7EU Eutrofiering

• Innhold
• Måleskala og registreringsmetode
• Kunnskapsbehov
• Kommentarer, tilleggsinformasjon, referanser

Nitrogen er det makronæringsstoffet planter normalt trenger i størst mengde. Nitrogen er produksjonsbegrensende i mange typer natur. Mange menneskeaktiviteter forårsaker nitrogenutslipp til luft og vann, som er vanskelig og/eller kostbart å redusere. Derfor er ekstra nitrogentilførsel en viktig årsak til tilstandsendring i flere natursystem-hovedtypegrupper (ferskvannssystemer, våtmarkssystemer og fastmarkssystemer, til dels også saltvannssystemer). Utslipp av fosfor, først og fremst til vann, bidro sterkt til eutrofiering for bare 30–60 år siden, men effektive tiltak har redusert fosforutslippene til et minimum. Tilstandsvariabelen eutrofiering (7EU) adresserer både langtransporterte nitrogentilførsler og tilførsler fra lokale punktkilder, f.eks. avrenning fra landbruksarealer til vann. Gjødslingseffekten av nitrogentilførsel til jordbruksmark  fanges imidertid opp som del av jordbruk (aktuell bruk av jord) (7JB) og naturlig gjødsling fra ville dyr (fugler i særdeleshet) fanges opp av den lokale komplekse miljøvariabelen  naturlig gjødsling (NG).

Utfyllende beskrivelse:

Utslipp av nitrogen (eventuelt også fosfor) finner sted både som konsentrerte punktutslipp og som mer eller mindre diffuse utslipp (for eksempel avrenning fra jordbruksområder) til luft og vann. Utslippene fra ulike kilder til luft blander seg og gir opphav til konsentrasjonsgradienter i atmosfæren og gradienter i deposisjon av langtransportert nitrogen med mønstre på regional skala (10–1000 km; se Aas et al. 2008). Lokale eutrofieringsgradienter finnes imidlertid også, også innenfor én og samme vannforekomst (innsjø, elveløp eller fjord med grunn terskel). Forhold som avgjør eventuelt omfang av lokal variasjon innenfor en enkelt vannforekomst er størrelsen på vannforekomsten, sirkulasjonssystemet (se NiN[1]AR6), vannets gjennomstrømmingshastighet og lemgden på utskiftingsperioden. Tilførsel av nitrogen til vann fra lokale kilder har effekter på skalaer i størrelsesorden (0,1–)1–100 km. Eutrofiering (7EU) gir først og fremst opphav til mønstre på regional skala (10–1000 km).

Enkelttilstandsvariabelen eutrofiering (7EU), gjødsling av jordbruksmark som del av den flerdimensjonale tilstandsvariabelen  jordbruk (aktuell bruk av jord) (7JB) og den lokale komplekse mijøvariabelen  naturlig gjødsling (NG) er uttrykk for prinsipielt samme type påvirking: tilførsel av viktige plantenæringsstoffer til naturen. Det er hensiktsmessig å skille utilsiktete menneskebetingete nitrogentilførsler [eutrofiering (EU)] fra gjødslingstiltak i jordbruksproduksjonsøyemed, fordi de representerer ulike påvirkninger, med forskjellig årsak, som kan virker på naturen uavhengig av hverandre og gi opphav til variasjon i miljøforhold og artssammen­setning på helt ulike skalaer i rom og tid. Dette illustreres av at semi-naturlig eng kan bære preg av nitrogengjødsling enten på grunn av «bakgrunnsgjødsling» med lufttransportert nitrogen, eller på grunn av produksjonsfremmende gjødsling, for eksempel tilførsel av kunstgjødsel. Begge påvirkninger fører, gitt at de er sterke nok, til økning i mengde og forekomst av nitrofile arter, men effekten av langtransportert luftforurensning er normalt mye langsommere og mer gradvis enn effekten av gjødsling.

