Brunifiering

Stellan 1

Fil. Dr Stellan Hamrin Limnolog  f.d.chef för Sötvattenslabbet vid Drottningholm med ansvar för bl.a. lax och Ämnesråd vid Miljödep. Läs mer:

Stellan.Hamrin@savethebalticsalmon.se

Vårt brunare vatten

Jag har som limnolog tagit vattenprover i många sjöar och vattendrag i Skåne och Småland i 25 år mellan 1967 och 1993. Det var lätt att se att sjövatten var klart (när det inte var ”grönt”) och bäckvatten brunt. Stora sjöar var klarare än små och bäckvatten klarare på vintern och än på sommaren. Som Lunda-limnolog från Småland och ansvarig för undersökningarna med anledning av Skånes Vattenförsörjning visste jag att stora sjöar som Bolmen var klarare på 1930-talet och att man på 1980-talet kunde skönja en tendens till brunare vatten. Mina mätningar visade att under perioden 1965-1980 minskade färg-talet i Bolmen till 20 mg Pt/l i års-medelvärde för att sedan långsamt öka till runt 35 till  år 2000, då färgen ökade dramatiskt till nästan 80. Färgtal på 20 motsvarar ett siktdjup på runt 4 m, 35 ett siktdjup på runt 3 m och 80 ett siktdjup på 2 m. Liknande utveckling har konstaterats i Mälaren. Vattnet i Bolmen – Sveriges 10:e största sjö och dricksvatten-täkt för Skåne – är nu brunt och inte klart. Vad beror detta på, vad blir konsekvenserna och vad kan vi göra åt det ?

Det har skrivits en del om detta under 2000-talet men inte särskilt mycket. Emma Kritzberg vid Lunds Universitet och Irena Creed (Canada) var huvudansvariga för var sin samman-fattande artikel från 2019 resp. 2017, som jag har valt att utgå från i denna översikt. Urvalet av fakta och bedömningar från denna och andra artiklar (se litteratur-listan nedan) är helt mina egna. Båda artiklarna har viss tonvikt på svenska förhållanden.

Vad är brunifiering och hur påverkas det av försurning ?

Brunifiering betecknar vattens tilltagande färg och detta orsakas främst av humus-ämnen.

Brunifiering kallades tidigare för humifiering då man ansåg att humus-ämnen var den enda orsaken till det brunare vattnet. Eftersom detta inte är helt sant använder man numera begreppet brunifiering.

Brunifiering förekommer framförallt allt i nordliga sjöar och graden av brunifiering gynnas av hög temperatur, hög nederbörd, liten försurning, lång växtperiod och barrskog. Sjöar med omland utan organiskt material påverkas inte av brunifiering. Järn är en central del av humus-ämnen och förstärker färgen. Relationen mellan järn och humus varierar beroende på ursprung och graden av nedbrytning. Här kan direkts sägas att den pågående klimat-förändringen ökar brunifieringen och då även ovan polcirkeln där tinande permafrost kan bidra till brunifieringen.

Ökande pH-värden i mark och vatten till följd av ökat pH i nederbörd tycks i sig leda till ökad brunifiering. Detta tolkades tidigare som att färgtalet under första halvan av 1900-talet före försurningen skulle varit högre än nu, men detta är sannoliktfel. Däremot tycks vattnen för flera 1000 år sedan ha varit brunare än det är idag. Det är möjligt att humus-ämnen i vatten hade ett tillfälligt minimum på 1800-talet innan industrialiseringens effekter blev märkbara.

I vissa (ytliga) jordar leder ökad mängd sulfat till att humus-ämnen binds till marken och avrinnande vatten blir då klarare och när sulfat-halten minskar blir vattnet brunare. I andra (djupare) jordar kan man få motsatt resultat, vilket motsvarar vad som hänt under de senaste 40 åren. I Skandinavien tycks det mesta humus-materialet komma från den senare typen av jordar, vilket kan förklara vad som nu pågår. I de få fall där det finns historiskt material tillgängligt från tiden före försurningen (d.v.s. från 1930-talet eller tidigare) tycks försurningen under efterkrigstiden ha lett till brunare vatten (ex. Bolmen). En av Vänneåns källsjöar (mossgölen Ljungsjön) som på 1980-talet hade svart vatten med pH 4,5 och ett fåtal överlevande stora abborrar hade på 30-talet klart vatten med bl.a. mört, abborre och gädda.

Vad är humus-ämnen ?

Humus-ämnen utgörs av ”mörkfärgade högmolekylära organiska ämnen i mark och i torv som är ofullständigt nedbrutet”, och som ger vatten en brun färg. Färgen kan också komma från järn samtidigt som färgstyrkan är beroende av bl.a. pH-värde, vilket i sin tur delvis är en effekt av organiska syror ingående i humus. Samma mängd humus kan därför vara olika mycket brunt beroende på övriga förhållanden. Färgen mättes tidigare okulärt utifrån en fastställd Platina-skala, men mäts idag ofta optiskt genom vattnets ljus-absorption. Humusmängd mäts som ”totalt organiskt kol ”(TOC), men kan också mätas som ”löst organiskt material” (DOC); d.v.s. det material som passerar genom ett filter av en viss (mycket liten) storlek.

Humus-ämnen dominerar det organiska materialet i våra vatten och bryts långsamt ner av främst bakterier. Att definiera vad humus egentligen består av är inte lätt. Det är kolloidalt – d.v.s. består av mycket små partiklar som är ”nästan” lösta i vatten – och består av stora, komplicerade molekyler. Det sägs utgöra olika slags organiskt material skapat av levande organismer som befinner sig i olika stadier av nedbrytning. Det består främst av kol och väte men också av fosfor och kväve liksom av järn. 

Den starka kopplingen mellan humus-ämnen och järn beror på deras ömsesidiga förmåga att ta upp eller avge elektroner (redox-potential), som gör att järnhydroxider i mark avger järn-joner till humusämnen. Det innebär att andra potentiellt giftiga metaller med liknande förmåga också lätt kan bindas till humusämnen genom processer som är dåligt kända. Humus-ämnenas struktur gör att det lätt skapar bindningar med en rad andra ämnen och då också toxiner och giftiga grundämnen som kvicksilver.

Humus-ämnen kommer vanligtvis främst från omgivande marker med hjälp av yt- och grundvatten men kan också produceras i vattnet. Det bryts ner i vatten och omvandlas då till koldioxid eller metan till luften och påverkar då klimatet eller bildar partiklar som sedimenterar. Delar av det då delvis nedbrutna materialet förs vidare till nästa sjö där nedbrytningen fortsätter. I stora sjöar sker en mer omfattande nedbrytning och sedimentation. Vattnet vid sjöns utflöde är då mindre brunt än tillrinnande vatten om till- och frånflöde ligger på olika ställen i sjön. Humus-ämnen från olika marktyper (organisk eller partikulär jord, myrar, olika typer av skogsmark) har olika sammansättning. 

Hur påverkar brunifieringen våra vatten ?

Ljus och ekosystem

Humus har en stor ekologisk effekt på flera olika sätt. Mest uppenbart är att det i sjöar begränsar ljusets förmåga att tränga ner på djupet och påverkar därmed de bottnar och de vattenvolymer där växter och växtplankton kan växa. Man räknar med att denna gräns går där bara 1 % av ljuset återstår. I klara sjöar i ex. fjällen motsvarar detta 25 m djup medan det i starkt brunifierade sjöar kan vara så lågt som 1 m. När en sjö blir brunare minskar det djup där bottenlevande växter finns och frisvävande växtplankton kan finnas. Detta gör att totala produktionen i sjön minskar.

Humus-ämnen består emellertid av organiskt material och innehåller ganska mycket kväve och fosfor och en rad viktiga mikro-näringsämnen. I näringsfattiga, klara sjöar leder därför brunifieringen initialt till  ökande produktion, vilket dock med tiden motverkas av en allt mindre yta och volym där produktion kan ske. 

Denna förändring i produktions-förmåga innebär också att hela vatten-ekosystemet i både rinnande vatten och i sjöar successivt förändrar sin struktur och funktion.  Vissa arter – både växter och djur – beroende av klart vatten eller i sjöar låga temperaturer blir mindre vanliga och kan helt försvinna. Andra arter gynnade av mörkare och eller varmare vatten blir allt vanligare. I större, klara sjöar, som är åtminstone 15 m djupa, finns levande växtplankton i hela den vattenmassa som sommartid har varmt vatten. Men också i det kallare botten-vattnets övre del finns då levande växtplankton och botten-växter, som producerar syrgas och blir mat för djurplankton och fisk som inte tål varmt vatten. Detta ökar också syrehalten i bottenvattnet.

När brunifieringen tilltar flyttas den zon där växtplankton kan tillgodogöra sig sol-ljuset allt längre uppåt samtidigt som vattnet blir mörkare. Detta minskar produktionen totalt sett men gör också att det avstånd på vilket de flesta rovdjur – både kräftdjur och fisk – kan upptäcka sina byten blir allt mindre. Sannolikheten att hitta byten minskar därför även om mängden byten är konstant. 

