Bera jökulár næringarefni til sjávar og væri hægt að skófla þeim upp og sturta í sjóinn ef árnar hverfa?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Bera jökulár næringarefni til sjávar og væri hægt að skófla þeim upp og sturta í sjóinn ef árnar hverfa?
Í heild hljóðaði spurningin svona:

Er það rétt að jökulárnar okkar beri næringarefni fram í sjóinn sem fiskurinn lifir á? Ef svo er hvaðan koma þessi næringarefni upprunalega? Væri kannski hægt að skófla þessum næringarefnum upp og sturta í sjóinn án þess að nota jökulárnar?

Stutta svarið: Rétt er að jökulárnar bera næringarefni til sjávar. Mikilvægast þessara efna hér við land er kísill. Hann hefur afgerandi áhrif á vöxt svifþörunga sem aftur eru fæða dýrasvifs, þar með talið fisklirfa, tilvonandi nytjafiska. Kísillinn losnar við efnaveðrun úr bergi, hér á landi einkum basaltgleri. Hvorki væri hagstætt né gerlegt að skófla kísli í sjóinn til fiskafóðurs.

Spurningum um jökulár og næringarefni er ítarlegar svarað í grein Jóns Ólafssonar o.fl. í Náttúrufræðingnum 2008: „Vatnsföll og vistkerfi strandsjávar.“^[1] Jökulárnar bera fram feikn af efni, bæði í föstu formi og uppleyst í vatninu, og meðal þeirra eru uppleyst efni sem nauðsynleg eru viðgengi þörunga (plöntusvifs) í sjónum. Þörungar nýta ljósorku sólarinnar til að mynda lífræn efnasambönd úr ólífrænum og allt líf í sjónum byggir tilveru sína beint eða óbeint á þeirri framleiðslu. Helst hinna ólífrænu efna eru fosfat, nítrat og kísill, fyrrnefndu efnin tvö ásamt kolefni mynda lifandi vef allra þörunga en kísill hins vegar stoðvef (skel) kísilþörunga.

Ljóstillífun þörunga má sýna í efnajöfnu þar sem CO₂ binst en O₂ losnar:

106 CO₂ + 122 H₂O + 16 HNO₃ + H₃PO₄ ⇔ (CH₂O)₁₀₆(NH₃)₁₆H₃PO₄ + 138 O₂

Uppleyst koltvíoxíð + vatn + nítrat + fosfat ⇔ þörungavefur + súrefni

Þegar lífveran deyr ganga hvörfin til baka – kolvetni oxast í tvíoxíð. Jafnan sýnir að í vef þörunga er hlutfall niturs og fosfórs, N/P = 16/1 = 16. Kísill kemur ekki inn í þessi hvörf, en í kísilþörungum er hlutfall niturs og kísils um það bil einn, Si/N ≈ 1. Þörungar geta vaxið – hvörfin gengið til hægri – þar til eitt efnanna þriggja (P, N, Si) er uppurið.

1. tafla: Ársmeðaltöl á styrk uppleystra næringarefna, μmól/l *

	Fosfat	Nítrat	Kísill	N/P
Íslenskar ár	0,61	2,7	201	4,4
Sjór á íslenska landgrunninu	0,7	9,5	5	13,6
Fljót og ár við Norðursjó	4-8	50-200	—	—

* míkrómól í lítra (μmól = mól * 10^-6)

Í 1. töflu er styrkur uppleystra næringarefna í íslenskum og erlendum ám borinn saman við styrk þeirra í sjó. Styrkur fosfats í ánum er svipaður og í fullsöltum sjó (óþynntum af ferskvatni) og styrkur nítrats miklu minni. Aðeins í kíslinum auka árnar styrk næringarefna í sjónum; hár styrkur kísils (og reyndar ýmissa annarra efna) í íslenskum ám stafar af því hve hvarfagjarnt móbergið er. Þrátt fyrir það er kísill greinilega hamlandi efnisþáttur fyrir vöxt þörunga á landgrunninu þar sem hlutfallið N/P nálgast 16 en hlutfall Si/N ekki nema ½ (Töflur 1 og 3). Árnar sem falla í Norðursjó renna um þéttbýl landbúnaðar- og iðnaðarsvæði sem skýrir háan styrk fosfats og nítrats.

2. tafla: Næringarefni í rúmsjó, Kyrrahafi (Station ALOHA) ^[2]

	Fosfat	Nítrat	Kísill	N/P
150 m	0,12	0,53	1,29	4,4
250 m	0,56	6,79	6,64	12,1
1000 m	3,10	42,36	110,41	13,7

Tafla 2 sýnir breytileika uppleystra næringarefna niður á 1000 m dýpi í rúmsjó (N-Kyrrahafi). Við yfirborð sjávar væri styrkur að minnsta kosti kísils nær ómælanlegur vegna starfs kísilþörunga sem aðeins geta lifað í efstu 10 m eða svo þar sem birtu sólar gætir. Þegar þörungarnir deyja sökkva þeir og vaxandi styrkur með dýpi stafar af rotnun þeirra og uppleysingu kísil-skeljanna.

Golfstraumurinn ber næringarríkan sjó upp á íslenska landgrunnið við SA-land og áfram vestur með suðurströndinni réttsælis kringum landið. Jafnframt blandast kísilríkt vatn ánna á Suðurlandi (3. tafla) saman við sjóinn og berst með straumnum vestur með ströndinni og áfram inn í Faxaflóa.

