Nitrogen gir fattigere innsjøer

Nitrogen er vårt viktigste gjødsel. Men en sterk økning i nitrogen som tilføres økosystemene med nedbør kan paradoksalt nok føre til mindre plantevekst i elver og innsjøer. – Dette er oppsiktsvekkende, sier Dag O. Hessen.

Publisert
Økt nitrogennedfall fører paradoksalt nok ikke til økt vekst i norske innsjøer. Her et parti fra Femunden. (Foto: Erik Jørgensen/Innovasjon Norge)
Økt nitrogennedfall fører paradoksalt nok ikke til økt vekst i norske innsjøer. Her et parti fra Femunden. (Foto: Erik Jørgensen/Innovasjon Norge)

Biogeochemistry in Northern Watersheds, a Reactor in Global Change

Prosjektet er en del av Norges forskningsråds program NORKLIMA.

Prosjektet har vært et samarbeid mellom fagpersoner fra Biologisk institutt ved Universitetet i Oslo, Geologisk institutt ved Universitetet i Oslo, Universitetet for miljø- og biovitenskap (UMB), Norsk institutt for vannforskning (NIVA) og Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE). De har også hatt nær kontakt med utenlandske miljøer.
Prosjektet har vært ledet av professor Dag O. Hessen ved Biologisk institutt ved Universitetet i Oslo.  

Basert på data fra 1000 norske innsjøer har prosjektet Biogeochemistry in Northern Watersheds, a Reactor in Global Change studert hvordan temperatur, nedbør og vegetasjon påvirker transporten av karbon og næringsstoffene nitrogen, fosfor og silisium fra land til innsjøer og hav.

NORKLIMA-prosjektet, som har vært ledet av biologiprofessor Dag O. Hessen ved Universitetet i Oslo, har gitt grunnlag for en langt bedre forståelse av prosessene som styrer transporten av disse viktige næringsstoffene fra nedbørfelt til innsjøer og hav.

Prosjektet har sett på de naturlige prosessene i relativt upåvirkede landområder, altså ikke i landbruksområder.

«Gjødsel» reduserer vekst

Transporten av næringsstoffer i naturen er et system der flere faktorer spiller inn, og klimaendringer vil åpenbart få betydning for det som skjer.

Men vi har mangelfull kunnskap om hvordan endringer i temperatur, nedbør, nitrogennedfall og vegetasjonsdekke påvirker utviklingen.

– De siste årene har det vært et sterkt fokus på økt karbonnivå i atmosfæren. Men vi glemmer ofte at vi i enda større grad har endret nitrogenkretsløpet i naturen.

– Karbon og nitrogen er to faktorer som henger sammen, fordi begge stoffene er essensielle byggesteiner for alt liv, sier Dag O. Hessen.

Prosjektets funn knyttet til den økte tilførselen av nitrogen med nedbør viser at dette kan synes å gi en høyst uventet effekt.

– Den største overraskelsen vi fikk var at den økte tilførselen av «gjødsel» i form av nitrogennedfall i naturlige landskaper, kan bidra til redusert planteproduksjon i elver og innsjøer der fosfor er begrensende næringsstoff. Dette er helt nytt.

– Men vi forstår fortsatt lite av prosessene bak dette. Den logiske forklaringen på det hele er at mer nitrogen fører til mer plantevekst på land, som igjen fører til at mindre av næringsstoffer som fosfor og silisium havner i vann, og slik reduseres veksten av planter i elver og innsjøer.

– Problemet er at dette ikke stemmer helt med de observasjonene vi har gjort. Det synes også å være slik at planteveksten i mange sjøer opprinnelig har vært begrenset av nitrogen, men at høyt nitrogennedfall har vippet dem over til fosforbegrensning, sier Hessen.

Forklarer variasjon

Forskerne som deltok i prosjektet kan også rapportere om andre viktige funn:

– Vi kan forklare veldig mye av avrenningsmønsteret for næringsstoffer ved å bruke bare noen få hovedvariabler, som vegetasjonsdekke, nedbør og temperatur. Dette overrasket oss. 

Kunnskap om vegetasjonsdekket i norsk natur har forskerne fått gjennom å bruke satellittdata. Dette er blitt koblet med landsdekkende informasjon om 38 000 ulike nedbørsfelt i Norge. Variasjoner i fjell, skog, myr, geologi og jordbunn er sett i sammenheng med informasjon om nedbør, temperatur og avrenning.

– Slik har vi kunnet bygge robuste modeller for avrenning av næringsstoffer til innsjøer og hav, forteller Hessen.

Forskerne i prosjektet kan nå forklare mye av dagens mønstre for konsentrasjoner og avrenning av ulike næringsstoffer fra ulike typer nedbørsfelt over hele landet. Det gir dem igjen mulighet til å si noe om fremtidig avrenning under endrede klimabetingelser.

En av de første konklusjonene er her at doblet atmosfærisk CO2 gir doblet avrenning av organisk karbon til vann, og årsaken til dette er økt vegetasjonsdekke. En rekke publikasjoner kommer. Forskerne ser for seg at kunnskapen kan brukes av myndighetene i flere sammenhenger.

Prosesstudier i Langtjernfeltet vil kunne gi en viktig pekepinn om hvordan klima generelt og nedbør spesielt vil påvirke avrenning av essensielle elementer. (Foto: Peter Dörch/Universitetet i Oslo)
Prosesstudier i Langtjernfeltet vil kunne gi en viktig pekepinn om hvordan klima generelt og nedbør spesielt vil påvirke avrenning av essensielle elementer. (Foto: Peter Dörch/Universitetet i Oslo)

Del to av prosjektet har vært å studere nærmere en enkelt innsjø og områdene rundt denne. Langtjernet i Hallingdal ble valgt. Her hadde man allerede gode bakgrunnsdata fra tidligere forskning på sur nedbør.

Dataene fra Langtjernsfeltet gir informasjon om de mer grunnleggende koblingene mellom hydrologi, vegetasjon og transport av næringsstoffer.

Påvirker havet

Fosfor og silisium er to nøkkelnæringsstoffer for produksjonen i verdenshavene. De kommer begge kun fra land.  

– Selv om havet er stort, er produksjonen i havet helt avhengig av avrenning fra land. Over lang tid er det en tett sammenheng mellom havets produksjon, atmosfærens innhold av oksygen og CO2, og tilførselen av næringsstoffer fra land.

– Endringer i nedbørsfelter på land er også viktig for tilførselen av løst, organisk karbon til ferskvann og hav. Det har til nå vært mangelfull kunnskap om disse prosessene og hvordan de er relatert til klima. Dette mener vi å ha bidratt til å endre på, sier Hessen.

Det er brakt fram helt ny kunnskap om hvordan klimaendringer og menneskeskapte endringer i nitrogenkretsløpet påvirker avrenning av organisk karbon og viktige plantenæringsstoffer som nitrogen, fosfor og silisium – til elver, innsjøer og hav.

Lenke:

Forskningsrådets program: Klimaendringer og konsekvenser for Norge (NORKLIMA)