Hur kommer klimatförändringar att påverka Östersjöns ekosystem?

Transkript

1 Hur kommer klimatförändringar att påverka Östersjöns ekosystem? Andersson A, Meier M, Ripszam M, Rowe O, Wikner J, Haglund P, Eilola K, Legrand C, Figueroa D, Paczkowska J, Lindehoff E, Tysklind M, Elmgren R. Umeå universitet Linne universitetet Sveriges Meterologiska och Hydrologiska Institut, SMHI Stockholms universitet Marint strategiskt forskningsprogram: Östersjöns ekosystemdynamik i ett klimatförändringsperspektiv

2 Internationella klimatpanelen IPCC: Scenarier för Europa, 1. Största temperaturökning i norr, +C. Vintertida förändring störst. Nederbörden förväntas öka ca 3%. Hur påverkar det salthalten i Östersjön? Stora osäkerheter i klimatprojektionerna. Förändringar: Temperatur, Nederbörd

3 Ökad nederbörd ger ökad tillrinning från land. Förändring; Salthalt Lägre salthalt i havet. Bottenviken Idag Om 1 år 3 Bottenhavet Idag Om 1 år,5 Egentliga Östersjön Idag 7 Om 1 år 5 Sötvatten för terrestert organiskt material från land till hav, s.k. alloktont organiskt material (AOM): # Humusämnen # Löst organiskt kol (DOC) # Färgade organiska ämnen (CDOM). Meier et al. Ambio 1

4 Miljöhot mot Östersjön Nord- Syd perspektiv DOC, Humus, CDOM Studier i 3 estaurier: Råne Öre Emån Klimatförändringar: Nederbörd kommer att öka i norra Sverige. Sötvattentillflöde och AOM kommer att -3%. Utsötning av havet. Meier, Clim Dyn 6, Eriksson-Hägg, Environ Sci Technol, 1 Råne-estauriet Öre-estauriet Emån-estuariet

5 Klassisk födoväv: Nutida Hypotes, norr Basnivå: Växtplankton -primärproduktion Kolkälla: Oorganiskt kol Energikälla: solljus Mikrobiella födoväven Framtida klimatförändrad Basnivå: Bakterier Kolkälla: Organiskt kol Energikälla: Organiskt kol T.ex. AOM, lyserade celler. By: Kristina Viklund Umeå Marina Forskningscentrum

6 Skog och växtlighet på land. Nedbrytning i jord, bildning av brunfärgade humusämnen Nederbörd Genomsköljning av marken Uttransport till havet Nedbrytning av organiskt material

7 Lögde-estuariet Bottenhavet Brunfärgat vatten Humusämnen Hur påverkar det brunfärgade vattnet produktionen i havet? Födokälla för bakterier? Missgynnar växtplankton?

8 Nutida förhållande: Produktion, näring, AOM Primärproduktionen 1x högre i egentliga Östersjön än i Bottenviken. Bakterieproduktionen relativt lika i gradienten. Fosfor (P) 3x högre i söder. Humusämnen X högre i norr. Sötvattentillflöde ger hög tillförsel av (AOM): # Humusämnen # DOC # CDOM (färgade lösta ämnen) Andersson et al. Ambio 15

9 Råne-estuariet Bottenviken Öre-estuariet Bottenhavet Provtagning under vår-höst Primärproduktion Bakterieproduktion Förklaringsvariabler Emån-estuariet, Eg. Östersjön

10 Havsprovtagning Mätning av Växtplankton och Bakteriers Produktion Umeå Marina Forskningscentrum Betydelsefull infrastruktur och resurs för havsmiljöforskning

11 Umeå marina forskningscentrum En centrumbildning vid Umeå universitet UMF ligger vid norra Bottenhavets kust i Norrbyn, ett litet kustsamhälle fyra mil söder om Umeå. Vid UMF finns en fältstation med laboratorier, konferenslokaler, kontor, verkstad, båthus, hamn och förläggning. Här finns även en av Europas modernaste mesokosmanläggningar.

