses i tabell 5 på sida 19, även här indelad med färger. Jämförelse med tidigare studie av bottenfauna I tabell 4 s.18 samt tabell 6 s.19 ses även den bottenfauna som återfanns vid studien år 1993 i antal taxa respektive biomassa. Om man jämför dessa tabeller ser man inte bara att antalet arter och biomassa är mindre år 2011 än år 1993, utan även att individantalet minskat. Sett till enskilda grupper av organismer kan påpekas att musslor (Bivalvia) noterades år 1993 i hög abundans, främst långt in i viken. Detta mönster återfinns inte vid provtagningen år 2011, då musslor nästan enbart påträffas i vikens yttre delar samt i markant färre antal. En minskning i individantal har även skett hos rovborstmasken (Hediste diversicolor). Denna art återfanns i över 100 ind/m 2 på nästan samtliga provpunkter år 1993, medan den i aktuell studie endast påträffades i över 100 ind/m 2 på en station (M18, längst ut i viken). Ordningen Isopoda har också minskat i antal arter samt antal individer om man jämför de aktuella årtalen. Familjen Chironomidae och klassen snäckor (Gastropoda) uppvisar liknande utbredningsmönster i viken år 1993 som 2011, dock har även dessa två grupper färre antal individer år Biomassan av arterna är mindre år 2011 än år 1993, speciellt sett till musslor och snäckor som ofta återfanns i biomassa på över 15 g/m 2 i de inre delarna av viken år

18 Tabell 3. Klasser/Familjer/Släkten/Arter funna under studien år 2011 i antal individer/m 2. Färgindelning enligt: gul <50 ind/m 2, orange >50 ind/m 2, röd >100 ind/m 2. Provpunkt M1 är lokaliserad längst in i viken vid Lillåns mynning, M18 är lokaliserad längst ut i viken. Tabell 4. Klasser/Familjer/Släkten/Arter funna under studien år 1993 i antal individer/m 2. Färgindelning enligt: gul <50 ind/m 2, orange >50 ind/m 2, röd >100 ind/m 2. Värdena för M6 och M8 har bytt plats för att kunna jämföra mot ovanstående värden. 18

19 Tabell 5. Klasser/Familjer/Släkten/Arter funna under studien år 2011 i biomassa (g/m 2 ). Färgindelning enligt: gul <5 g/m 2, orange >5 g/m 2, röd >15 g/m 2. Provpunkt M1 är lokaliserad längst in i viken vid Lillåns mynning, M18 är lokaliserad längst ut i viken. Tabell 6. Klasser/Familjer/Släkten/Arter funna under studien år 1993 i biomassa (g/m 2 ). Färgindelning enligt: gul <5 g/m 2, orange >5 g/m 2, röd >15 g/m 2. Värdena för M6 och M8 har bytt plats för att kunna jämföra mot ovanstående värden. 19

20 Gradienten och jämförelser Korrelation fanns mellan avståndet från Lillåns mynning och djup (positiv korrelation, Rank Correlation test, P<0.01), salinitet (positiv korrelation, P<0.01) samt halt av klorofyll A (negativ korrelation, Rank Correlation test, P<0.05), nitrat (negativ korrelation, Rank Correlation test, P<0.01) och fosfat (negativ korrelation, Rank Correlation test, P<0.01) i ytvattnet. De statistiska analyserna visade att det inte förekommer någon signifikant skillnad mellan halterna av kväve och fosfor i sedimenten år 2011 jämfört med år 1993 (Kruskal-Wallis test, P>0.05), sett till viken som helhet och de olika provpunkterna som replikat. Inte heller glödförlusten skiljde sig signifikant mellan de två åren (Kruskal-Wallis test, P>0.05), medan vattenhalten i sedimenten var signifikant lägre år 2011 jämfört med år 1993 (Kruskal-Wallis test, P<0.05). Långsiktiga data för nitrat- och fosfathalter Nitrat och fosfathalter uppmätta vid kustvattenkontrollen för punkt M1-V mellan åren ses sammanställda i figur 13 och 14 på sida 20. Vad gäller halterna av nitrat förefaller topparna av dessa ha blivit lägre under den aktuella tiden. Topparna av fosfathalter förefaller vara något mer stabila över tid. 20

