Eutrofiering

Skønt der ikke er egentlige nationale historiske målinger er der enighed om, at eutrofieringen i Danmark startede efter 2. verdenskrig med intensiveringen af landbrugsdriften og den øgede industri-produktion. Tendensen ses i figur 1, hvor kvælstofoverskuddet på danske landbrugsarealer er beregnet for perioden 1900-2002. Beregningen er simpel, idet man har summeret alle tilførsler til landbruget af kvælstof i form af foder, gødning, atmosfærebidrag, og naturens naturlige tilbageholdelse af kvælstof. Derefter har man fratrukket kvælstofindholdet i høstudbyttet fra korn, grøntsags- og dyre-produkter. Udviklingen i kvælstofoverskuddet kan inddeles i 3 perioder. I perioden 1900-1948 stiger kvælstofoverskuddet i landbrugsjorden behersket (ca. 0,2 kg N pr hektar pr år). Efter afslutningen af 2. verdenskrig steg anvendelsen af handelsgødning markant og den årlige stigning øges til 1,3 kg pr hektar pr år. Fra 1960 øges kvælstofoverskuddet yderligere (3,6 kg pr hektar pr år).

At landbrugets gødning med kvælstof har en stor betydning kan vises ved at sammenligne koncentrationerne i det afstrømmende vand fra dyrkede marker og sammenligne dette med afstrømmende vand fra ugødskede naturområder. I Figur 2 er resultatet af sammenligningen vist, og man kan se, at de målte nitrat-koncentrationer i det afstrømmende vand fra skovområder er ca. 20-40 gange lavere end nitrat-koncentrationer i afstrømmende vand fra landbrugsområder.

Myndighederne har siden 70’erne målt næringsstofbelastningen af vore fjorde og kystnære områder. I disse opgørelser har man splittet næringsstofbelastningen op i kvælstof- og fosfor-tilledninger, og også beregnet hvor meget af belastningen, som kommer via spildevand fra byområders rensningsanlæg og industri-udledninger (punktkilder) og hvor meget der kommer fra landbruget. Dertil kommer et bidrag af næringssalte fra luften (atmosfæren). Bidraget fra luften kommer typisk fra udstødningsgasser fra biler og industri samt afdampning af gylle fra landbruget. I figur 3 er vist en opgørelse af næringsstofbelastningen fra 1974 og frem til nutiden. Afstrømningen af kvælstof fra landbrugsområderne udgør en betydelig del af den samlede kvælstofafstrømning. De store forskelle i kvælstofafstrømningen skyldes variationer i nedbøren, de såkaldte ”våde” og ”tørre” år. Jo mere det regner, jo mere næringsstoffer vil der komme fra land.

På figuren for fosfor kan man se et tydeligt fald i slutningen af 1980’erne, som hænger sammen med, at spildevandsanlæggene i de år blev udbygget og forsynet med rensning for fosfor. Det meste af tilførslen af fosfor kommer fra byerne og fosforrensning på spildevandsanlæggene resulterede i, at P-afstrømningen fra byerne faldt fra 1.2-1.5 kg P pr hektar pr år til omkring 0.1 kg P pr hektar pr år midt i 1990’erne.

Med store tilførsler af næringssalte fra land bliver koncentrationerne høje i fjorde og Med store tilførsler af næringssalte fra land bliver koncentrationerne høje i fjorde og kystvande. Det gavner alle plante-typer, fordi næringssaltene kvælstof og fosfor er helt essentielle for deres vækst og formering. Men det er især mikroalgerne, der kan drage nytte af de øgede koncentrationer af næringsstoffer, fordi de vokser meget hurtigt og har en meget lav generationstid. Mikroalgerne, også kaldet planteplankton, er en-cellede organismer, som lever fritsvævende i vandsøjlen og som vokser ved celledeling. Med rigelig tilgang af næringsstoffer kan de i løbet af kort tid blomstre op og blive til rigtigt mange. I sådanne situationer er tætheden af planktonet så stor, at sollyset ikke kan trænge ned til bunden på bare lidt større vanddybder end nogle få meter. Det medfører, at  ålegræs og brunalger på lidt dybere vand ikke får tilstrækkeligt lys til at opretholde fotosyntesen og bliver ”skygget” ind på lavere vanddybder, hvor der endnu er tilstrækkeligt lys. Denne udvikling kan man se i Figur 5, der viser til hvilken dybde ålegræsset kunne vokse omkring år 1900 og i 1990’erne. Her fremgår det tydeligt, at der er sket en kraftig reduktion i ålegræssets dybdegrænse i samtlige danske fjord- og kystområder. Som det ses kunne ålegræsset leve ned til 5-6 m dybde i Limfjorden for 100 år siden, mens dybdegrænsen i dag er reduceret til ca. 2-3 m dybde. I sådanne lavvandede fjorde betyder tabet af 2-3 m lys, at der ikke kan vokse ålegræs på meget store arealer. Dette er vist for Limfjorden i figur 5, hvor man kan se den arealmæssige reduktion i ålegræsudbredelsen fra samme periode fra 1900 til 1994. Faldet i udbredelse af ålegræs  og andre store bundlevende planter som tang betyder, at sammensætningen af plantesamfundet i fjorde og kystvande ændrer sig, så det bliver domineret af planteplanktonet og af ikke fastssiddende, hurtigt voksende tangarter som søsalat. Dette skift i plantesamfundet har store konsekvenser for miljøtilstanden og stofomsætningen (figur 6).