Detta påverkar större frilevande kräftdjur men framförallt elritsa, mört, abborre, gädda, plankton-ätande sik och röding. Gösen, som har god synförmåga, gynnas i relation till övriga fiskar och braxen kan kompensera sämre syn med att övergå till att som valar filtrera vattnet på jakt efter byten. Fiskarter, som söker föda på ex. bottnen, på annat sätt än med synen, gynnas också på övriga arters bekostnad. Fiskar som ål och lake torde påverkas ganska lite.

Effekten blir i relevanta delar densamma i rinnande vatten och i grundare sjöar. En ytterligare effekt är att syretäringen ökar i takt med mängden humus-ämnen och syrebrist kan uppstå i bottennära områden. I ”gölar” med liten strandzon blir effekten stor eftersom strandnära vegetation helt försvinner när alla botten-områden saknar ljus (och därmed växter). 

Ökad humusmängd gynnar också växtplankton som producerar mindre med fleromättade fettsyror vilket fysiologiskt kan skada djur (se vidare nedan). Ökad mängd humus-ämnen skapar generellt en mild kemisk stress på många akvatiska organismer.

Liknande effekter uppstår i kustområdena och speciellt där brunt, rinnande vatten mynnar i skärgårdsområden. Sådant vatten förekommer främst i södra Sverige och i floder utan större sjöar i flodområdets nedre delar. Sådana vattendrag är ex. Hallands-åarna samt Helgeån, Ronnebyån och Emån vid vars mynningsområden effekter av humus-ämnen kan förväntas. Längs öppen kust blir utspädningen stor och spridningen påverkas av strömmar styrda av vind och vindriktning. Effekten kan då vara svår att studera och ett sådant exempel är Hanö-bukten. Träindustrier och massa-fabriker lagrar och hanterar stora mängder träd, som avger naturliga och potentiellt aktiva/giftiga ämnen som kan förvärra situationen i ex. Hanöbukten och Viskans och Emåns mynningsområden

Ljus och kemi

När ljuset träffar humus-ämnen sker kemiska processer (fotolys), som oxiderar de stora, komplexa humus-ämnena till mindre delar. Fotolysen förvandlar en del lösta, organiska kol/väte-föreningar till föreningar utan organisk bindning (o-organiskt kol), samtidigt som lättpåverkade aromatiska (diskus-formade) molekyler (ex.bensen) förändras till ljus-stabila, alifatiska, raka kol/väte-kedjor (ex. metan). Dessa nya ämnen bryts dock lätt ner genom annan påverkan. Många av dessa föreningar saknar betydelse. Andra gynnar produktionen i vattnet, medan andra åter kan vara skadliga genom att möjliggöra skapandet av reaktivt syre (väteperoxid, superoxid) och andra syre-radikaler. 

Eftersom mörkt vatten genom absorbtion blir varmare än klart vatten ökar detta risken för att skapa bl.a. reaktiva syre-molekyler. Dessa kan utnyttjas av ex. blågrönalger för att skada konkurrenter som heterotrofa bakterier, virus och små växtplankton. Dessa processer sammantaget skapar ett nytt slags ekosystem som är mer reaktivt än tidigare ekosystem och vars struktur och funktion är delvis okänt. Creed et al sammanfattar med “att helt avslöja dessa effekters komplexitet – inkluderande synergistiska och antagonistiska kopplingar – i ekosystem med varierande koncentrationer och sammansättningar av humusämnen är bortom de flesta studier”. Mitt eget intryck efter en del läsande är att det sannolikt också är bortom dagens kunskap. 

Järn tycks spela en central roll i brunifierade sjöar. Järn kan vara begränsande för produktionen i klara sjöar och är nödvändigt för tillväxt av blågrönalger (genom enzymet nitro-genase). Humus-ämnen tycks vara styrande för ekosystemet både genom sin ljushämmande funktion och genom tillgängligheten av en rad olika nödvändiga makro- och mikroämnen. Detta ökar andelen bakterier i systemet och tycks minska systemets produktivitet.

Brist på Fettsyror

Ett särskilt problem utgör humus-ämnenas påverkan på fettsyror. Brist på essentiella fettsyror pekas nu ut av flera forskare som den jämte tiamin sannolika orsaken till torskbeståndets problem i Östersjön. Eftersom skapandet av dessa fettsyror förutsätter tiamin kan denna del av problemet möjligen koka ner till just brist på tiamin. Vi vet sedan tidigare att lax och havsöring nu skadas allvarligt av tiaminbrist och andra djurbestånd med starkt minskande populationer (ål, ejder, blåmussla, måsfågel) har visat sig ha låga tiamin-halter (se vidare nedan).