21 Nitrathalt M1- V Apr/99 Apr/00 Apr/01 Apr/02 Apr/03 Apr/04 Apr/05 Apr/06 Apr/07 Apr/08 Apr/09 Apr/10 Apr/11 Apr/12 Apr/13 Apr/14 Nitrathalt (µmol/l) Figur 13. Nitrathalter uppmätta vid kontrollpunkt M1-V i Mönsteråsviken mellan år Fosfathalt M1- V Fosfathalt (µmol/l) Apr/99 Apr/00 Apr/01 Apr/02 Apr/03 Apr/04 Apr/05 Apr/06 Apr/07 Apr/08 Apr/09 Apr/10 Apr/11 Apr/12 Apr/13 Figur 14. Fosfathalter uppmätta vid kontrollpunkt M1-V i Mönsteråsviken mellan år

22 Diskussion Att siktdjupet är större än djupet på de flesta provpunkter kan bero på att det inte är så mycket plankton och partiklar i vattnet som skymmer sikten. Att det förefaller vara sämre sikt på två av provplatserna år 2011 jämfört med år 1993 kan bero på att provtagning skedde på sommaren år 1993 och på våren år Vårblomningen är generellt större än sommarblomningen (Kaiser et al. 2005) och därmed fanns det förmodligen fler partiklar i vattnet vid denna studie, vilket kan vara en av anledningarna till ett minskat siktdjup på några av de djupare bottnarna. Att halterna av nitrat och fosfat föreföll högst på punkt M1 är föga förvånande, då tidigare undersökning pekat på att Lillån är den största tillförselkällan av både kväve och fosfor. Att avstånd från Lillån samvarierade med halterna nitrat och fosfat i ytvattnet visar också på att detta vattendrag har stor påverkan på Mönsteråsviken med avseende på tillförsel av närsalter. Klorofyllhalten var korrelerad med halterna av nitrat och fosfat i ytvattnet, vilket inte heller var förvånande, då dessa två ämnen är de som främst begränsar produktionen i hav och kustområden. Följaktligen är det inte heller avvikande att halten av klorofyll var korrelerad med avstånd från Lillåns mynning, då närsalthalterna i ytvattnet var korrelerade med denna gradient. Efter denna studie kan man inte med säkerhet avgöra var i viken som de sedimentära halterna av näringsämnen är högst. Dock kan man se vissa indikationer på att kvävehalten kan vara högre utanför Nynäs ARV (punkt 7) samt på de djupare provpunkterna längre ut i viken. Detta är något som även Esplund Lindquist påpekade i sin studie från år Vad som också påpekades i den studien var att halterna av kväve och fosfor i sedimenten samvarierade med halterna av vatten och glödförlust i sedimenten. Detta kunde även påvisas signifikant i denna studie. Detta betyder att det finns ett samband mellan ackumulationen av organiskt material och ansamlingen av närsalter på bottnarna, vilket förefaller logiskt. Lugnare områden, så som en vik, innebär att det blir mindre rörelse i vattnet och därmed bör det kunna ackumuleras både näringsämnen och organiskt material på dessa bottnar. Antalet taxa samt biomassan av flera bottenlevande organismer är färre/mindre vid provtagning år 2011 än det var år 1993, vilket kan indikera att det i viken förekommer en störning av något slag. En av anledningarna till detta skulle kunna vara att syrebristen ökat så pass på bottnarna att arterna inte kunnat tolerera detta och därmed minskat i antal och biomassa. En av anledningarna till den minskade abundansen av immobil bottenfauna kan vara att nervissnande submersa växter täckt över och kvävt underliggande arter. Det finns risk för att detta är vad som hänt med musslorna längre in i viken, då distributionen av dessa förefaller ha förändrats från år År 2011 återfanns musslor nästan enbart i vikens yttre delar, medan dessa år 1993 förekom i högre abundans i hela viken och främst i de inre delarna. En annan hypotes till denna fördelningsförändring kan vara att halterna av näringsämnen minskat i vikens vatten, vilket delvis kan överensstämma med data från recipientkontrollen där topparna av nitrathalter förefaller ha blivit mindre i viken över tid. Längre halt av näring i vattnet ger då längre klorofyllhalt, vilket innebär mindre föda för musslor. Detta kan vara en anledning till den minskning samt förändrade distribution som 22

