EFFEKTER AV KLIMATFÖRÄNDRINGAR PÅ SJÖPRODUKTIVITET Jan Karlsson Climate Impacts Research Centre (CIRC) Dept. Ecology and Environmental Science (EMG), Umeå university www.arcticcirc.net
Kraftig uppvärmning i norr Hittills Framtiden Arktis Globalt 2000-2009 vs 1951-1980 Arctic Climate Impact Assessment 2010
Integrerad forskning över olika vetenskapliga disipliner -Viktigt för att förstå och prediktera effekter av klimatförändringar- Klimateffekter på sjöekosystem beror på direkta och indirekta effekter
High latitude lakes numerous and diverse Lakes >0.002 km 2 Verporter et al. 2014 GRL Rautio et al. 2011 Ecoscience
Vad kontrollerar sjöproduktivitet? The P limitation paradigm is questioned N rather than P limited phytoplankton in many natural lakes Phytoplankton does not always dominate whole lake production P limitation paradigm N limited phytoplankton in natural lakes CN addition CNP addition Elser et al. 2009 Science Schindler. 1974
Vad kontrollerar sjöproduktivitet? The P limitation paradigm is questioned N rather than P limited phytoplankton in many natural lakes Phytoplankton does not always dominate whole lake production Benthic algae mainly limited by light Boreal-Arctic lakes Seekell et al. 2015 L&O
Ljus, inte näring, kontrollerar fisk produktion Gradient study Fish Biomass (CPUE, kg) 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 Total P (µg L -1 ) Fish biomass (CPUE, kg) 5 4 3 2 1 0 Whole Sweden Jämtland R² = 0.62, p < 0.001 0 1000 2000 3000 4000 Light climate (mol m -2 yr -1 ) Karlsson et al. 2009 Nature, unpubl.
Organiskt material från land påverkar ljuset i sjöar 0 Ljus (% av ytan) 0 25 50 75 100 Humös sjö Experimentdammar djup = 1.7 m 5 Djup (m) 10 Klar sjö Humöst vatten Klart vatten 15 20
Terrestrial OM affect biomass production in lakes Positive and negative effects on primary production Decreasing the light climate in lakes (-) Increasing bacterial nutrient uptake and hence competition for nutrients (-) UV protection (+) Increase CO 2 availability in the water (+) Used by heterotrophic bacteria
Fish are made of trees Increase with input of coloured terrestrial OM Use of terrestrial OM can not compensate for negative effects Terrestrial reliance (%) 100 80 60 40 20 0 This study Published data R² = 0,6385 0 5 10 15 20 25 A Fish production (kg yr -1 net -1 ) 0,8 0,6 0,4 0,2 0 R² = 0,74 0 20 40 60 80 DOC (mg L -1 ) Terrestrial reliance (%) Karlsson et al. 2015 Ecology, unpubl data
Terrestrial OM export vary over space and time Depend on Temperature & Runoff Permafrost Vegetation, land use Acid deposition (medel älvvatten, Thurman 1985) Laudon et al. 2013 GRL
Uppvärmning har stor påverkan på sjöar Minskad fiskproduktion Ökade utsläpp av växthusgaser CO 2, CH 4 Brunifiering CO 2, CH 4 Karlsson et al. 2009 Nature, 2015 Ecology, Lundin et al. 2015 Scientific reports, Hotchkiss et al. 2015 Nature Geoscience
Management of arctic lakes in a changing climate Collaboration between Umeå University and county boards Umeå University Pär Byström, Anki Bergström, Jan Karlsson, Sven Norman, David Seekell County boards Jens Andersson (Jämtland) Torleif Ericsson (Västerbotten) David Bell (Norrbotten)
Management of arctic lakes in a changing climate Purpose: improve knowledge of climate impacts on Subarctic, Arctic and alpine lakes. Specific aims: to quantify and provide threshold variables for climate change induced regime shifts in fish resource use and production, and to develop tools and guidelines to be used in monitoring programs.
APPROACH Abisko Lapponia Ammarnäs Torrön Sampling lakes (10-50 ha) in Jämtland, Västerbotten and Norrbotten varying in depth (3-8m) and DOC (1-15 mg/l) levels. Char, brown trout and char-brown trout lakes. 18 lakes per year (6 in each region) year 1-2. 6 harvest lakes per year (2 per countyboard) year 2-3. Chemistry (DOC, N, P), physics (temp., oxygen, PAR, bathymetry), biology (GPP, biomass) from May to September. Fish: Multi-mesh survey gillnets will be set in July/August for two nights in each lake in the pelagic, littoral and profundal to collect data on the size structure and growth of fish.
En stor utmaning är att prediktera klimatpåverkan -Klimateffekter är komplexa med förväntad stor variation i tid och rum- Stort behov av: Integrerad och interdisciplinär forskning Storskaliga experimentella studier Fältbaserad + Modellering Interaktioner med andra påverkansfaktorer, tex markanvändning
För mera information www.arcticcirc.net jan.p.karlsson@umu.se 6 mo. 3 mo. Prowse et al. 2011, AMBIO Kempestiftelserna