Det är möjligt att ökad tillförsel av humusämnen – som gör ekosystemet mer beroende av ämnen tillförda från omgivande marker – minskar produktionen och transporten av högkvalitativt EFA (nödvändiga fettsyror)och då speciellt fleromättade syror (PUFAs). Detta kan orsakas av såväl lägre fytoplankton-biomassa som utspädning av återstående EFAs eller en ökning i andelen blågrönalger (Fig. 7). Fettsyror producerade i det egna vattnet som eicosapentaenoic acid (EPA 20:5×3) and docosahexaenoic acid (DHA, 22:6×3) 

är viktigare än andra fettsyror producerade externt. Sådana fettsyror är dubbelt så effektiva som andra. Det finns ett negativt samband mellan produktionen av viktiga fettsyror och temperatur och färgtal i vattnet. Ett skifte från produktion av alger och växter på botten till bakterier och växtplankton i vattenmassan minskar transporten av nödvändiga fettsyror. Detta kan också påverka bindningen till potentiellt skadliga tungmetaller.

Det pågår en intensiv vetenskaplig diskussion om den relativa betydelsen av nödvändiga fettsyror producerade i eller utanför den egna sjön. Möjligen kan det vara så att den relativa betydelsen är olika för växt- respektive djurplankton. Beroende på vilka arter som dominerar djurplankton-samhället, vilket oftast beror på vilka fiskpredatorer som dominerar, kan transporten av fettsyror till fisk variera. Djurplankton väljer födo-partiklar på olika sätt. Större arter som Daphnier är effektiva filtrerare  och minskar dom reduceras transporten av fettsyror i de fall humus-ämnen från mark dominerar. 

Produktionen av djurplankton kan vara begränsad av tillgången på fettsyror både i klara näringsfattiga vatten (4 ug P/l) och i vatten dominerade av blågrönalger (> 25 ug P/l). Det förhållandet att nyckelarter som konsumerar växtplankton eller djur kan vara begränsade av andra faktorer än näringsämnen och selektiv predation är en ny och viktig faktor som kan förändra idag accepterade relationer mellan olika trofiska nivåer (näringsnivåer) i ett ekosystem.

Blågrönalger och toxiner

Mekanismen bakom övergången till övergödda vatten vid ökad tillförsel av fosfor är inte känd i detalj. Det kräver temperaturer över 20 grader och gynnas av brist på kväve i vattnet eftersom blågrön-alger kan binda luftsyre. Creed et al har en längre diskussion om interaktionen mellan humus-ämnen och toxin-produktion hos blågrön-alger i nordliga vatten. Jag är tveksam till relevansen för sötvatten under Skandinaviska förhållanden och koncentrerar mig på det som kan vara relevant för Östersjön, som sedan lång tid drabbats av blågrönalgblom sommartid under den period då tillförseln av humus-ämnen successivt ökat. Här bör påpekas att också vissa andra växtplankton kan vara toxin-producerande (ex. chrycophyter).

Humus-ämnen har stor förmåga att både binda och avge tungmetaller och spårämnen av olika slag. Några sådana metaller är järn, som kan vara tillväxtreglerade, och koppar, som kan nå giftiga koncentrationer. Humus-liknande ämnen producerade av blågrönalger (Siderophorer) kan bidra till att ”stjäla” järn från andra växtplankton. Toxiner hos blågrönalger kan bidra till att på olika sätt gynna blågrönalger, varvid järn spelar en central roll, och det finns ett antal hypoteser om dessa mekanismer. Att dessa gifter är aktiva i bildande och transport av komplicerade organiska föreningar förefaller klart. Toxinerna är vatten-lösliga och de ekologiska effekterna av toxinerna i vatten-ekosystem är inte kända.

Applicerat på Östersjön förefaller ökande humus-mängder mycket väl kunna bidra till bildandet av blågrönalger och indirekt till andra förändringar.

Creed et al skriver att givet klimatförändringen och dess gynnande av blågrönalger kan man förvänta ökade effekter av blågrönalg-toxiner. Något som redan pågått i Östersjön i snart 30 år (min kommentar). Toxinerna utgörs av många olika föreningar, som kan gå ut och in i olika födokedjor men svår-prognostiserat resultat. Man kan inte utesluta att en del av de stora förändringar som nu pågår i bl.a. Östersjön (ex. M74 och tiamin-brist i ekosystemet) är kopplade till produkter från blågrönalger och humus-ämnen och deras inbördes relation. Kopplingen till behovet av fleromättade fettsyror redovisat ovan kan vara ett sådant exempel.