12 Primärproduktionen (PP) och bakterieproduktionen (BP) har olika timing i norr och söder 1 1 BP max 8 PP max BP max Emån-estuariet PP max BP max Söder: Primärproduktionen har sin topp under våren konsumerar vinterförrådet av näring. Bakterieproduktion har sitt maximum under varma sommaren Norr: Bakterieproduktionen gynnas av alloktont material vårfloden. Primärproduktionen missgynnas av det brunfärgade älvvattnet Öre-estuariet PP max 1 Production (umolc l-1d-1) Råne-estuariet 1 Production (umolc l-1 d-1) Production (umol C l-1 d-1) 1

13 Bottniska Viken PRIM PROD 6 Fosfor (umol/l) Positivt relaterad till humus PRIM PROD Humusämnen (ug/l) Humusämnen (ug/l) PRIM PROD (umol C/L D) BACT PROD BACT PROD (umolc/ld) Bakterieproduktionen: 8 Positivt relaterat till fosfor Negativt relaterad till humus 1 1 PRIM PROD (umolc/ld) Primärproduktionen:

14 - yr-1) Plankton production (g C m Några tecken på förändringar i Bottniska Viken? (a) Bothnian Bay (b) Öre estuary (c) Bothnian Sea Time (years) Stort älvinflöde under slutet av 9-talet. Primärproduktionen minskade i hela Bottniska Viken Bakterieproduktionen ökade. Wikner and Andersson GCB 13

15 Förändrades någon annan organismgrupp under den regniga perioden 1998-? Marenzelleria 1 Detta ledde till att en invasiv havsborstmask kunde invadera systemet year (mgc/ m- year-1) Abundance Monoporeia affinis (Ind m-) Märlkräftan Monoporeia affinis minskade kraftigt i hela Bottniska Viken en effekt av minskad primärproduktion Year Eriksson-Wiklund and Andersson ECSS 1

16 Bottniska Viken Ökad älvtillrinning leder till brunare havsvatten som är rikt på alloktont organiskt material. Det gynnar bakterier som konkurrerar ut växtplankton på näringsämnen. Högre vattentemperatur leder till ökad bakteriell aktivitet och syrekonsumtion. Minskad växtplanktonproduktion leder minskad produktion hos högre trofiska nivåer, t.ex. fisk. Andersson et al. Ambio 15

17 Egentliga Östersjön Högre vattentemperatur leder till lägre syrekoncentration i vattnet, anoxiska förhållanden i djupvatten. Fosfor (P) frigörs från bottnarna. Gynnar cyanobakterier. Lägre salthalt och lägre syrekoncentration ger sämre reproduktion hos torsk. Andersson et al. Ambio 15

18 Framtida Bottenviken Nutida Norr Framtida egentliga Östersjön Söder Siffror anger trofisk nivå

19 Blågrönalgsblomning (Cyanobakterieblomning) i egentliga Östersjön Katthårsalgen: Nodularia spumigena Dess blomningar förväntas ökan i framtiden

20 Östersjön - ett värdefullt hav! Ekosystemet fungerar mycket olika i nord-syd gradienten. Klimatförändringar förväntas inducera komplexa och interaktiva ekosystemförändringar. Bottniska Viken Ökad älvtillrinning innebär att betydelsen av alloktont organiskt material kommer att få allt större betydelse. Större inflöde av organiska miljögifter till havet. Det kommer att leda till en minskad primärproduktion och en mindre effektiv födoväv, som i slutänden leder till minskad fiskproduktion. Egentliga Östersjön Ökad frigörning av fosfor från bottensediment samt ökad tillrinning från land kommer att leda till större cyanobakterieblomningar. Lägre syrehalt och minskad salthalt kommer sannolikt att leda till att torsken minskar. Förvaltning av Östersjön Ekosystembaserad förvaltning av havsmiljön viktig! Mät förändringar (monitoring), vidta åtgärder. Begränsa utsläpp av bade kväve och fosfor. Begränsa fisket så att reproduktionen bibehålls. Andersson et al. AMBIO 15

21 Potentiella effekter av stora kylvattenutsläpp Ökar/tidigareläggs: Växtplankton vårblomning Djurplanktontillväxt maj mars Grönalger, såsom grönslick Snäckor Potentiellt sjukdomsalstrande bakterier Varmvattenfiskar, såsom abborre Bakteriers aktivitet och respiration Ehlin et al. (9) ELFORSK rapport nr 9:79 Minskar: Syrehalten i vattnet Sommarens växtplanktonproduktion Komplexa ekologiska samband som gör prediktioner osäkra. Studier som är gjorda vid Forsmark etc. gäller nutida förhållanden. Hur det blir i framtiden vid en högre havsvattentemperatur är okänt. Tröskelvärden? Successionsordningen kan rubbas. Undersökningar och experiment kan hjälpa oss att förstå hur kärnkraftsverksamhet påverkar de ekologiska sambanden i ett klimatförändrat Bottenviken. Tack!