23 förefaller förekomma. Att snäckornas distribution inte har förskjutits längre ut i viken likt musslornas, kan eventuellt bero på att de inte filtrerar vatten för föda och därmed inte är beroende av halten klorofyll i vattnet på samma sätt som musslorna. Vad man bör tänka på vid jämförelserna av närsaltshalter i sedimenten mellan år 1993 och år 2011 är att de olika provpunkterna ses som replikat, skillnader kan alltså inte ses på enskilda provpunkter utan i viken som helhet. Man bör också beakta att jämförelser endast kan ske mellan de två specifika årtalen, man kan inte fastslå hur förhållandena har varit i viken mellan åren 1993 och Då de flesta bottnar förefaller vara ackumulationsbottnar kan man anta att förhållandena är relativt stabila, men man kan inte med säkerhet avgöra det efter denna studie. Halterna av kväve och fosfor är inte signifikant skiljt mellan åren 1993 och 2011 sett till viken som helhet. Detta innebär att halterna inte är signifikant högre eller lägre år 2011 än de var år Även om Nynäs ARV har förbättrats och försök till att minska läckage från jordbruk gjorts så förefaller inte halterna av ackumulerade närsalter ha minskat i sedimenten än. Detta indikerar att det tar längre tid för sedimenten att återhämta sig. Då lagring av näringsämnen skett i sedimenten sedan lång tid tillbaka kan det ta längre tid innan man ser mätbara effekter. Det kan inte noteras någon signifikant skillnad mellan glödförlusterna uppmätta år 1993 och Detta innebär alltså att den organiska halten inte är signifikant högre eller lägre i viken år 2011 än den var år Att vattenhalten är signifikant lägre år 2011 än 1993 kan till exempel vara kopplat till den minskning i bottenlevande organismer som noteras. Färre antal bottenlevande organismer kan innebära mindre omröring av sedimenten, vilket kan ge en längre vattenhalt i sedimenten. Denna skillnad kan även tänkas vara årstidsbunden. Konklusion och Rekommendation Generellt är förändringarna i sedimenten sedan år 1993 inte särskilt stora eller tydliga sett till halten av närsalter samt organisk halt. Det kan vara nödvändigt med ytterligare åtgärder för att kunna minska tillförseln av kväve och fosfor till viken. Det krävs uppföljningar av åtgärder för att man ska kunna bedöma effekten utav dessa samt huruvida ytterligare åtgärder är nödvändiga. Vid uppföljning bör liknande provtagningsmetodik användas samt bör det utföras vid samma tidpunkt på året för att minska felkällor. 23

24 Erkännanden Stort tack till samtliga som hjälpt mig med denna studie, först och främst mina handledare Catherine Legrand från Linnéuniversitetet och Henrik Andersson från Mönsterås kommun. Tack även till examinator Börje Ekstam och opponent Roland Engkvist. Jag skulle också vilja tacka Christina Esplund Lindquist för all information och hjälp på vägen. Ytterligare en person som förtjänar ett tack är Anders Johansson, som tog sig tid att informera om jordbruket i området samt hur detta förändrats sedan 1990-talet. Tack till Emmelie Nilsson och Sara Gunnarsson som båda bistått med hjälp vid analyser utförda vid Linnéuniversitet. Dessutom vill jag tacka Jonas Lindström för hans medverkan vid provtagningen och stöd genom hela arbetes gång. Detta examensarbete är utfört inom Linné Universitet Centrum för Ecology and Evolution using Microbial Systems (EEMiS). Detta examensarbete finansierades av Mönsterås kommun, Institution för Naturvetenskap, LnU, programmet ECOCHANGE (Svenska Forskningsråd Formas). 24