Eutrofiering av vann og vassdrag fører til økt produksjon, først av planteplankton. Ved nedbrytningen av døde alger forbrukes O₂. Dersom algeoppblomstringen resulterer i større produksjon av dødt organisk materiale enn nedbrytersamfunnet kan ta unna, akkumuleres både stedegent og tilført organisk materiale. Dersom eutrofieringen får pågå over lengre tid, kan det oppstå oksygenmangel. i bunnvann og bunnsubstrat, periodevis eller permanent. Oksygenmangel som er betinget av eutrofiering (7EU) skal anses som en del av eutrofieringseffekten. Oksygenmangel som er forårsaket av naturlig manglende sirkulasjon, skal derimot beskrives som variasjon langs den lokale komplekse miljøvariabelen oksygenmangel (OM).

I natur som er ubetydelig eutrofiert er det vanligvis sterk samvariasjon mellom markas innhold av nitrogen og innholdet av andre makronæringsstoffer, og nitrogeninnholdet inngår da som en enkeltvariabel i den lokale komplekse miljøvariabelen kalkinnhold (KA). Økning i antropogene tilførsler av N (og P) uten at tilgangen på andre mineralnæringsstoffer øker, frikobler nitrogeninnholdet fra komsentrasjonen av andre næringsstoffer og medfører derfor næringsubalanse i jorda (R. Økland 2002).

Nedfall av langtransportert nitrogen har forsurende effekt på jord (Abrahamsen & Stuanes 2002) og vann (Henriksen 2002), og bidrar også til endret forsuringstilstand [jf. tilstandsvariabelen forsuring (7SU)].

Ulike natursystem-hovedtypegrupper skiller seg med hensyn til omfanget av eutrofiering i dag og den historiske eutrofieringsutviklingen i et hundreårsperspektiv. Den viktigste årsaken til dette er at det finnes flere årsaker til eutrofiering, og at eutrofieringsforløpet og omfanget av eutrofieringseffekter derfor er og har vært ulikt i ulike typer natur.

I ferskvann er lokale utslipp fra landbruk og avløp fra industri og husholdninger viktigste årsaker til eutrofiering. Innsjøer som mottok store mengder urenset spillvann fra husholdningene ble etter hvert kraftig eutrofiert. Mjøsa er et klassisk eksempel på en innsjø som, målt med algemengden som indikator, var svært sterkt eutrofiert i 1960- og 1970-årene. Først og fremst skyldtes den høye eutrofieringgraden stor tilførsel av fosfor. Vannkvaliteten var enkelte steder så dårlig at den ville kvalifisere til eutrofiering (7EU) 7EU∙6 (sterk eutrofieringseffekt). Tiltak som ble satt inn fra omkring 1970, blant annet bedre vannrensing og forbud mot bruk av fosfat i vaskemidler, førte raskt til bedring av vannkvaliteten i Mjøsa [se for eksempel Baalsrud (1982)] og andre innsjøer som var overgjødslet med fosfor. Norske vannforekomster tilføres imidlertid også nitrogen, dels ved avrenning fra landbruksarealer, dels på grunn av langtransporterte luftforurensninger. I NiN[1]AR28 påvises at en gradient i planteartssammensetningen relatert til eutrofiering (7EU) er blant de aller viktigste vegetasjonsgradientene i ferskvann i Norge. I motsetning til fosfor, har imidlertid tilførslene av nitrogen endret seg lite over tid; bare en svært svak nedgang i nitrogenkonsentrasjonen i nedbøren har blitt observert på de norske målestasjonene etter 1990 (Aas et al. 2011).

Nitrogeninnholdet i norske vannforekomster har endret seg lite gjennom de siste tiårene. En tilstandsvurdering av norske ferskvannsforekomster (innsjøer og elvestrekninger) høsten 2007 viste at over halvparten av den samlete lengden av norske elvestrekninger og over halvparten av innsjøene (veid på grunnlag av overflateareal) ble vurdert som «lite eller ikke påvirket» av landbruk og spredte/kommunale avløp, som er de viktigste kildene til eutrofiering (http://www.vannportalen.no; se også Nybø et al. 2008). Vannkvalitetsgrad «lite eller ikke påvirket» svarer til 7EU∙1–2(–3). I størrelsesorden 10–20 % av vannforekomstene ble vurdert som «mye påvirket» av disse faktorene, svarende til 7EU∙(5–)6.

– Stor nitrogentilførsel kan også føre til algeoppblomstring og, i hvert fall periodevis, kritisk oksygenmangel i saltvannforekomster med begrenset vannutskifting (f.eks. fjorder med grunn terskel og poller). Fjorder og poller kan imidlertid, i likhet med innsjøer, være naturlig utsatt for oksygenfattigdom eller oksygenfrihet på grunn av spesielle strømnings- eller sirkulasjonsforhold. Langvarig oksygenmangel fører til gjennomgripende endringer i artssammensetningen [se beskrivelsen av den lokale komplekse miljøvariabelen oksygenmangel (OM), mens effektene av kortvarig oksygenmangel (for eksempel med varighet ett år) repareres raskt (Rosenberg et al. 2002). Angivelse av eutrofieringseffekt må derfor baseres på observasjoner over en periode som er lang nok til å gi et representativt bilde av forholdene. Tilstandsvurderingen av kystvann utenfor Norge gjort høsten 2007 resulterte i at under 10 % av kyststrekningen ble vurdert som «moderat påvirket» (7EU∙3–4) av eutrofi-relaterte faktorer (kommunale avløp, spredte avløp, landbruk, langtransporterte forurensninger), mens under 2 % ble karakterisert som mye påvirket (EU∙4–5).

Effekter av nitrogendeposisjon på artssammensetningen i åpen myr er påvist i Sverige (Gunnarsson et al. 2002) og Sentral-Europa (Bobbink et al. 1998. Limpens et al. 2003), men foreløpig ikke med sikkerhet i Norge. Nedbørsmyr er særlig utsatt for vegetasjonsendringer fordi hele nedbørsmyrsystemet er tilpasset en mer eller mindre lukket nitrogensirkulasjon (Svensson 1995, Nordbakken et al. 2003). Ingen av effektene som er observert eller sannsynliggjort for myr i Norge så langt svarer til en eutrofieringsgrad høyere enn EU∙2 svak effekt (jf. Utstøl-Klein et al. i trykk).

I Sentral-Europa (Bobbink et al. 1998), i noen grad også i Sør-Sverige (for eksempel Odell & Ståhl 1998), er det påvist økning i innslaget av nitrofile arter i landvegetasjonen [se oversiktsartikkel av Gilliam (2006)]. I Norge er ikke andre sikre endringer i artssammensetning påvist som kan forklares som resultat av eutrofiering beskrevet enn endringene i kystlynghei på søndre Vestlandet (Fremstad 1992). Økningen av smyle (Avenella flexuosa) i enkelte overvåkingsområder i barskog i enkelte tidsperioder på 1990- og 2000-tallet (R. Økland & Nordbakken 2004, Halvorsen et al. 2009,  T. Økland et al. 2014) har vært satt i sammenheng med eutrofiering, men det ser ikke ut som om disse endringene er del av et konsistent mønster (T. Økland et al. 2014). Det er sannsynlig at eutrofiering bidrar til økt innslag av nitrogenelskende arter også i andre systemer, spesielt i semi-naturlig seng (Norderhaug et al. 1999).

Måleskala og registreringsmetode

Eutrofiering (7EU) tallfestes ved bruk av R7-måleskalaen som sammenlikner den aktuelle artssammensetningen med en nulltilstand for den aktuelle naturtypen uten menneskebetingete nitrogentilførsler og en ekstremtilstand med så store tilførsler at artssammensetningen ikke eller nesten ikke inneholder arter som kjennetegner nulltrinnet. R7-måleskalaen er direkte oversettbar til 5-trinnsmåleskalaen for klassifisering av økologisk tilstand i henhold til Vannveilederen (Anonym 2013), der eutrofiering er en av de viktigste påvirkningene som blir adressert.

