Cyanobakterier i Östersjön historiskt sett

Att fastställa förekomsten och utbredning av cyanobakterier i Östersjön är in en enkel uppgift, och mycket historiska data baseras på utbredning av syrefria bottnar. Dessa visar på tre längre perioder av syrebrist, där de två senare med stor sannolikhet grundas i mänsklig påverkan. Under medeltiden gjordes skogsmark om till jordbruksmark som brukades med nya verktyg och metoder, vilket försämrade förmågan att hålla kvar näring i jorden. Sen den industriella revolutionens start har bruket av mark förändrats än mer, och introduceringen av konstgödsel för ca 70 år sedan ökade tillförseln och läckaget av näring ytterligare.

Även om cyanobakterieblomningar regelbundet förekommer i Östersjön, varierar det stort både var, när och hur, vilket försvårar insamlandet av historiska data. Detta beror på flertalet faktorer, som kan vara naturligt biologiska, klimatfysiska och genom mänsklig påverkan. Den faktor som tros spela störst roll i förekomsten och utbredningen av dessa blomningar är ytterligare tillförsel av näring, så kallad övergödning.

Ett starkt samband mellan syrefria bottnar och utbredda blomningar av cyanobakterier har observerats, vilket är varför borrkärnor av sediment har fått illustrera förekomsten av blomningar då andra klimatarkiv inte finns att tillgå. Detta beror på att dessa stora blomningar, av både alger och cyanobakterier, vid sin död faller ner till havsbotten och vid nedbrytning använder upp syre vilket leder till döda bottnar.

Den första av de längre perioder av syrefria bottnar i Östersjön inföll för ca 5000–9000 år sedan, och tros bero på en stark skiktning av vattenmassorna, och morfologiska faktorer såsom skiftande djup snarare än klimatologiska faktorer.

Medeltidens explosionsartade befolkningsökning ökar näringsläckaget till havet

De senaste 3000 åren har de grundläggande egenskaperna och faktorerna som påverkar Östersjön varit relativa stabila, men sedan ca 1000 år tillbaka kan en förändring ses som med stor sannolikhet är orsakad av mänsklig påverkan och förändring av landskapet. Under medeltiden ökar befolkningen explosionsartat, och med den även behovet av säker tillgång och produktion av mat.

Runt 1050–1250 avverkades stora områden med skogar för att ge plats åt lantbruksmark, vilket försämrar markens förmåga att hålla näring och även ökar risken för erosion. Detta kan leda till ökat läckage av kol, fosfor och kväve till närliggande vattendrag, och vidare ut i Östersjön. Även nya tekniker som plogning av åkermark bidrog till ytterligare näringsläckage.

Sedimentkärnor från Östersjön som studerats, vittnar om syrefria bottnar mellan år 300–1300. Den perioden överensstämmer med den stora befolkningsökningen och förändringen av landskapet som var aktuell för medeltiden.

Ytterligare bevis pekar mot höga nivåer av primärproduktion, något som även det ses i samband med utbredda cyanobakterieblomningar. Närvaro av specifika pigment, som kopplas samman med just cyanobakterier, i sedimentkärnorna tyder på att denna primärproduktion inte enbart beror på ökad förekomst av andra alger, såsom kiselalger.

Rent klimatologiskt sammanfaller dessa fynd med vad som kallas för den ”Medeltida värmeperioden”, en längre period av särskilt hög medeltemperatur. Från 1250 och framåt sjönk dock medeltemperaturen och mellan ca 1400-1800 gick världen in i vad som kallas ”Lilla istiden” och förutsättningarna för de värmegillande cyanobakterierna försämrades. Detta kan ses i de sedimentprover som tagit från Gotland, där både tecken primärproduktionen och förekomsten av pigment sjönk, och de syretörstande bottnarna kunde även återhämta sig under en period.

Industrialismen ändrar förhållandena ytterligare, och kartläggning av blomningarna startar

Nästa förlängda period av syrefria bottnar kan ses starta ungefär samtidigt som den industriella revolutionen. Den ökade mängden virke som exporteras visar på utbredd avverkning av skog, och jordbruket utvecklas ytterligare med nya tekniker och metoder. Under slutet av 1800-talet noteras kustnära blomningar, ofta i anslutning till större samhällen.

1902 grundas Internationella Havsforskningsrådet, och kvantitativa analyser av förekomsten av alger och cyanobakterier i Östersjön startar. Flertalet gånger om året provtas vattnet på utsjöexpeditioner, och denna data tyder på att mängden cyanobakterier var begränsad, men både Nodularia spumigena och Aphanizomenon förekom.

Dessa blomningar tros på sin höjd bestått av tunna ytansamlingar som vid endast svag vind lätt blandades ner i vattnet. Ytterligare historisk data av vattnet tyder på att det innan andra världskriget inte förekom cyanobakterier i Östersjön likt den mängd vi ser idag.

Konstgödsel introduceras och cyanobakterieblomningarna brer ut sig alltmer

Sedan 50-talet har området med syrefria bottnar brett ut sig mer än vad som tidigare observerats under de senaste 8000 år sen. Stora blomningar ute till havs blir alltmer förekommande, ett tecken på ökad näringstillgång. Syntetiskt gödsel börjar användas i stora mängder och läcker ut i Östersjön, vilket bidrar till övergödning och syrefria bottnar. Inte bara utökat jordbruk kan pekas ut som orsaken; ökade utsläpp från både transporter och industrin, samt bristfällig hantering av enskilda avlopp bidrar alla till situationen.

Under 60-talet ökar intresset för miljöproblem, och med det även forskning kopplad till dessa. Samarbetet mellan länderna kring Östersjön fördjupas i och med etableringen av HELCOM (Helsinki Commission) 1972 och sen några år senare finns även data på den årliga frekvensen av ytansamlingar av cyanobakterier. Sen 1969 förekommer regelbundet blomningar med den toxiska cyanobakterien Nodularia spumigena i Egentliga Östersjön.

Förutom den ökade näringstillförseln och varmare vattentemperaturer som leder till den generella uppåtgående trenden i förekomst och utbredning av cyanobakterieblomning, kan variation på kortare tidsspann ses. Dessa kan bero på skiftande förhållanden från år till år, där faktorer som ytvattentemperatur och inkommande solenergi i juli spelar stor roll. Till stor del är det dock okänt vad som påverkar den årliga variansen, och beror med stor sannolikhet på biologiska mekanismer.

Nästa vecka kollar vi närmare på de ekologiska effekterna av cyanobakterieblomningar.

Tidigare inlägg i serien om cyanobakterier i Östersjön:

Vad är egentligen en algblomning? Öppnas i nytt fönster.