25 Referenslista Litteratur och artiklar Annos, R Statistical and Data Handling Skills in Biology. Pearson Education. Bergman, E., Hansson, L.-A., Persson, A., Strand, J., Romare, P., Enell, M., Graneli, W., Svensson, J.M., Hamrin, S.F., Cronberg, G., Andersson, G. and Bergstrand, E Synthesis of theoretical and empirical experiences from nutrient and cyprinid reductions in Lake Ringsjon. Hydrobiologia 404, Bonsdorff, E Zoobenthic diversity-gradients in the Baltic Ssea: ontinuous post-glacial succession in a stressed ecosystem. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, Esplund Lindquist, C. Närsaltbelastning på Mönsteråsviken effekter på bottenlevande organismer, Examensarbete vid Högskolan i Kalmar, 1997 Håkansson, L., Rosenberg, R Pratisk kustekologi. SNV PM Jespersen A.-M., Christoffersen K., 1987, Measurements of chlorophyll a from phytoplankton using ethanol as an extraction solvent, Arch. Hydrobiol., 109, Kaiser, M.J., Attril, M.J., Jennings, S., Thomas, D.N., Barnes, D.K.A., Brierley, A.S., Polunin, N.V.C., Raffaelli, D.G., and Williams, P.J.B Marine Ecology Processes, Systems and Impacts. Oxford University Press. Mönsterås kommun Källfördelning Mönsteråsviken. Henrik Andersson. Naturvårdsverket Övergödningen av Sveriges kuster och hav. Rapport Naturvårdsverket Bedömningsgrunder för kustvatten och vatten i övergångszon Bilaga B till handbok 2007:4. Valderrama, J. C Methods of nutrient analysis. In Manual on Harmful Marine Microalgae. IOC Manuals and Guides No. 33 (Hallegraeff, M. G., Anderson, D. M. & Cembella, A. D.,eds), pp UNESCO, Paris. Personliga kommentarer Anders Johansson. Ledamot i Kommunfullmäktige, Mönsterås. Medlem i LRF Henrik Andersson. Projektsamordnare. Mönsterås kommun Internet Mönsterås kommun Kommuninformation Mönsterås i siffror. Anna-Carin Leijon SMHI, Sveriges Meterologiska och Hydrologiska Institut. Beställningsformulär för hydrografisk data. Martin Hansson Vatteninformations system Sverige (VISS). Vattenmyndigheterna och Länsstyrelserna Vattenförekomst Mönsteråsområdet

26 Bestämningslitteratur Köie, M. & Svedberg, U Havets djur. Prisma, Stockholm. Lindner, G Snäckor och musslor i världshaven. P.A. Nordstedt och Söners förlag. Mandahl-Barth, G Småkryp i Sötvatten. Fältbiologernas förlag. Gärdenfors. U., Hall, R., Hansson, C., Wilander, P Svenska småkryp en bestämningsbok till ryggradslösa djur utom insekter. Studentlitteratur, Lund. 26

27 Bilagor 1. Provtagningsresultat i Mönsteråsviken, Provtagningsresultat i Mönsteråsviken,

28 Bilaga 1. Provtagningsresultat i Mönsteråsviken, 2011 Resultat från studien år Provpunkt Djup (m) Siktdjup (m) Temperatur ytan ( C) Temperatur botten ( C) Salinitet ytan ( ) Salinitet botten ( ) M1 1,0 1,0 15,6 15,2 3,0 3,8 M2 1,0 1,0 15,1 14,7 5,9 6,0 M3 1,0 1,0 14,9 13,8 6,0 6,0 M4 1,0 1,0 14,4 13,3 6,0 6,0 M5 1,2 1,2 14,3 13,2 5,6 5,8 M6 1,0 1,0 13,5 12,9 5,8 6,0 M7 1,2 1,2 13,5 12,5 5,8 6,0 M8 2,0 2,0 13,0 11,2 6,2 6,2 M9 2,0 2,0 14,0 12,5 5,9 6,1 M10 3,4 3,4 12,4 11,8 6,2 6,2 M11 2,2 2,2 10,3 10,1 6,2 6,2 M12 2,0 2,0 10,8 10,0 6,0 6,0 M13 3,0 3,0 10,5 10,2 6,2 6,2 M14 3,8 3,0 12,3 11,5 6,2 6,2 M15 3,2 3,2 11,5 11,4 6,2 6,3 M16 5,4 4,5 9,8 7,3 6,3 6,3 M17 6,0 5,0 10,2 7,2 6,3 6,3 M18 4,1 4,1 10,3 8,6 6,3 6,3 Resultat från studien år Provpunkt Klorofyll A (µg/l) Nitrat (µm) Fosfat (µm) N/P (nitrat/fosfat) Kväve i sediment (g/kg TS) M1 4,01 28,6 0, ,60 1,2 M2 5,27 0,94 0,19 5 3,66 0,66 M3 5,90 0,34 0,15 2 9,25 0,96 M4 5,76 0,66 0,13 6 4,42 0,70 M5 3,02 0,71 0, ,20 1,3 M6 3,08 0,53 0, ,1 1,5 M7 2,68 0,28 0, ,9 1,3 M8 3,89 0,35 0, ,0 1,2 M9 3,01 0,30 0,06 5 4,74 0,7 M10 3,38 0,34 0, ,23 1,1 M11 3,22 0,32 0, ,1 0,92 M12 2,00 0,23 0,07 4 8,81 0,58 M13 3,08 0,22 0, ,7 0,77 M14 2,34 0,26 0, ,7 1,5 M15 2,52 0,26 0, ,4 1,5 M16 2,35 0,18 0,00-12,1 1,3 M17 2,28 0,16 0, ,6 1,2 M18 2,35 0,21 0,00-5,44 0,94 Fosfor i sediment (g/kg TS) 28

