Hur påverkar klimatförändringar oss?

Transkript

1 Hur påverkar klimatförändringar oss? Forskningsmiljö ECOCHANGE: Östersjöns ekosystemdynamik i ett klimatförändringsperspektiv Umeå Universitet (UmU) Linneuniversitetet i Kalmar (LnU) finansierat via FORMAS I samarbete med Naturhistoriska Riksmuseet (NRM) och Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU)

2 Miljöhot mot Östersjön i en nord-sydgradient! DOC, Humus KLIMATFÖRÄNDRING: Nederbörden kan komma att öka i norra Sverige, sötvatten- och DOC-humus tillförseln kan öka ca 2-3%. Utsötning av havet. Meier 26, Eriksson-Hägg 21 DOC = Dissolved Organic Carbon Löst organiskt kol

3 Projicerade förändringar i Östersjön: Sötvatteninflödet ökar -21% Vindhastigheterna ökar 2-13% Saliniteten minskar 7-47% Djupvatten-uppblandning ökar något Temperaturen ökar 1,9-3,3 oc Istäcket minskar 46-77% Extrema havsvattenivåer ökar Meier 26 Hur påverkar detta produktionen i havet?

4 ECOCHANGE Organisationsstruktur UmU Programme host UmU & LNU Support Infrastructure EcoChange Program Board Reference Group Dissemination Interactions Society Agneta Andersson Scientific coordinator and Scientific Steering Group Research Environments Theme leader 1 Theme leader 2 Theme leader 3 Theme leader 4 Theme leader 5 Graduate School Research Groups P r o j e c t L e a d e r s

5 Theme 1 Theme 2 Theme 3 Theme 4 Integrated Synthesis and Collaboration Theme 5 Analytical Platforms Field Facilities, Infrastructure, Vessels Experimental Facilities Forskning delas in i 5 teman: Tema 1. Effekt av förändring t.ex. av temperatur, näring, ljus, terrestert kol på Mikrobiella Födoväven. PI: Catherine Legrand LNU Tema 2. Feedback på högre trofinivåer, Fisk. Effekter av t.ex. Biomanipulation och ekosystemförvaltning. PI: Pär Byström UMU Tema 3. Förändringar av födovävstransport av organiska miljögifter. PI: Mats Tysklind UMU Tema 4. Stöd för marin miljöövervakning (sensorer, bojar, övervakningsstrategier. PI: Johan Wikner UMU Tema 5. Integrerad syntes (modellering, tidsserier) PI: Agneta Andersson UMU

6 ECOCHANGE: Frågeställning: Hur kommer produktionen och organiska miljögifter att förändras p.g.a. klimatförändringar? Nord-Sydligt perspektiv. Relevans: Relevant för nationell och EU politik, t.ex. Svenska Miljömål: EO Baltic Sea Action Plan (MRI) EU s Vatten och marina direktiv WFD, MSFD Reducerad klimatpåverkan En ren miljö Ingen övergödning Ett ekosystem i balans med bevarad biologisk mångfald

7 Utmaningar # Förstå hur olika komponenter i klimatförändringar, d.v.s. temperatur, nederbröd och ökat älvtillflöde, kommer att påverka ljusklimat, fördelning av miljögifter och produktionen i havet. #Vilka ekologiska konsekvenser får det? Samverkande eller motverkande effekter i de olika bassängerna? Möjligheter # Välutrustade laboratorier och fartyg från norr till söder i Östersjön. Bra infrastruktur. # Komplementär expertkompetens möjliggör en holistisk syntes. # Lång erfarenhet av marin miljöövervakning och gott samarbete med miljöförvaltning. ECOCHANGE bildar den nödvändiga plattformen för att möta dessa utmaningar!

8 Internationella klimatpanelen IPCC har tagit fram scenarier för Europa. Den största temperaturökningen väntas i norr. Temperatur Nederbörd förändringar Området för norra Östersjön +4oC. Speciellt vintertid väntas stor förändring. Nederbörden väntas också öka i området ca 3%. Vilka koncenkvenser får det för salthalt och närsalter i havet? Stora osäkerheter i klimatprojiceringar.