Kvicksilver och andra positivt laddade joner

Humus-ämnen binder lätt positivt laddade joner som metaller till sig och då i första hand järn, men också aluminium, zink och koppar. De formar starka organiska komplex-bindningar med humus-ämnen, vilket ökar dessa joners rörlighet i ekosystemet. Järn underlättar dessutom transporten av bly, arsenik och vanadin. Den ökande tillgången på humus-ämnen från land leder därför bl.a. till ökad metylering av kvicksilver, vilket i sin tur sprider kvicksilver i näringskedjorna. Det innebär också ökad mängd aromatiskt humus med ökat behov av svavel och metyleringen sker bl.a. med hjälp av sulfatreducerande bakterier. Detta beror delvis på ökad löslighet hos metyl-kvicksilver bundet till svavel-haltiga thiol-grupper. Detta gör metyl-kvicksilvret mindre lätt-tillgängligt än det annars skulle varit. Bildning av metyl-kvicksilver gynnas av ökad tillgång på aromatiska humus-ämnen från land, humus-gynnade heterotrofa bakterier och ökad andel lövträd. Även Kretzberger et al betonar betydelsen av svavel vad gäller humus-ämnens funktion och påverkan på ekosystemet.

Ännu okända effekter ?

Humus-material har uppenbart en avgörande effekt på sjöar och rinnande vatten och sannolikt också på vissa kustområden. Denna inverkan sker genom den genom-gripande ekosystem-effekt som den minskande ljusmängden leder till och som minskar den totala produktionen, förändrar artsammansättningen på alla trofiska nivåer och ökar syretäringen. Men den sker också genom den fysisk/kemisk påverkan genom humus-ämnenas förmåga att underlätta transformeringen av både tungmetaller och en rad nödvändiga ämnen för biologiskt liv både på cell- och organismnivå. Humus-ämnen i vatten tycks utgöra en slags ”häx-brygd”, vars betydelse fortfarande är oklar. Klimatförändringen med stigande temperaturer kan förväntas förvärra situationen samtidigt som humus-ämnenas nedbrytning förvärrar situationen.

Det förefaller möjligt att humus-ämnena påverkar ekosystemet och dess delar på ett sätt som vi idag inte kan förstå och förutse. Det finns därför anledning att fundera över vad som idag pågår i våra ekosystem. En sådan utveckling är de bestånds-minskningar som idag kan iakttas runt våra kuster och främst i Östersjön där ett stort antal bestånd av skilda arter nu minskar drastiskt. Dit hör sedan 1970-talet lax och havsöring, som vi vet skadats av tidvis mycket låga tiamin-halter, men också sik, siklöja och harr. Hela fisk-samhället längs ostkusten har förändrats radikalt med kraftiga minskningar hos en rad arter. Även ål och bestånd av torsk har minskat drastiskt under den aktuella tiden och även många fågelarter som ejder och måsfågel minskar liksom blåmussla. Oförklarade skador förekommer också på älg i vissa områden liksom på bl.a. honungsbi.

Det är sannolikt att dessa skador orsakats av flera olika faktorer och i vissa fall (ex. ål) vet vi att så är fallet. Beträffande torsk anger numera officiellt ansvariga forskare att problemen sannolikt beror på brist på essentiella födoämnen (och inte på överfiske). Men gemensamt för de arter som nämns är att man vid studier funnit att de har så låga tiamin-halter att man bör förvänta sig allvarliga skador. 

Vad kan vi göra ?

Långsiktig

Creed et al anger att som nödvändig och grundläggande åtgärd att förbättra kunskapen om sambandet mellan humus-ämnenas sammansättning och ekosystemets struktur och funktion inkluderande viktiga näringsämnens påverkan. Detta är komplexa frågor och kräver betydande resurser och insatser från forskar-grupper med olika inriktning. Särskilt behöver processerna på cell-nivå studeras. Forskningen bör som oftast ske genom en kombination av laboratorie-experiment, ökad kunskap om vad som sker i miljön samt storskaliga fält-manipulationer och med hänsyn tagen till olika tids-skalor. Sambandet mellan land och vatten är centralt liksom kunskapen om hur förändringar av markanvändning (ex. dagens skogsbruk) påverkar humus-transportens kvantitet och kvalitet.

Särskilt intresse bör ägnas åt de fysiologiska effekter som humusämnena och deras nedbrytningsprodukter kan ha på både cell- och organismnivå. Men allt detta tar tid och vill vi motverka dagens negativa utveckling måste en rad konkreta åtgärder vidtas nu.

Vad kan vi göra nu ?

Brunifieringen av våra vatten sker nu snabbt och Bolmen – landets 10:e största sjö  – har fått sitt siktdjup halverat på 30 år. Det är allvarligt och skadar inte bara sjöns ekosystem utan också alla nedströms liggande vatten och ån Lagan ända ner till Laholmsbukten, som också påverkas. I just detta fall påverkar det också större delen av Skånes dricksvatten och det är osannolikt att man till 100 % kan ta bort de ämnen som nu tillförs vatten. Under alla omständigheter innebär det krav på nya reningsmetoder och ökade kostnader.