29 Resultat från studien år Provpunkt Vattenhalt (%) Glödförlust (%) Typ av botten (se tabell 1) M1 74,6 19,6 Ackumulation M2 60,1 8,5 Transport M3 69,1 17,7 Ackumulation M4 63,2 12,4 Ackumulation/Transport M5 73,4 17,4 Ackumulation M6 83,2 27,1 Ackumulation M7 76,4 20,1 Ackumulation M8 77,1 20,0 Ackumulation M9 59 6,4 Transport M10 79,6 20,0 Ackumulation M11 81,1 18,7 Ackumulation M12 73,4 10,3 Ackumulation/Transport M13 75,2 14,9 Ackumulation M14 76,7 24,1 Ackumulation M15 76,9 25,8 Ackumulation M ,6 Ackumulation M ,8 Ackumulation M18 69,6 11,4 Ackumulation/Transport 29

30 Antal individer/m 2 för varje provpunkt år Biomassa i g/m 2 för varje provpunkt år

31 Bilaga 2. Provtagningsresultat i Mönsteråsviken, 1993 Resultat från studien år 1993 (klorofyllvärden från år 1994). Provpunkt Djup (m) Siktdjup (m) Temperatur ytan ( C) Temperatur botten ( C) Klorofyll A (µg/l)* Klorofyll A (µg/l)** M1 0,82 0,82 16,6 16,6 M2 1,00 1,00 17,1 16,8 8,07 5,29 M3 1,30 1,30 16,6 16,0 M4 1,55 1,55 15,2 15,1 21,04 3,88 M5 1,70 1,70 15,4 15,3 M6 2,00 2,00 15,6 15,5 M7 1,80 1,80 16,7 16,3 13,13 4,70 M8 1,60 1,60 16,7 16,4 M9 2,15 2,15 16,2 14,6 M10 2,35 2,35 15,8 14,0 M11 2,50 2,50 15,4 14,9 M12 2,70 2,70 15,9 15,8 M13 3,40 3,40 15,2 14,9 M14 4,10 4,10 14,7 13,0 M15 4,50 4,50 14,3 12,8 M16 5,50 5,50 14,5 13,7 21,17 3,05 M17 6,30 5,85 14,2 12,7 M18 5,65 5,65 14,3 13,5 11,58 2,83 Klorofyll A: *aprilvärden **junivärden Resultat från studien år Provpunkt Kväve i sediment (g/kg TS) Fosfor i sediment (g/kg TS) Vattenhalt (%) Glödförlust (%) M1 6,69 0,92 80,5 14,7 M2 8,76 0,66 77,6 16,4 M3 10,09 1,22 81,2 16,7 M4 8,64 0,81 75,4 12,5 M ,5 22,7 M6 12,98 1,28 84,9 14,5 M7 13,04 1,41 85,9 22,7 M8 7,24 0,86 77,6 22,9 M9 8,83 1,09 79,6 16,4 M10 11,01 1,32 82,3 18,8 M11 13,92 1,18 87,3 24,3 M12 6,91 1,07 76,7 13,8 M13 10,36 1,26 81,1 17,2 M14 13,58 1,57 86,7 24,4 M15 13,22 0,95 85,4 22,4 M16 13,00 0,97 86,5 21,9 M17 12,88 0,96 86,5 23,2 M18 11,76 0,95 82,2 17,8 31

32 Antal individer/m 2 för varje provpunkt år Värdena för M6 och M8 har bytt plats för att kunna jämföra med studien från år

33 Biomassa i g/m 2 för varje provpunkt år Värdena för M6 och M8 har bytt plats för att kunna jämföra med studien från år

34