Globala förändringar utarmar pelagiska födovävar i nordliga sjöar (Web4Food)

Projektbeskrivning

Globala förändringar medför stora förändringar i miljön för plankton. Storskalig brunifiering åtföljs av oligotrofiering, intensifierad kvävebegränsning och minskande kalciumhalter. Den kombinerande effekten av dessa förändringar på växt- och djurplankton är vag vilket utgör problem när det gäller att förutsäga globala förändringars inverkan på nordliga sjöars produktivitet.

Plankton är nyckelaktörer i sjöar. Växtplankton mobiliserar energi och näring i pelagiska näringsvävar som överförs till djurplankton och fisk via betning. Utarmning av viktiga näringsämnen kan i näringsfattiga sjöar med låg jonstyrka därför leda till minskad biomassa av växtplankton och djurplankton men också reducera näringsvärdet i plankton för fisk. Storskalig oligotrofiering i kombination med brunifiering har negativa effekter på växtplankton som innehåller essentiella fettsyror (EFA) som behövs för tillväxt och reproduktion av djurplankton. Minskad växtplanktonutveckling till följd av dessa förändringar kan därför påverka djurplankton negativt genom sjunkande födo- och EFA mängder.

En annan effekt av globala förändringar, orsakad av sjunkande N nedfall, är sjunkande halter av oorganiskt kväve (DIN) i förhållande till totalfosfor (DIN:TP), vilket påverkar näringsbegränsning hos växtplankton. För närvarande orsakar denna utarmning i sjöar att växtplankton skiftar från P-till N-begränsning, vilket leder till minskad växtplanktonbiomassa per P-enhet. Baserat på tillväxtexperiment i svenska sjöar har vi visat att övergången från P- till N-begränsning sker vid en DIN:TP kvot på 3,3 (i mol). Vi har också visat att EFA halter i växtplankton ligger mycket nära en begränsande tröskel för djurplankton, medan P-halter i växtplankton ligger över, när DIN:TP kvoten i vattnet är 3,3. Således innebär att övergång från P- till N-begränsning (pga. minskade DIN:TP kvoter) resulterar i mindre växtplankton biomassa per P-enhet, samt ett högre P- men försämrat EFA-innehåll i växtplankton för djurplankton. Utöver detta kan Ca, som är viktigt för djurplankton med Ca-skelett, bestämma utveckling av olika arter av djurplankton. Sjunkande Ca halter har i Nordamerika främjat ”jellification”, dvs. en ersättning av Ca-rika djurplankton (Daphnia) med den gelébelagda arten Holopedium. Jämfört med Daphnia kan Holopedium minska näringsöverföringen i pelagiska födovävar pga. av dess låga P-innehåll. Suboptimala Ca halter leder till försämrad förkalkning av skelett, men kan också orsaka storleksskiften i Daphnia från stora till små individer vilket sänker djurplanktons biomassa. Effekter av minskande Ca-nivåer har ännu inte utvärderas i Fennoskandiska sjöar, trots att Ca kan ha synergistiska effekter på utarmning av djurplankton tillsammans med oligotrofiering och brunifiering. Tillsammans kan dessa omfattande förändringar i livsmiljön för djurplankton medföra allvarliga risker för fisktillväxt.

Projekt avser analysera långsiktiga sjöövervakningsdata och satellitdata, samt utföra omfattande sjöundersökningar, för att testa om nedåtgående trender i N, P och Ca, intensifierad N-begränsning och brunifiering, tillsammans leder till minskad produktivitet genom att minska biomassa av växtplankton och djurplankton, förändra djurplanktonstrukturer, och reducera födovävseffektivitet genom utveckling av plankton av dålig näringskvalitet för fisk. Således avser projektet utvärdera synergistiska effekter av globala förändringar på pelagiska födovävar, samt identifiera trösklar i N, P och Ca nivåer som om de inte uppnås medför allvarliga risker för att minska nordliga oligotrofa sjöars produktivitet.