Ny, stor oppdagelse: Nitrogen endrer verdens innsjøer

Enorme mengder av stoffet nitrogen blir pøst ut i naturen. Resultatet er en ny og kunstig situasjon: Helt ferske forskningsresultater tyder på at det har skjedd en historisk overgang fra at planteveksten i sjøer er begrenset av mangel på nitrogen, til at veksten begrenses av for lite fosfor. Livet i sjøene er ikke som før.

DRAMATISK ENDRING: Veksten i alle innsjøer var tidligere begrenset av for liten tilførsel av nitrogen. Etter å ha tilført ekstreme mengder nitrogen over flere tiår, er sjøene nå mettet av dette stoffet, og det er et annet næringsstoff som er blitt mangelvare, nemlig fosfor. Atnsjøen i Stor-Elvdal er en av innsjøene forskerne har undersøkt. (Foto: Dag O. Hessen)

Denne oppsiktsvekkende oppdagelsen publiseres i det prestisjetunge tidsskriftet Science i dag. Professor i biologi, Dag O. Hessen, ved Universitetet i Oslo og kolleger fra USA og Sverige, kan for første gang dokumentere at våre inngrep i den globale nitrogensyklusen påvirker sjøer over store deler av verden.

– Logikken er at når man tilfører store mengder av et næringsstoff som i utgangspunktet er mangelvare, i dette tilfellet nitrogen, vil det før eller siden bli mangel på et annet stoff som begrenser veksten. Vi har trolig for lenge siden nådd det punktet der fosfor tar nitrogenets plass som begrensende element, påpeker Hessen.

Han understreker at denne overgangen er et resultat av menneskelig aktivitet over flere tiår.

– Nitrogenkretsløpet er en av de store, biokjemiske syklusene på jorda og som vi nå dramatisk har forandret. Dette har mange konsekvenser, blant annet økt konsentrasjon av en svært hissig drivhusgass i atmosfæren, nemlig lystgass (N2O). Men først og fremst er dette et slags globalt gjødslingseksperiment.

Nitrogen – et gode

Tilførsel av nitrogen er i utgangspunktet et gode. Nitrogen er nemlig et gjødselstoff som det naturlig er for lite av. Veksten av alger og planter i havet og på land er begrenset av tilgangen på dette stoffet. Om disse primærprodusentene får mer nitrogen, gir vil de produsere mer, noe som kommer konsumentene til gode, deriblant oss mennesker. Økt nitrogentilførsel stimulerer også skogvekst.

Samtidig som mangelen på nitrogen er begrensende for veksten på jorda, er så mye som 78 prosent av atmosfæren fritt nitrogen.

– Men dette nitrogenet er ikke tilgjengelig for planter og dyr. Bare noen helt spesielle bakteriegrupper greier å utnytte nitrogen fra atmosfæren. Alt annet liv avhenger av at disse mikroorganismene kan ta opp nitrogen og gjøre det tilgjengelig.

Fra naturens hånd er dette et balansert kretsløp, der omtrent den samme mengden nitrogen som bindes av bakterier, tilbakeføres til atmosfæren. Men slik er det ikke lenger.

Kretsløp i ubalanse

Utviklingen har skjedd gradvis. For drøyt hundre år siden startet Norsk Hydro opp med produksjon av kunstgjødsel, samtidig som Henry Ford begynte å serieprodusere biler. Fra da av skjøt også forbruket av kull og olje fart.

Forbrenningsprosesser slipper ikke bare ut karbondioksid. Disse prosessene gjør også atmosfærens uskyldige nitrogen om til ulike oksiderte former, som for eksempel gassen nitrogendioksid (NO2). Gjødselindustrien binder svært mye nitrogen gjennom å produsere plantenæringsstoffet nitrat (NO3). På toppen av dette kommer store landbruksarealer med husdyrbesetninger hvor avdampingen av amoniakk (NH3) er enorm.

– I sum gjør dette at vi nå kjører vesentlig mer nitrogen i omløp enn det naturen selv gjør. I store deler av verden er tilførselen av nitrogen fra atmosfæren økt drastisk. Alt det som går opp i lufta som reaktive former, kommer før eller seinere ned sammen med nedbør. I tillegg til å gjødsle økosystemene, bidrar dette også til forsuring av vassdrag, forteller Hessen.

