Vandmiljø og landbrug

• Iltsvind
• Nitrogen kredsløb
• Udretning af vandløb – iltsvind

Iltsvind

Iltsvind i vandmiljøetopstår når iltniveauet i vandet falder til et punkt, hvor det ikke længere kan understøtte det marine liv. Dette fænomen er ofte forårsaget af menneskelige aktiviteter, der fører til en overdreven tilførsel af næringsstoffer til vandmiljøer. Konsekvenserne af iltsvind kan være katastrofale for økosystemer, da mange arter enten dør eller tvinges til at forlade området. Fagordet for iltsvind er eutrofiering, altså når næringstoffer medfører iltsvind.

Her forklars hvordan nærringstoffer man medføre iltsvind:

Resume af indholdet fra video om iltsvind:

Iltsvind i vandmiljøet opstår hovedsageligt som følge af tilførsel af store mængder næringsstoffer, især fosfor og nitrogen, fra især landbruget men kan også stamme fra spildevandsoverløb og industri.

Eutrofiering, også kendt som iltsvind, opstår i vandmiljøer, når der tilføres for store mængder næringsstoffer, især kvælstof (N) og fosfor (P), fra især landbrugsaktiviteter, men kan også stamme fra spildevandsoverløb,industri og beboelser. Disse næringsstoffer fremmer væksten af planktonalger, hvilket kan føre til algeopblomstringer, som har en række negative konsekvenser for vandmiljøet.

Processen bag iltsvind

1. Næringsstofberigelse: Når landmænd anvender gødning indeholdende nitrogen og fosfor, kan overskuddet af disse næringsstoffer blive udvasket fra markerne og ende i nærliggende vandløb, søer og kystområder. Dette øger næringsstofkoncentrationen i vandet, hvilket skaber ideelle betingelser for algevækst.
2. Algeopblomstring: Alger er jo planter, og når de gødes vil de gro præcis ligesom kornet på marken. Næringsstofferne fra landbruget fører til en eksplosiv vækst af alger i vandmiljiøet, kendt som algeopblomstring.
3. Skyggeeffekt: Algeopblomstringen skygger også for bundplanterne, hvilket yderligere reducerer deres evne til at producere ilt til bundvandet. Dette forværrer iltsvindet, da der ikke tilføres ny ilt til bundvandet fra fotosyntetiserende planter.
4. Dødt organisk materiale (DOM): Alger har et kort liv og når de dør, synker de til bunden og bliver til dødt organisk materiale (DOM). Bakterier nedbryder de døde alger, der ligger på bunden og kan ses som sort mudder.
5. Iltsvind: Bakteriernes nedbrydning af DOM på bunden af søen og fjorden, fører til et stort iltforbrug pga. bakteriernes respiration af det døde organiske materiale. Iltniveauet i bundvandet falder derfor drastisk. Dette skaber ugunstige forhold for fisk og andre bundlevende organismer, som kan dø af iltmangel.

Iltsvind kan have alvorlige konsekvenser for økosystemet, herunder fiskedød og tab af biodiversitet.

Den Onde Cirkel i fødekæden:

Den onde cirkel i en sø opstår, når der sker en ubalance i økosystemet, ofte som følge af algeopblomstringer. Denne proces forklares:

1. Skyggeeffekt: Den øgede mængde af alger skaber en skyggeeffekt, som reducerer mængden af lys, der når ned i vandet. Dette gør det svært for rovfisk som gedder at jage, da de er afhængige af klart vand for at kunne se deres bytte.
2. Øget antal planktivore fisk: Når rovfiskene har sværere ved at jage, kan bestanden af planktivore fisk (lever af dyreplankton) stige. Disse fisk inkluderer arter som skaller og karper, der spiser store mængder dyreplankton.
3. Reduktion af dyreplankton: Med flere planktivore fisk i søen bliver mængden af dyreplankton reduceret, da de bliver spist i større mængder. Dyreplankton spiller en vigtig rolle i at kontrollere algepopulationen, da de lever af alger.
4. Forstærket algeopblomstring: Når der er færre dyreplankton til at spise algerne, kan algepopulationen vokse endnu mere uhæmmet. Dette fører til yderligere algeopblomstringer, som igen forværrer skyggeeffekten og gør det endnu sværere for rovfiskene at jage.

Denne cyklus kan fortsætte og forværres, hvis der ikke gøres noget for at genoprette balancen i økosystemet, eksempelvis ved at reducere tilførslen af næringsstoffer eller ved aktivt at regulere fiskebestanden i søen

God artikel: Her kan man læse om hvor omfattende problem er i Danmark: Frustrerede forskere: Danske økosystemer er udsat for »økomord«

Nitrogen kredsløb

En stor del af iltsvind i vandmilijøet skyldes landbrugets udledning af nitrogen holdig gødning, for at forstå hvordan nitrogen cirkulerer igennem vores natur er det vigtiget at kende nitrogen kredsløbet, især den del af kredsløbet hvor denitrifikationen foregår er vigtigt da det kan forhindre udledningen af nitrat til grundvand (og dermed drikkevand) samt sø og hav.

Video forklaring af nitrogen kredsløbet:

Resumé af nitrogen kredsløbet fra video:

Nitrogenkredsløbet er en kompleks proces, hvor nitrogen omdannes til forskellige kemiske former, der cirkulerer mellem atmosfæren, jorden og vandmiljøer. Her er en forklaring på de vigtigste trin i nitrogenkredsløbet:

Nitrogenfiksering :er processen, hvor atmosfærisk nitrogen (N₂) omdannes til ammoniak (NH₃) af kvælstof-fikserende bakterier, såsom Rhizobium, der lever i symbiose med planter som bælgplanter. Dette gør nitrogen tilgængeligt for planter, som kan optage det gennem deres rødder.

Ammonifikation :Når organismer dør eller udskiller affald, nedbrydes det organiske nitrogen i deres væv til ammoniak (NH₃) af nedbrydende bakterier og svampe. Denne proces kaldes ammonifikation, og den frigiver ammoniak til jorden, hvor den kan optages af planter eller omdannes videre.

Nitrifikation er en to-trins proces, hvor ammoniak først oxideres til nitrit (NO₂⁻) af bakterier som Nitrosomonas, og derefter oxideres nitrit til nitrat (NO₃⁻) af bakterier som Nitrobacter. Nitrat er en form, som planter let kan optage og bruge til vækst.

Denitrifikation er processen, hvor nitrat omdannes tilbage til atmosfærisk nitrogen (N₂) af denitrificerende bakterier som Pseudomonas og Paracoccus under anaerobe forhold. Denne proces fjerner bio-tilgængeligt nitrogen fra jorden og returnerer det til atmosfæren

Udretning af vandløb og iltsvind?

Udretning af vandløb og dræning af våde eng-arealer kan ende med at give iltsvind i vandmiljøet. Her forklares hvorfor:

Resumé af indhold fra video:

Udretning af åer og dræning af engarealer kan medføre tab af vigtige vådområder, hvor denitrifikation normalt foregår. Disse vådområder er afgørende for at fjerne overskydende næringsstoffer fra vandet, før det når større vandløb og søer. Den øgede tilførsel af næringsstoffer kan forårsage eutrofiering, hvor alger og andre vandplanter vokser eksplosivt. Når disse organismer dør og nedbrydes, forbruges store mængder ilt, hvilket kan føre til iltsvind i vandmiljøet.

Springlag og iltsvind

I sø, fjord og hav bliver vandet varmet op om sommeren. opvarmningen af vandet sker når luften varmer overfladevandet op. Densiteten af vand ændrer sig, når temperaturen ændres. Varmt vand har en lavere densitet ( altså “lettere” sagt på lidt ukorrekt hverdagssprog), fordi molekylerne bevæger sig mere og fylder mere, mens koldt vand har en højere densitet (“tungere), da molekylerne er tættere sammen. I danske søer og fjorde skaber dette en lagdeling, hvor det varme vand ligger ovenpå det kolde vand. Denne lagdeling kan forhindre ilt i at nå bunden, hvilket kan føre til iltsvind, hvor der ikke er nok ilt til at opretholde liv ved bunden.

Videoforklaring af springlag og iltsvind:

Resumé af vidoeindhold om springlag og iltsvind:

Udvikling af springlag om sommeren. Den abiotiske faktor temperaturen er afgørende her. Om sommeren opstår der et temperaturspringlag, når solens opvarmning øger temperaturen af overfladevandet. Dette gør, at vandmolekylerne bevæger sig mere og bliver mindre tætte, hvilket resulterer i en lavere densitet for det varme overfladevand sammenlignet med det koldere bundvand. Denne forskel i densitet skaber en stabil lagdeling, hvor det varme, lettere vand ligger ovenpå det koldere, tungere vand. Denne lagdeling forhindrer omrøring mellem lagene, hvilket betyder, at ilt fra overfladen ikke når ned til bundvandet, og der kan opstå iltsvind. I bundvandet dominerer nedbryderfødekæden, hvor mikroorganismer nedbryder det organiske materiale, der synker ned fra overfladen, og bruger ilten i processen og kan medføre iltsvind.

Forårsopblomstring og Efterårsomrøring. I foråret, når sollyset vender tilbage og temperaturen stiger, kombineret med tilgængelige næringsstoffer, sker der ofte en forårsopblomstring af alger. Disse alger dør og synker til bunds, hvor de nedbrydes af mikroorganismer i nedbryderfødekæden, der forbruger ilt. Om efteråret, når temperaturen falder i overfladevandet, vil densitet blive den samme i overflade- og bundvandet, dette vil sammen med efterårsstorme bryde springlaget op, og der sker en efterårsomrøring af vandsøjlen. Denne omrøring bringer næringsstoffer fra bunden op til overfladen, hvilket kan udløse en efterårsopblomstring af alger. Efterårsopblomstringen er dog kortvarig da solskinstimerne bliver færrer, og lyset hurtigt bliver en begrænsende faktor for algevæksten.

Subsurface Bloom. En subsurface bloom er en algeopblomstring lige under springlaget. Det kan opstå hen på somren, når algerne i overfladet har brugt de nærringstoffer, der var tilrådighed i her. Husk på at springlaget medfører at der ikke tilført nyt nærringstof fra bundvandet, da de to vandmasser ikke blandes. Den lave algevækst vil medføre i overfladevandet vil medføre at solen kan trænge dybere ned i vandet, helt ned til springlaget. Lige under springlaget vil der nu både være lys og næringsstoffer til rådighed, da bundvandet jo er rigt på nærringstoffer. På denne måde kan der opstå forhold lige under springlaget der understøtter en algeopblomstring som kaldes subsurface bloom. Hvis en dykker svømmer ned i vandet, når der er subsurface bloom, kan man som næsten tro man ser bunden når man kommer til springlaget, men det er synsbedrag og det er blot et lag af alger man ser.

Vinterforhold. Om vinteren er vandtemperaturen mere ensartet i hele vandsøjlen, da der ikke er en stor temperaturforskel mellem overfladen og bunden. Dette betyder, at vandets densitet er ensartet, hvilket tillader vinden at blande vandet effektivt. Denne omrøring bringer ilt fra overfladen ned til bundvandet og sikrer, at næringsstofferne fordeles jævnt i hele vandsøjlen. Men der vil ikke være nogen alger da det er for koldt og lyset for svagt til algevækst. Denne naturlige omrøring i vintermånederne reducerer risikoen for iltsvind og sikrer, at økosystemet er bedre forberedt til den kommende forårsopblomstring.