Sjöar och vattendrag får sitt vatten från omgivande marker och vad detta innehåller är helt avgörande för vatten-ekosystemen. Innehållet i tillrinnande vatten har förändrats i grunden av mänskliga aktiviteter; först genom industrialiseringen och städernas orenade avloppsvatten och därefter genom först jordbruket och sedan 40/50-talet också skogsbruket. De två förstnämnda problemen har nu i huvudsak åtgärdats. En del av jordbrukets problem återstår att lösa och skogsbrukets problem är i princip olösta.

Klimatet

Klimat-förändringen har en styrande effekt på humus-ämnen i vatten genom att ökad temperatur leder till snabbare omsättning av de processer som påverkar humus-omsättningen. Ökad nederbörd innebär att tillrinningen av vatten ökar liksom också kontakten mellan vatten och humus-ämnen. Detta sammantaget innebär att klimatet utgör en kraftig drivkraft för att öka både tillförseln och omsättningen av humus-ämnen. 

Att motverka klimatförändringen genom minskande utsläpp av koldioxid, metan och lustgas och genom ökad lagring av kol i främst skog är därför av central betydelse för att minska brunifieringen.

Skogs- och jordbruk

Jordbruket har länge påverkat våra vatten genom tillförsel av fosfor och kväve, vilket fortfarande – trots omfattande motåtgärder – utgör ett betydande problem. Detta höjer pH-värdet i vatten och torde snarast motverka effekterna av just humus-ämnen. Ur ”snäv” brunifierings-synpunkt är därför jordbruket inget problem bortsett från de indirekta effekter som jordbrukets bidrag till förekomsten av blå-grönalger kan ha. Jordbruk på organogena – ofta dikade – marker förbrukar med tiden all organisk substans och avger stora mängder koldioxid till atmosfären och organisk substans till vattnet. Karaktären på just denna substans är dåligt känd.

Fram till 1940-talet bedrevs skogsbruket i huvudsak manuellt genom avverkning av enstaka träd och utan att skada mark och markekosystem. Dock förekom, vilket Elin Wägner påpekade redan 30-talet, kalhyggen redan på sent 1800-tal. Kalhyggen var dock ovanliga särskilt i södra och mellersta Sverige där brunifieringen är det största problemet. Däremot skedde redan under tidigt 1900-tal – och inte minst runt Bolmen – nyplantering av barrskog bl.a. för att binda erosions-känsliga marker. Därefter har även återplantering skett med enbart barrträd och fuppväxande björk dödades med hormoslyr. Detta gjorde att andelen barrskog, som bidrar till ökat humus-läckage successivt ökade och var en bidragande orsak till försurningen.

Under efterkrigs-tiden intensifierades skogsbruket genom mera barrskog, starkt ökad andel kalhyggen kompletterat med markberedning och hormoslyr-bekämpning för att döda lövskog. Detta förvärrade läckaget av humus-ämnen. Förutom att bidra till brunifieringen innebär skogsbruket dessutom ökade utsläpp av kol också till atmosfären, vilket förvärrar klimatförändringen och därmed skapar en negativ återkopplingsmekanism vad gäller brunifiering och klimat. 

Tillförseln av vatten med humus-ämnen sker oftast på specifika platser längs sjöar och vattendrag, vilket styrs av främst topografin. Dessa punkter kan därför identifieras och i ett första skede är det därför viktigt att skydda dessa zoner (också av en rad andra skäl) och om möjligt plantera lövträd just här.

Dikning av främst skogsmark leder inte bara till förluster av koldioxid till atmosfären och därmed en försämring av klimatet (se ovan) utan också till ökad transport av humus-ämnen till sjöar och vattendrag. Ny dikning är idag förbjudet i Sverige men rensning av diken sker regelmässigt och det är också tillåtet att ta upp nya diken i anslutning till de som finns

.

För att minska skogsbrukets bidrag till brunifieringen är det därför viktigt att markbearbetning och kalhuggning uphör och att andelen lövträd ökar i framtida skogar ökar. Detta kan ske genom övergång till hyggesfritt skogsbruk (kontinuitets-skogsbruk), som sett över tid torde ha samma lönsamhet som dagens skogsbruk men motverkar klimatförändringen, skyddar vårt vatten och ökar den biologiska mångfalden i våra skogar.

Dikade skogsmarker bör ”återvätas”.

Vattendrag

Det råder delade meningar om mindre vattendrags betydelse för brunifieringen, men det finns studier som visar att just dessa kan spela en avgörande roll. Sådana vattendrag i Sverige är idag till mycket stor del skadade av mänsklig påverkan som dikning, reglering och tidigare flottnings-rensningar, vilket sammantaget innebär att vattnets uppehållstid minskat kraftigt. Detta leder i sig till brunare vatten än vad som annars varit fallet. Det har också allvarligt skadat ekosystemen och den biologiska mångfalden.

Miljöbalken och Vattendirektivet kräver med få undantag att dessa vatten ska restaureras snarast möjligt. Regeringens nationella plan, som innebär att denna restaurering i princip aldrig ska ske i Norrland och mycket sent i övriga landet, strider sannolikt mot EU:s vattendirektiv och har därför överklagats till Förvaltnings-överdomstolen. Det är viktigt också ur brunifierings-synpunkt att dessa mindre vatten återfår sin naturliga struktur och funktion så snart som möjligt.

Källhänvisning

Denna sammanfattning av brunifieringens orsak och verkan bygger till viss del på egna kunskaper förvärvade under drygt 50 års yrkesliv med vatten-frågor. Störst hjälp har jag dock haft av 2 sammanfattande artiklar med Emma Kretzberg och Irena Creed som huvudförfattare (se nedan). Fullständiga referenser inom området finns i dessa artiklars referens-listor. Jag har därutöver haft hjälp av ett antal andra artiklar, som jag bedömt som viktiga, vilka listas nedan. Alla felaktigheter som kan finnas i denna redovisning är helt och hållet mitt eget ansvar.

Ambio https://doi.org/10.1007/s13280-019-01227-5

Browning of freshwaters: Consequences to ecosystem services, underlying drivers, and potential mitigation measures; Emma S. Kritzberg , Eliza Maher Hasselquist, Martin Skerlep, 

Stefan Löfgren, Olle Olsson, Johanna Stadmark, Salar Valinia, Lars-Anders Hansson, Hjalmar Laudon . 

Glob Change Biol. 2018;24:3692–3714 

Global change-driven effects on dissolved organic matter composition: Implications for food webs of northern lakes; Irena F. Creed, Ann-Kristin Bergström, Charles G. Trick, Nancy B. Grimm, Dag O. Hessen, Jan Karlsson, Karen A. Kidd, Emma Kritzberg, Diane M. McKnight, Erika C. Freeman, Oscar E. Senar, Agneta Andersson, Jenny Ask, Martin Berggren, Mehdi Cherif, Reiner Giesler, Erin R. Hotchkiss, Pirkko Kortelainen, Monica M. Palta, Tobias Vrede, Gesa A. Weyhenmeyer. 

Övriga referenser

Armstrong, A., J. Holden, P. Kay, B. Francis, M. Foulger, S. Gledhill, A.T. McDonald, and A. Walker. 2010. The impact of peatland drain-blocking on dissolved organic carbon loss and discoloura- tion of water; results from a national survey. Journal of Hydrology 381: 112–120.

Björnerås, C., G.A. Weyhenmeyer, C.D. Evans, M.O. Gessner, H.-P. Grossart, K. Kangur, P. Kortelainen, et al. 2017. Widespread increases in iron concentration in European and North American freshwaters. Global Biogeochemical Cycles. https://doi.org/10. 1002/2017gb005749. 

Creed, I.F., A.K. Bergström, C.G. Trick, N.B. Grimm, D.O. Hessen, J. Karlsson, K.A. Kidd, et al. 2018. Global change-driven effects on dissolved organic matter composition: Implications for food webs of northern lakes. Global Change Biology 24: 3692–3714. 

Dick, J.J., D. Tetzlaff, C. Birkel, and C. Soulsby. 2015. Modelling landscape controls on dissolved organic carbon sources and fluxes to streams. Biogeochemistry 122: 361–374. 

Finstad, A.G., T. Andersen, S. Larsen, K. Tominage, S. Blumentrath, H.A. de Wit, H. Tømmervik, and D.O. Hessen. 2016. From greening to browning: Catchment vegetation development and reduced S-deposition promote organic carbon load on decadal time scales in Nordic lakes. Scientific Reports 6: 31944.

Frainer, A., L.E. Polvi, R. Jansson, and B.G. McKie. 2018. Enhanced ecosystem functioning following stream restoration: The roles of habitat heterogeneity and invertebrate species traits. Journal of Applied Ecology 55: 377–385. 

Johansson, L., J. Temnerud, J. Abrahamsson, and D.B. Kleja. 2010. Variation in organic matter and water color in Lake Mälaren during the past 70 years. Ambio 39: 116–125. 

Karlsson, J., P. Bystrom, J. Ask, P. Ask, L. Persson, M. Jansson. 2009. Light limitation of nutrient-poor lake ecosystems. Nature 460: 506–509. 