Trinngrensene kan, i prinsippet, operasjonaliseres ved sammenstilling av empiriske data eller anslås ved ekspertvurdering. Fordi nulltilstanden er naturtypenivå- og naturtype-spesifikk, vil operasjonalisering kreve et svært omfattende empirisk datamateriale. Med unntak for enkelttilfeller (naturtyper) der artssammensetningen og dens respons på antropogen eutrofiering er godt kjent, vil eutrofieringstilstanden måtte angis på grunnlag av ekspertvurderinger

Kunnskapsbehov

Kunnskapsgrunnlaget om eutrofiering (7EU) er godt med hensyn til den generelle forståelsen av hvordan eutrofiering påvirker organismene, ikke minst på grunn av arbeidet med reversering av de akutte overgjødslingsproblemene i vann og vassdrag på 1960- og 1970-tallet, arbeidet med fastsettelse av tålegrenser for nitrogen i Norge (f.eks. Henriksen & Buan 2000, Larssen & Høgåsen 2003), og arbeidet med utarbeidelse av rapporteringssystem for vannkvalitet i forbindelse med implementeringen av EUs Vannrammedirektiv (se Moy et al. 2003, Anonym 2013).

Gjenstående viktige kunnskapsbehov omfatter klarlegging av hvilke arter, i hvilke artsgrupper, som kan nyttes til å karakterisere en ikke-eutrofiert nulltilstand i ulike naturtyper. God empirisk kunnskap er nødvendig som faglig grunnlag for å skille mellom nullstilstanden (7EU∙1) og svak eutrofieringseffekt (7EU∙2).

Det bør vurderes hvorvidt  tilstandsvariabelen eutrofiering (7EU) bør deler i to eller flere enkeltvariabler, for eksempel for nitrogen- og fosforgjødsling, da det er strore forskjeller mellom de to næringsstoffenes kretsløp i naturen. Begrunnelsen for ikke å skille fosforgjødsling fra nitrogengjødsling i NiN versjon 2 er at bidraget fra fosforgjødsling til den totale eutrofieringen nå er svært lavt.

Kommentarer, tilleggsinformasjon, referanser

«Eutrofiering» er et presist og mye benyttet begrep for mennesketilførsel av næringsstoffer til naturen, og brukes særlig om tilførsler av langtransportert luftbåren nitrogenforurensning og om utslipp av nitrogen og fosfor til vann. J. Økland & K. Økland (1995) bruker begrepet «overgjødsling», som de definerer (s. 162) som «øket tilførsel av plantenæringsstoffer til et vassdrag og virkningen av dette». Begrepet «eutrofiering» brukes i Vannveilederen (Anonym 2013) i samme betydning som i NiN.

Begrepsserien oligotrof–mesotrof–eutrof–hypertrof benyttes både for trinn langs eutrofieringsgradienten i ferskvannssystemer (J. Økland & K. Økland 1995) og for trinn langs kalkinnhold (KA). For å unngå misforståelser, blir ikke disse begrepene brukt i NiN.

Tilstandsvariabelen eutrofiering (7EU) er en svært viktig kilde til menneskebetinget naturvariasjon, i en lang rekke natursystemer. I Norge, som i Europa og store deler av resten av verden, har systematisk overvåking av nitrogenutslipp til luft og vann og av nitrogendeposisjonen som påvirkningsfaktor pågått siden 1970. Et resultat av denne overvåkingen er informasjon om påvirkningsfaktoren i seg sjøl, målt på en kontinuerlig måleskala. Aas et al. (2011) rapporterer N-deposisjon og middelkonsentrasjoner av NH₄-N og NH₃-N i nedbøren, med nedbørmengden brukt som vekt ved konsentrasjonsberegningene. Fordi sammenhenger mellom påvirkning og effekt er kjent (i grove trekk), brukes ofte målinger av påvirkningsfaktoren som indirekte indikator (Anonym 1998, Halvorsen 2011) på den biologiske effekten. Overskridelse av modellert tålegrense for nitrogen blir også benyttet som surrogat for eutrofieringseffekt. To eksempler på dette er variablene «Næringsstoffer i brakkvann, kystvann og havvann» og «Ferskvannskvalitet» som inngår som to av det europeiske miljøbyrået EEA sine 26 indikatorer for biologisk mangfold. Også indikatoren «Jordbruk: Nitrogenbalanse» har en viss relevans til eutrofiering (7EU) i vann. En variabel på denne lista som direkte adresserer de biologiske effektene av eutrofieringstilstanden er «Overskridelser av tålegrenser for nitrogen»