9 Salthalt förändringar Nederbörd kommer att öka vilket leder till lägre salthalt i havsvattnet. Bottenviken Idag 3 Om 1 år 2 Bottenhavet Idag 4 Om 1 år 2,5 Eg Östersjön Idag 7 Om 1 år 5 Vad händer med näringsämnen, terrestert organiskt material i havsvattnet? Meier 212

10 Klassiska födoväven: Nutida Basala trofinivån: Fytoplankton/alger Primärproduktion Kolkälla: Oorganiskt koldic, sun light Vår hypotes Mikrobiella födoväven Framtida, Klimatförändrad Basala trofinivån: Bakterier Bakterieproduktion Kolkälla: Löst organiskt kol (DOC, humus). T.ex. Terrestert C, algexudat. Av: Kristina Viklund Umeå Marina Forskningscentrum

11 Situationen i dagsläget: Växtplankronproduktionen 1x högre i eg. Östersjön än i Bottenviken. Bakterieproduktionen mer jämn. Fosfor 3 x högre i söder än i norr. Humuskoncentrationen dubbelt så stor i norr än i söder. Humus kommer från land och är brunfärgat

12 Lögdeälven Bottenhavet /Azote

13 Samband Humus Salthalt - Ljusklimat i Östersjön Humuskoncentrationen ökar med minskande salthalt Humusämnene (ug/l) 14, 12, 1, 8, 6, 4, Humus - Salinitet Speciellt vid salthalter <5 ökar humuskoncentrationen väldigt mycket. 2,,, 5, 1, 15, 2, 25, Salinitet y = -197,4ln(x) + 16,4 R² =,71 Humus ökar färgen och partiklar i vattnet vilket leder till sämre ljusklimat i vattnet. Påverkar alger negativt men bakterier positivt? Siktdjup (cm) Ljusklimat - Humus , 2, 4, 6, 8, 1, 12, 14, Humusämnen (ug/l)

14 Råne estuariet Bottenviken Öre estuariet Bottenhavet

15 Öre estuariet, Bottenhavet Algproduktionen: Påverkas negativt av humusämnen (sämre ljusklimat) men positivt till Fosfor (P, begränsande ämne). Bakterieproduktionen: Påverkas positivt av humusämnen PRIM PROD (umolc/ld) 45, 4, 35, 3, 25, 2, 15, 1, 5, Algproduktion y = 1,1x + 2,6 R² =,54, p=.1,,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, P (umol/l) BACT PROD (umolc/ld) 16, 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2, Bakterieproduktion y =,97x -,1789 R² =,89, p>.,, 2, 4, 6, 8, 1, 12, 14, Humic substances (ug/l) PRIM PROD (umol C/L D) 12, 1, 8, 6, 4, 2, Algproduktion y = -4,8 ln(x) + 23,1 R² =,65, p=.2,, 2, 4, 6, 8, 1, 12, 14, Humusämnen (ug/l)

16 Råne estuariet Bakterieproduktion y = 2,276e,227x R² =,55, p=. Algproduktion: Påverkas negativt av bakteriproduktion konkurrens om näringsämnen Bakterieproduktion: Påverkas positivt av humusämnen BACT PROD (umolc/ld) 16, 14, 12, 1, 8, 6, 4, 2,,, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, Humus (ug/l)

17 Några tecken på förändingar i Bottniska Viken? Plankton production (g C m-2 yr-1) (a) Bothnian Bay (b) Öre estuary (c) Bothnian Sea Time (years) Stor älvtillrinning under slutet av 9-talet. Algproduktionen minskade i hela Bottniska Viken Bakterieproduktionen ökade Wikner and Andersson GCB 213