En af konsekvenserne af eutrofieringen og den deraf følgende ændring i plantesamfundet er iltforholdene på bunden. Mens der endnu var lys til bunden og fjorden var dækket af ålegræs og tang producerede disse planter ilt via fotosyntesen. Der var således en produktion af ilt i de dybere dele af vores fjorde. Efter at planterne er ”skygget” væk er hovedparten af ilt-produktionen flyttet op i vandmasserne, hvor den produceres af planteplanktonet. En stor del af planktonproduktionen ender med at synke ned på bunden, hvor det omsættes af bakterier eller filtreres af muslinger. Både dyr og bakterier forbruger ilt, når de nedbryder algerne. Og da der nu ikke er nogen bundnær ilt-produktion bliver ilten hurtigere opbrugt end tidligere. Herved opstår der iltsvind. I de værste tilfælde vil iltsvindet resultere i en såkaldt ”bundvending”. Bundvendingen er et resultat af, at nedbrydningen af algerne vil fortsætte under iltsvindet. Her vil bakterier bruge sulfat som respirationsmiddel i stedet for den manglende ilt, og resultatet bliver dannelse af giftig svovlbrinte som samler sig i bobler og stiger op gennem havbunden op til overfladen. Disse bobler river sort slam fra bunden med sig, og den giftige svovlbrinte slår alt liv ihjel på sin vej mod overfladen.

Fisk, rejer og lignende dyr som har svømmeadfærd kan flygte væk fra et iltsvindsområde, mens dyr som muslinger og orme, der lever på og i havbunden, ikke har nogen flugtmulighed. Muslinger er kendt for at kunne tåle dårlige iltforhold i længere tid end fisk og rejer, så det er deres ”forsvarsmekanisme” overfor iltsvind. Men varer iltsvindet flere dage eller uger, så dør så godt som alle bundlevende dyr. Iltsvindet vil dermed vokse dramatisk i omfang, da nedbrydningen af de døde dyr også er iltkrævende. Bliver det samme fjordområde ramt af iltsvind flere år i træk, vil de fastboende bundlevende dyr, der kun er bevægelige i larvestadierne, have vanskeligt ved at etablere et naturligt og varieret dyresamfund. Det samme gælder fiskebestande, fordi de ikke længere har permanent tilstedeværelse i iltsvindsområdet, men skal indvandre igen efter hver iltsvindshændelse.

Miljøtilstanden vil derfor i områder med hyppige iltsvind gå fra et samfund med mange arter men få af hver art til et samfund, der er domineret af få særlig tolerante arter men med mange af hver art. Det har stor betydning for fødekæden, da mange af de arter, som indgår i føden hos bl.a. fisk og havfugle, forsvinder fra områder med hyppigt iltsvind. Resultatet af disse effekter er synlige i Limfjorden. Tidligere før eutrofieringen startede var Limfjorden fuld af et varieret dyre og planteliv. Fiskebestanden var så stor, at der var mange erhvervsfiskere som levede af fiskeriet i fjorden. Med tiltagende eutrofiering og stigende mængde og omfang af iltsvind er de kommercielle fisk (fx fladfisk og torsk) forsvundet fra fjorden, som nu er præget af store blåmuslingeforekomster, der lever af at filtrere fjordens planteplankton.

Skiftet i plantesamfundet har andre effekter, der er med til at fastholde en dårlig miljøtilstand. Kvælstof og fosfor-indholdet i planteplanktonet og skidtalgerne er større end i vævet på ålegræs og brunalger, og planteplanktonet bliver nedbrudt meget hurtigere end ålegræs og tang. Når økosystemet er domineret af planteplankton fremfor af fx ålegræs går omsætningen af næringsstofferne derfor meget hurtigere. Planteplankton dør hurtigt og deres relativt store indhold af næringsstoffer bliver hurtigt omsat og gjort tilgængelig for endnu en planteplankton-opblomstring, som kan skabe endnu et iltsvind. Ved disse gentagne iltsvind bliver resultatet, at økosystemet bliver fastholdt i en dårlig spiral, hvor miljøet bliver forværret og økosystemet fastholdes i den dårlige tilstand i længere tid. Dette er nøjagtigt det, der er sket de sidste 30 år. Konsekvenser er derfor, at man må regne med, at selvom tilførslerne af næringsstoffer fra land bliver reduceret, så vil økosystemet alligevel blive fastholdt i en dårlig tilstand indtil den onde spiral er brudt. Hvornår det sker ved vi endnu ikke.