Anne Deininger har studerat hur kväveavsättning påverkar matbanor från boreala sjöar. Här:provtagning vid Nästjärn. Upphovsman:Marcus Klaus
Kväveavsättning orsakad av mänsklig verksamhet kan leda till en ökad växtplanktonproduktion i boreala sjöar. Boreala sjöars svar på kväveavsättning beror starkt på varje sjöns innehåll av organiskt kol, som förutspås öka med framtida varmare och fuktigare klimat. Detta enligt en avhandling vid Umeå universitet.
Den globala ökningen av oorganiskt kvävepåslag via förbränning av fossila bränslen, gödsling och skogsbruk har ingripit drastiskt med jordens naturliga kvävecykel. Matbanor av boreala sjöar, som historiskt sett fått lite kväveutfällning fram till nu, förväntas vara särskilt mottagliga för ökad tillgänglighet av oorganiskt kväve.
Samtidigt, global förändring förmedlad av uppvärmning, ökad nederbörd, och minskad atmosfärisk sulfatavsättning förbättrar terrestriska upplösta organiska kolbelastningar till akvatiska system.
Dock, hela sjöförsök som visar konsekvenserna av ökat oorganiskt kväve och tillgängligt organiskt kol på produktivitet och livsmedelsstruktur i naturliga boreala sjöar har hittills saknats.
För att ta itu med dessa frågor, Anne Deininger genomförde hela sjökvävebefruktningsexperiment. Hon studerade sex sjöar i norra Sverige med naturligt olika koncentrationer av organiskt kol (två klara sjöar, två sjöar med mellanliggande nivåer av organiskt kol, och två organiska kolrika sjöar, "brun") under tre år.
Uppsättningen inkluderade ett års mätning av referensförhållanden och två år med experimentella kvävemanipulationer. Sedan, Anne Deininger följde hur det tillsatta kvävet kom in i näringskedjan, hur det påverkade olika organismer grupper, och testade slutligen om svaret skilde sig beroende på sjöarnas organiska kolinnehåll.
För att studera tillväxt av zooplankton, rovdjur som fisk måste uteslutas. I varje sjöhölje (eller mesokosmos) genomfördes studier för detta ändamål. Visas (a) experimentet som körs, b) mesokosmoskonstruktion, och (c) mesokosmostransport. Upphovsman:Anne Deininger
Nitrattillskott förbättrade klart växtplanktonproduktion och biomassa i alla försökssjöar. Dock, Anne Deininger fann att denna stimulerande kväveeffekt minskade med ökat sjöinnehåll av organiskt kol orsakat av den tillskrivna ljusreduktionen.
"Detta är mycket intressanta resultat eftersom det visar att reaktionerna från boreal sjömatväv på ökad kväveutfällning är starkt kopplade till den organiska kolkoncentrationen i varje sjö. I sin tur, det betyder också att den globala förändringen och dess effekter på den globala kolsykeln starkt kommer att avgöra hur boreala sjöar reagerar på förändringar i kväveutfällning. Detta är något vi bara kunde spekulera i tills nu, säger Anne Deininger.
En annan viktig fråga som tas upp i avhandlingen är hur kväveavsättning kan påverka växtplanktonkonsumenter, och matvävstrukturen i allmänhet. Intressant, även konsumenternas (dvs. zooplanktons) svar på tillsats av kväve varierade beroende på det organiska kolinnehållet i varje sjö. Speciellt i tydligare sjöar med lågt organiskt kolinnehåll, växtplankton blev så berikat med kväve att det blev mat av dålig kvalitet för djurplankton. Således, även om livsmedelsresurserna ökade med kvävetillskott, dess minskade livsmedelskvalitet resulterade i minskad tillväxt hos sina konsumenter och mindre energi som överfördes i livsmedelskedjan. I brunare och mer organiska kolrika sjöar, livsmedelskvaliteten minskade inte i samma utsträckning som i klara vattensjöar och livsmedelsbanan var klart mer motståndskraftig mot kvävetillskott.
"Sammanfattningsvis, min avhandling föreslår att alla förändringar i landskapet som ökar tillgängligheten av oorganiskt kväve särskilt kommer att påverka matbanor i öppna vattenzoner i klara vattensjöar. I kontrast, global förändring som orsakar ökad export av organiskt kol från land till boreala sjöar kommer att resultera i fler sjöar med lägre växtplanktonproduktion och biomassa och med matväv som är mer motståndskraftiga mot ökad kväveutfällning, säger Anne Deininger.
Viktigt, som nästa steg måste framtida forskning lösa var kvävet som avsätts till organiska rika sjöar så småningom hamnar. Eftersom det inte tas upp så effektivt av livsmedelsbanan i området med öppet vatten, det kan komma in i mikrobiella vägar är sjöbotten direkt eller alternativt tvättas ut och tas upp av nedströms bäckvegetation.
I tider med ökande datorkapacitet, att samla in empiriska fältexperimentdata är avgörande för att bygga förutsägbara ramverk och modeller för att diagnostisera när, var och hur ekosystem kommer att reagera på globala förändringar och förändringar i kväveavsättning.
"Detta var en del av mitt arbete och att utveckla sådana modeller är viktigt, eftersom det kommer att underlätta vår förmåga att hantera framtida globala förändringar. "