3. tafla: Selta og næringarefnastyrkur í strandsjó og árvatni, μmól/l

	Selta (%)	Fosfat	Nítrat	Kísill
Sjór (feb.-mars)	3,51	0,94	14,55	7,99
Árvatn, suðurströnd	0	0,99	5,5	216

Styrkur næringarefna í yfirborðssjó við landið er mjög breytilegur eftir árstíðum. Í 3. töflu er borinn saman styrkur þeirra í sjó undan Krísuvíkurbjargi um vetur, þegar virkni þörunga er í lágmarki, og í ám sem falla til sjávar á suðurströndinni. Þrátt fyrir háan styrk í árvatninu er kísill í sjónum ekki nema rúmur hálfdrættingur við nítratið, og því er kísillinn það efnið sem fyrst gengur upp þegar ljóstillífun þörunga hefst með hækkandi sól. Í júníbyrjun er svo komið að nánast allur kísill í efstu metrum sjávarins er bundinn í skeljum þörunga og vöxtur þeirra stöðvast.

En jafnframt gerist það í seinni hluta mars að þorskurinn (sem dæmi um nytjafisk) hrygnir fyrir SV-landi. Eggin (hrognin) eru sviflæg og klak tekur 2-3 vikur, háð hitastigi. Við klak eru lirfurnar um 5 mm langar og eftir að kviðpoka þeirra þrýtur nærast þær alfarið á þörungum. Þegar seiðin eru orðin þriggja mánaða gömul fara þau að leita til botns.^[3]

Í efnajöfnunni fremst í þessum pistli koma við sögu katjónir aðeins þriggja frumefna (C, N, P) auk kísils (Si). Og eins og fram hefur komið hér fyrir ofan, er það helst kísillinn sem virðist takmarka vöxt þörunga hér við land. En fyrir utan aðalefnin getur skortur á ýmsum snefilefnum hindrað viðgang lífvera í sjónum. Meðal annars hafa tilraunir verið gerðar bæði í S-Atlantshafi og NA-Kyrrahafi til að örva þörungavöxt með járngjöf, en járn er nauðsynlegt snefilefni allra ljóstillífandi lífvera. (Tvígilt járn, Fe²⁺, er mjög leysanlegt í vatni.) Tilgangur þeirrar æfingar var einkum sá að ýta undir bindingu CO₂ úr andrúmsloftinu með þörungum og vinna þannig gegn hlýnun jarðar.^[4]

Þá má spyrja, eins og gert er í fyrirsögn þessa skrifs, hvort ekki mætti moka kísli í sjóinn til að auka viðgang þörunga. Því er til að svara, að ólíkt járninu hér að ofan er kísill aðalefni (ekki snefilefni) í þörungum, og ólíkt tvígildu járni er kísill mjög torleysanlegur í vatni. Framburður (grugg) helstu vatnsfalla á SV-landi, frá Múlakvísl í austri til Ölfusár í vestri, er meira en 7 milljón tonn á ári, þar af Markarfljót eitt 2,4 milljón tonn.^[5] Og framburður af uppleystum kísli í Ölfusá einni er um 44 kg SiO₂ á sekúndu^[6] eða 31.500 tonn á ári. Miðað við þennan gífurlega framburð jökulánna mundi öll mannanna viðbót vera sem dropi í hafið.

Hér á landi kom á sínum tíma til tals hvort virkjun Jökulsár á Dal við Kárahnjúka kynni að draga úr frjósemi sjávarins fyrir NA-landi vegna þess að mikill hluti framburðar þessa gruggaðasta vatnsfalls landsins verður eftir í Hálslóni og Leginum (Lagarfljóti). Sennilegra er að mestur hluti þeirra efna sem uppleyst voru í vatninu – ekki síst snefilefni -- skili sér til sjávar þótt fasta efnið sitji eftir.

Loks má geta þess að jökulhlaup í Markarfljóti og Svaðbælisá samfara Eyjafjallagosinu 2010 báru fram feikn af gruggi sem litaði sjóinn fyrir SV-landi. Rannsókn Hafrannsóknastofnunar sýndi að áhrif gruggsins voru neikvæð í því að hindra gagnsæi sjávarins og þar með ljóstillífun þörunga. Þegar gruggið sekkur eða þynnist út í sjónum verða sennilega eftir efni í upplausn sem mundu nýtast þörungum ef þannig stæði á ári.

Tilvísanir:

1. ^ Jón Ólafsson, Sólveig R. Ólafsdóttir, Jóhannes Briem, 2008. Vatnsföll og vistkerfi strandsjávar. Náttúrufræðingurinn 74 (3-4), bls. 95-108.
2. ^ John E. Dore, Terrence Houlihan, Dale V. Hebel, Georgia Tien, Luis Tupas, David M. Karl, 1996. Freezing as a method of sample preservation for the analysis of dissolved inorganic nutrients in seawater. Marine Chemistry 53.
3. ^ Jón Már Halldórsson. „Mig langar að vita allt um þorskinn.“ Vísindavefurinn, 8. mars 2001. Sótt 8. október 2016.
4. ^ Iron fertilization - Wikipedia. Sótt 9. október 2016.
5. ^ Sigurjón Rist. Vatns er þörf. Bókaútgáfa Menningarsjóðs. Rvk. 1990.
6. ^ Eydís Salome Eiríksdóttir, Svava Björk Þorláksdóttir, Jórunn Harðardóttir, Sigurður Reynir Gíslason. Efnasamsetning, rennsli og aurburður straumvatna á Suðurlandi XVII. Gagnagrunnur Jarðvísindastofnunar og Veðurstofunnar. Skýrsla RH-03-2014. Jarðvísindastofnun Háskóla Íslands, Veðurstofa Íslands, Umhverfisstofnun, Landsvirkjun. Rvk. 2014.

Myndir:

• File:Phytoplankton - the foundation of the oceanic food chain.jpg - Wikimedia Commons. (Sótt 28.11.2016).
• Mats: Íslandsmyndasafn © Mats Wibe Lund. (Sótt 26. 10. 2016).

...