Koskinen, M., T. Tahvanainen, S. Sarkkola, M.W. Menberu, A. Lauren, T. Sallantaus, H. Marttila, A.-K. Ronkanen, et al. 2017. Restoration of fertile peatlands poses a risk for high exports of dissolved organic carbon, nitrogen, and phosphorus. Science of the Total Environment 586: 858–869. 

Kritzberg, E.S. 2017. Centennial-long trends of lake browning show major effect of afforestation. Limnology and Oceanography Letters 2: 105–112. 

Lindbladh, M., A.-L. Axelsson, T. Hultberg, J. Brunet, and A. Felton. 2014. From broadleaves to spruce—The borealization of south- ern Sweden. Scandinavian Journal of Forest Research 29: 686–696. 

Lydersen, E., S. Löfgren, and R.T. Arnesen. 2002. Metals in Scandinavian surface waters: Effects of acidification, liming, and potential reacidification. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 32: 73–295. 

Marttila, H., S.-M. Karjalainen, M. Kuoppala, M.L. Nieminen, A.-K. Ronkanen, B. Kløve, and S. Hellsten. 2018. Elevated nutrient concentrations in headwaters affected by drained peatland. Science of the Total Environment 643: 1304–1313. 

Mattsson, T., P. Koretelainen, A. Laubel, D. Evans, M. Pujo-Pay, A. Ra ̊ike, and P. Conan. 2009. Export of dissolved organic matter in relation to land use along a European climatic gradient. Science of the Total Environment 407: 1967–1976. 

Nieminen, M., M. Palviainen, S. Sarkkola, A. Laure ́n, H. Marttila, and L. Fine ́r. 2018. A synthesis of the impacts of ditch network maintenance on the quantity and quality of runoff from drained boreal peatland forests. Ambio 47: 523–534. 

Oni, S.K., M.N. Futter, K. Bishop, S.J. Köhler, M. Ottosson- Löfvenius, and H. Laudon. 2013. Long-term patterns in dissolved organic carbon, major elements and trace metals in boreal headwater catchments: Trends, mechanisms and hetero-geneity. Biogeosciences 10: 2315–2330. 

Ranåker, L., J. Persson, M. Jönsson, P.A. Nilsson, and C. Brönmark. 2014. Piscivore-prey fish interactions: Mechanisms behind diurnal patterns in prey selectivity in brown and clear water. PLoS ONE. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0102002. 

Ritson, J.P., N.J.D. Graham, M.R. Templeton, J.M. Clark, R. Gough, and C. Freeman. 2014. The impact of climate change on the treatability of dissolved organic matter (DOM) in upland water supplies: A UK perspective. Science of the Total Environment 473–474: 714–730. 

Sarkkola, S., H. Hökkä , H. Koivusalo, M. Nieminen, E. Ahti, J. Päivänen, and J. Laine. 2010. Role of tree stand evapotranspi- ration in maintaining satisfactory drainage conditions in drained peatlands. Canadian Journal of Forest Research 40: 1485–1496. 

Schelker, J., K. Eklöf, K. Bishop, and H. Laudon. 2012. Effects of forestry operations on dissolved organic carbon concentrations and export in boreal first-order streams. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. https://doi.org/10.1029/ 2011jg001827. 

Steinberg, C.E.W., S. Kamara, V.Y. Prokhotskaya, L. Manusadzianas, T.A. Karasyova, M.A. Timofeyev, Z. Jie, A. Paul, T. Meinelt, et al. 2006. Dissolved humic substances—Ecological driving forces from the individual to the ecosystem level? Freshwater Biology 51: 1189–1210. 

Svedäng, H., E.J. Sundblad, and A. Grimvall. 2018. The Hanö Bay—A warning bell. Swedish Institute for the Marine Environment, Report 2018:2, Gothenburg (in Swedish). 

Taipale, S.J., K. Vuorio, U. Strandberg, K.K. Kahilainen, M. Jarvinen, M. Hiltunen, E. Peltomaa, and P. Kankaala. 2016. Lake eutrophication and brownification downgrade availability and transfer of essential fatty acids for human consumption. Environment International 96: 156–166. 

Tranvik, L.J., J.A. Downing, J.B. Cotner, S.A. Loiselle, R.G. Striegl, T.J. Ballatore, P. Dillon, K. Finlay, et al. 2009. Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and climate. Limnology and Oceanography 54: 2298–2314. 

Wällstedt, T., L. Björkvald, and J.P. Gustafsson. 2010. Increasing concentrations of arsenic and vanadinium in (south) Swedish streams. Applied Geochemistry 25: 1162–1175. 

Wikner, J. och A. Andersson. 2012. Ökat utsläpp av sötvatten förskjuter den trofiska balansen i kustzonen i norra Östersjön. Global förändringsbiologi 18: 2509–2519.


Medlem (100 kr / år)

Kontakt

savethebaltic@gmail.com