18 Alger tillväxthastighet Alger växte långsammare pga stor älvtillrinning. Stor älvtillrinning gav mycket kolrika humusämnen, vilket gav sämre ljusklimat och därmed lägre tillväxt hos alger. 4 (a) Bothnian Bay r=-.19, p= (b) Öre estuary 3 ln r phyto (-) 2 1 r=-.68, p= (c) Bothnian Sea r=-.57, p= Specific TOC discharge (g C m -2 yr -1 )

19 Kvoten mellan bakterieproduktion och algproduktion påverkades positivt av tillrinning av humusrikt, kolrikt älvvatten R 2 =.37 (a) Bothnian Bay 1. Tolkning: Bakterier fick en extern kolkälla och var inte beroende av algernas kol. Alger fick ett sämre ljusklimat och minskade sin produktion Pb:Pp (-) R 2 =.52 (b) Öre estuary R 2 =.36 (c) Bothnian Sea Specific TOC discharge (g C m -2 yr -1 )

20 Eilola et al. 213 Geophys Res Lett Istäcke Iskoncentration i mars månad idag samt 1 år i framtiden Ger mer ljus och ca 1 månad tidigare vårblomning av alger Med nuvarande kunskap kan vi inte säga vad som betyder mest för algproduktionen: Sämre ljusklimat pga ökad humusmängd Bättre ljusklimat pga mindre istäckning

21 Påverkades då någon högre trofisk nivå i Bottniska Viken av ökad älvtillrinning ( )? Monoporeia affinis Bentiska faunan, vitmärlan, minskade i hela Bottniska viken.

22 Havsborstmasken Marenzelleria invaderade Bottniska Viken samtidigt som vitmärlan minskade drastiskt Havsborstmasken mer konkurrenssvag än vitmärlan Eriksson- Wiklund och Andersson ECSS (214)

23 Vitmärlan minskade pga minskad födotillgång (minskad primär produktion) Detta ledde till möjlighet för havsborstmasken att invadera systemet. Detta kan ha lett till ett nytt jämviktsläge. Vitmärlan återhämtar sig mycket långsamt. Prim Prod -1 year (mgc/ m -2 year -1 ) Abundance Monoporeia affinis (Ind m -2 ) 35 3 Prim Prod Monoporeia Year

24 Bottniska Viken Current precipitation Low river C input, More autotrophy Elevated precipitation High river C input, More heterotrophy CO 2 Light irradiance Virus Mesozoopl. Fish CO 2 Light irradiance Virus Mesozoopl. Fish Phytoplankt. Protozoa Phytoplankt. Protozoa Sedimentation River C Bacteriopl. Virus CO 2 Sedimentation River C N P Bacteriopl. Virus CO 2 Benthic fauna Phytobenth. Fish Benthic fauna Phytobenth. Fish Dagsläget Framtiden

25 Egentliga Östersjön Högre temperatur Mer syrefria bottnar Mer frigörning av Fosfor Mer cyanobakterieblomningar Funkey et al. EST 214

26 Blomningar av filamentösa toxiska cyanobakterier

27 Pågående forskning om hur klimatförändringar påverkar fördelningen av miljögifter. Humus leder högre ackumulering av Kvicksilver (Hg) i näringskedjan. Kvicksilverhalten i strömming högst i Bottniska Viken. Orsak? Jonsson et al. Nature Com. 214 Fördelningskonstanter (log K DOC ) för Hexachlorobenzene (svart), Naphthalene (rutigt) och Tributyl phosphate (randigt) i havsvatten från olika lokaler i Östersjön. Ripszam et al. submitted

28 Bottniska Viken Ökande humushalter leder till ökande Bakterieproduktion Ökande humushalter ger sämre ljusklimat men mindre is ger längre produktionssäsong. Algproduktionen minskar (?) Produktion av högre trofiska nivåer, tex fiskproduktionen, kan komma att minska Egentliga Östersjön Mer syrefira bottnar Cyanobakterieblomningar ökar. Hur kommer miljögiftssituationen att förändras?