DOBLING: – Menneskelig aktivitet står for om lag fem prosent av økningen i karbonnivået i atmosfæren. Mengden nitrogen, derimot, har vi mennesker økt med mer enn 100 prosent, først og fremst gjennom forbrenningsprosesser og gjødselproduksjon, påpeker Dag O. Hessen. (Foto: Francesco Saggio)

Har undersøkt 4000 sjøer

Spørsmålet er hva dette betyr for økosystemene. Og det er her Dag O. Hessen og hans forskerkolleger kommer inn: De har undersøkt sjøer i tre store regioner: Coloradofjellene i USA og den sørlige og midtre delen av Sverige og Norge. Forskernes konklusjoner bygger på et svært datamateriale: Målinger av 4000 innsjøer og omfattende tester av 60 sjøer i hvert land.

– I de tre regionene fins det områder med både naturlig nitrogennedfall og områder med forhøyet nitrogennedfall. På Østlandet og Sørvestlandet er nitrogennedfallet opp mot ti ganger høyere enn normalt. Økosystemene tilføres altså ti ganger mer nitrogen enn det som er naturlig. I midtre og nordlige deler er nedfallet lavere.

Forskerne har sammenliknet sjøer i områder med høyt og lavt nitrogennedfall.

– Vi har utført en lang rekke tester for å finne ut hvilke elementer som begrenser algeveksten i disse systemene. Resultatet er slik vi kunne forvente: I områder som har høyt nitrogennedfall er det mangelen på fosfor som begrenser veksten. Kommer vi lenger nord eller i områder hvor nedfallet av nitrogen er på et mer naturlig nivå, er det fortsatt nitrogenbegrensning, konstaterer biologen.

Hessen peker på erfaringene fra Norge:

– I mange høyfjellsregioner i innlandet har begroingen økt veldig. Folk som driver fiske merker at det er blitt mer ”groe” på garna, og sleipere og glattere på steiner og svaberg. Ingen har kunnet forklare dette, fordi man antok at bare fosfor kunne stimulere algeveksten, og det har ikke ært noen økt tilførsel av dette stoffet. Ingen antok at nitrogen skulle bety noe. Tanken har vært at når innsjøer er begrenset av tilførsel på fosfor, kan man pøse på med nitrogen uten at det får konsekvenser. Nå kan vi forklare dette paradokset: Nitrogen spiller faktisk en viktig rolle for algevekst, særlig i fjellvann.

Endret liv

Den enorme økningen av reaktivt nitrogen i atmosfæren har endret økosystemene i nesten alle regioner i verden med en viss menneskelig aktivitet.

– Dette har påvirket produksjonsforholdene i disse sjøene, og trolig også hvilke arter man finner. Forskjellige typer alger har ulik preferanse for nitrogen. Det er en interessant ting i seg selv, mener Hessen, og peker på at det samme skjer på land i disse områdene.

– Nitrogenelskende planter som utnytter den økte nitrogentilførselen, kan utkonkurrere mer utsatte arter. Vi mener også å ha belegg for at endringen i økosystemet gir dårligere fødekvalitet, slik at vi får mindre effektive næringskjeder og kanskje redusert utbytte av fisk, påpeker Hessen.

NITROGEN

• Et livsviktig soff for levende organismer.

• Inngår som viktigste byggestein i aminosyrer og proteiner.

• Atmosfæren består av 78 prosent nitrogengass (N2).

• Planter kan ikke benytte nitrogen fra atmosfæren direkte.

• Mikroorganismer omdanner årlig om lag 100 millioner tonn atmosfærisk nitrogen til nitrat. Lynutladninger omdanner ca. 10 millioner tonn.

• Mennesker binder nå enda mer nitrogen fra atmosfæren enn det naturen selv gjør, først og fremst gjennom forbrenningsprosesser og gjødselproduksjon.

(Kilde: miljolare.no)

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Basale biofag, Generell mikrobiologi Av Trine Nickelsen
Publisert 1. feb. 2012 11:44
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere