MOF, Alm.del - 2019-20 - Endeligt svar på spørgsmål 681: Spm. om, hvor lang tid anslår Aarhus Universitet, at der går, før øget kvælstoftilførsel medfører øget algevækst, og hvor mange år anslår universitetet, at en robust ålegræsbestand kan overleve lysmangel, til miljøministeren

Miljø- og Fødevareudvalget 2019-20
MOF Alm.del
Offentligt

NOTAT

Vand og Hav

J.nr. 2020-5222

Ref. JOMDY

Den 24. marts 2020

Aarhus Universitets svar på MOF alm. del 681

Aarhus Universitet, Institut for Bioscience er blevet forelagt ordlyden af MOF alm. del 681 og

har givet følgende svar på spørgsmålet:

Spørgsmål 681

Aarhus Universitet har i notat af 6. januar 2020 om ”Referencetilførsler af kvælstof til brug

for Vandplan 3”, som ministeren sendte til Miljø-

og Fødevareudvalget den 13. januar 2020,

jf. MOF alm. del -

bilag 260, oplyst, at ”Det

vil tage tid (flere år) før øgede nærings-

stoftilførsler slår fuldt igennem på lysforholdene og endvidere er sunde ålegræsbede

relativt robuste, således at de kan tåle mere stress over længere tid end svagere bestande”.

Hvor lang tid anslår universitetet, at der går, før øget kvælstoftilførsel medfører øget alge-

vækst, og hvor mange år anslår universitetet, at en robust ålegræsbestand kan overleve

lysmangel?

Konklusion

Øgede kvælstoftilførsler til et næringsbegrænset system vil i vækstperioden hurtigt

(dage/uger) give anledning til øget algevækst. På kort sigt (sæson) vil dette ikke påvirke

ålegræssets udbredelse, da de levende alger i sig selv kun står for en mindre del af lyssvæk-

kelsen. Den største del af lyssvækkelsen skyldes det organiske stof, som algerne producerer,

og som omdannes til humusstoffer i vandet og på havbunden. Det organiske stof nedbrydes

kun langsomt og akkumuleres derfor over årtier og medvirker til en gradvis stigende

lyssvækkelse. Det er således først på længere sigt (år til årtier), at den fulde effekt af øgede

næringsstoftilførsler slår igennem på lysforholdene. Det afgørende for ålegræssets udbredelse

er derfor den stadige akkumulering af organisk stof (mudder) gennem årtier ved vedvarende

forhøjede tilførsler af næringsstoffer. En anden forsinkende faktor er, at ålegræs optager og

tilbageholde en væsentlig del af næringsstofferne. En veletableret ålegræspopulation, som

vokser i klart og relativt næringsfattigt vand i vækstsæsonen, kan derfor tåle let forøgede

næringsstoftilførsler i mange år uden væsentlige negative effekter. Ålegræsset forsvinder

først, når vandet er vedvarende uklart pga. organisk stof akkumuleret over årtier. Det

organiske stof ophvirvles i vandsøjlen og giver mere uklart vand. Desuden forårsager det

organiske stof iltsvind i og ved bunden og giver en løs og mudret bund. Disse faktorer

tilsammen kan få ålegræsbestande til at bryde sammen. Sådanne sammenbrud sker ofte

pludseligt i et område. Det er således en tipping-point effekt (regimeskift eller selv-

forstærkende effekt), hvor etablerede bestande i udgangspunkt er modstandsdygtige, men så

kan forsvinde fra et område i løbet af få år, når forholdene forværres ud over et vist niveau.

Miljø- og Fødevareministeriet

•

Slotsholmsgade 12

•

1216 København K

Tlf. 38 14 21 42

•

Fax 33 14 50 42

• CVR

12854358

• EAN

5798000862005

•

[email protected]

•

www.mfvm.dk

MOF, Alm.del - 2019-20 - Endeligt svar på spørgsmål 681: Spm. om, hvor lang tid anslår Aarhus Universitet, at der går, før øget kvælstoftilførsel medfører øget algevækst, og hvor mange år anslår universitetet, at en robust ålegræsbestand kan overleve lysmangel, til miljøministeren

Tal i parentes henviser til kilder eller uddybende bemærkninger nederst i dokumentet.

Baggrund

Ålegræs var tidligere vidt udbredt langs vores kyster og udgjorde en central komponent i de

kystnære økosystemer. Omkring år 1900 blev det vurderet, at ålegræsset dækkede omkring

6.726 km

i danske fjord- og kystområder (1). Da den danske kystlinje er ca 7.000 km lang,

svarer det til, at vores kyster var omkranset af et næsten 1 km bredt ålegræsbælte. Vi ved fra

gamle opmålinger fra omkring år 1900, at ålegræs dækkede ca. 70 procent af fjordbunden i fx

Roskilde Fjord (1). I fjordene forekom ålegræs ud til dybder på 4 til 8 m og i Kattegat og

Bælthavet ud til omkring 11 m (2). Dette er minimumsdybder. Der har antageligt været

spredte ålegræsbestande ude på dybere vand (3). Der er også anekdotiske optegnelser, som

beskriver ålegræs ned

til 17 m’s dybde i den vestlige Østersø i 1880’erne (4) og 21 m i Kiel

Bugt.

En afgørende forudsætning for dybdeudbredelsen af ålegræs er vandets klarhed, som

bestemmer den mængde lys, der når bunden. Allerede omkring år 1900 blev det beskrevet, at

ålegræsset voksede ca. så dybt som sigtdybden (Secchi-dybden, dvs. den dybde hvor man

netop kan se en hvid skive fra overfladen). Der findes kun enkelte målinger af sigtdybden

omkring år 1900, men der er dokumentation for, at vandet langs Østjyllands kyst havde en

klarhed, så man kunne se en hvid skive ned til >10 m’s dybde (2).

Vandets klarhed bestemmes primært af indholdet af organisk stof i vandet, som dannes ud

fra algevækst (5). En sigtdybde på 12 m kan omregnes til en total kvælstofkoncentration på

omkring 0,11 mg l

-1

(6), hvilket er ca 1/3 af koncentrationen i dag (7) og vil svare til en

kvælstofkoncentration i åmundingen på omkring 1,2 mg l

-1

kvælstof. Koncentrationerne i

åmundingen omkring år 1900 er tidligere estimeret til mellem 1 og 2 mg l

-1

(8). Det er næsten

3 gange højere end koncentrationen på 0,44 mg l

-1

total kvælstof fra et uberørt (pristint)

landskab (9). Andre beregninger (10) af kvælstofkoncentrationer i Kattegat viser lave og

næsten uforandrede værdier fra år 1850 og frem til begyndelsen

af 1920’erne, hvilket stem-

mer med tidligere beregninger af kvælstofoverskuddet i danske landbrug, som også begynder

at stige efter 1. verdenskrig (11).

Svar

Vi kan derfor med god sikkerhed konkludere, at de historiske ålegræsbestande op gennem

1800-tallet og frem til i hvert fald år 1900 voksede i klart og relativt næringsfattigt vand.

Kvælstofkoncentrationerne har med stor sandsynlighed været tæt på nul vækstsæsonen. I

den situation vil en mindre forøgelse af næringsstoftilførslerne ikke have væsentlige negative

effekter på udbredelsen af ålegræs. Det skyldes 4 forhold:

1) En øget tilførsel af kvælstof vil i første omgang (dage) give anledning til en øget

algevækst, men kvælstoffet vil hurtigt (uger) blive opsuget af ålegræs og andre

organismer, idet man må antage, at alle organismer har været under kraftigt

kvælstofmangel. Ålegræsset har fungeret som et kvælstoffilter, der både opsuger

kvælstof fra land i den stående biomasse, bidrager til begravelse af kvælstof i

havbunden og til fjernelse af kvælstof som fri kvælstofgas ved kvælstofånding

(denitrifikation). Det samlede potentiale for nettokvælstoffjernelse i en ålegræseng, i

forhold til en bar havbund, er netop blevet målt for et ålegræsøkosystem i USA til ca

6,3 g N m

-2

år

-1

(62,5 kg N ha

-1

år

-1

) (11). De tidligere vidt udbredte ålegræsbestande i

Danmark var derfor et meget effektivt kvælstofvirkemiddel, der virkede som et filter

mellem land og havet og omsatte næringsstoffer på en måde, som ikke påvirkede de

marine økosystemer negativt.

2) Lyssvækkelsen i havet skyldes som nævnt primært den samlede koncentration af

organisk stof (levende og døde alger, opløste humusstoffer og partikler fra planter og

dyr). De nuværende dårlige lysforhold skyldes en akkumulering af organisk stof over

mange årtier. Op til og omkring år 1900 må vi antage, at algevæksten har været

permanent lav pga. de lave koncentrationer af kvælstof, og der har kun været ganske

lidt organisk stof i systemet.

3) En veletableret, tæt og udbredt ålegræsbestand betyder, at bølger og strøm kun i ringe

grad påvirker havbunden og derfor ikke hvirvler sediment op. Samtidig vil sediment,

som kommer op, hurtigt bundfældes i det stille vand mellem ålegræsbladene.

Ålegræsset nedsætter dermed resuspensionen (ophvirvling af havbunden) og skaber

gode lysforhold for sig selv (13). Omvendt, når ålegræsset er væk, som er situationen

mange steder i dag, er det svært at få det tilbage, b.la. fordi bunden er ustabil, ofte

består af mudder, og ophvirvling af materiale fra bunden let giver uklart vand (14).

4) Det lave niveau af organisk stof i havbunden har også betydet, at iltsvind ikke var nær

så udbredt. Iltsvind er anden væsentlig faktor, ud over lys, som i dag begrænser

ålegræssets forekomst, idet ålegræs ikke tåler lave iltkoncentrationer omkring

bladene.

I spørgsmålet

står der ’hvor

mange år anslår universitetet, at en robust ålegræsbestand kan

overleve lysmangel?’

Ålegræs, som vokser ved dybdegrænsen, er altid lysbegrænset, medmindre dybdeudbredelsen

er reguleret af substratforhold. Ålegræs er en staude, som i vækstsæsonen akkumulerer

energi i jordstængler (rhizomer). Denne energi bruges til at overleve vinteren og skyde om

foråret. Den mindste lysmængde planten kan klare sig med på et år, bestemmer

dybdegrænsen og styres af den lysmængde, der kræves, for at planten kan producere

tilstrækkeligt med forråd til at overleve vinteren samt sætte næste års blade. I naturen vil den

samlede lysmængden på bunden variere fra år til år pga. variationer i overfladeindstrålingen

og vandets klarhed. Overlevelsen af den enkelte plante er derfor en dynamisk proces, hvor

planten i nogle år kan være i energiunderskud, som så kompenseres i andre år med gode

vækstbetingelser. Man kan således ikke give et bestemt tidsrum for ’overlevelse’, da det

afhænger af graden af lysbegrænsning.

For bestande er det, som nævnt ovenfor, en ’tipping-

point’ proces, som starter med, at de enkelte planter får færre og mindre blade, og nogle af

dem dør. Det fører til udtynding af bestanden. Dermed aftager de positive effekter af en stor

samlet bestand, som er beskrevet ovenfor, hvilket så forøger dødeligheden af de enkelte

planter. Det er selvforstærkende, og så kan hele bestanden forsvinder på kort tid.

Man kan således ikke sige, at planten, eller bestanden, ikke kan overlever lysmangel, for der

er altid lysmangel ved dybdegrænsen, men bestandene stresses gradvist, når vandet bliver

mere uklart, indtil bestandens modstandskraft, ofte pludseligt, forsvinder.

Kilde 1

Gammelt kort med optegnelser af ålegræs og åleruser. Bemærk at ålegræs dække næsten hele Roskilde

Fjord og store områder i det Sydfynske Øhav.

Petersen JCG (1914) Om bændeltangens (Zostera marina) aars-produktion i de danske farvande. Kap.

X i Jungersen HFE og Warming Eug. Mindeskrift i anledning af hundredåret for Japetus Steenstrups

fødsel. I Kommission hos G.E.C. Gad, København. Bianco Lunos Bogtrykkeri: Copenhagen.

Kilde 2

Ovenstående er de originale optegnelse fra Ostenfeld CH (1908)

Å

legræssets Zostera marina’s

udbredelse i vore farvande. I Petersen CGJ (ed.). Beretning til Landbrugsministeriet fra den danske

biologiske station,. Centraltrykkeriet XVI: Copenhagen.

Kilde 3

De gamle målinger blev foretaget med en rive, som blev kastet ud fra en båd. Fik man ålegræs med op,

viste man, at det voksede på den dybde. Yderst ved sin dybdegrænse vokser ålegræs typisk spredt, og

den metode vil derfor ikke fange de yderst spredte planter, og derfor systematisk underestimere

dybdeudbredelsen.

Kilde 4

Reinke J (1889) Algenflora der westlichen Ostsee deutschen Antheils. Eine systematisch-pflanzengeo-

graphische Studie. Schmidt and Klaunig: Kiel. (s. 12).

Kilde 5

Figuren viser, hvor meget af daglyset som absorberes af forskellige komponenter i vandet og dermed

deres relative bidrag til, at lyset aftager med dybden. Det grønne område er alger og svarer til ca. 12%.

De gule og brune områder er opløst organisk stof og organiske partikler (mudder), som står for lidt

over halvdelen. Beregninger er fra Markager et al. 2004.

Markager S, Stedmon CA & Conan P (2004) Effects of DOM in marine ecosystems. In: M. Søndergaard

& D. N. Thomas (Eds.). Dissolved organic matter (DOM) in aquatic ecosystems. The Domaine project

(ISBN: 87-89143-25-6).

Kilde 6

Markager S, Christensen JPA & Timmermann K (2016) Status and possible nitrogen loadings for the

Danish Sea 100 years ago. Aarhus University seminar at Sandbjerg, november 2016.

Kilde 7

Overvågningsdata fra Danmark og omgivende lande.

Kilde 8

Jensen PN (Ed.) (2017) Estimation of Nitrogen Concentrations from root zone to marine areas around

the year 1900. Aarhus University, DCE

–

Danish Centre for Environment and Energy, 126 pp.

Scientific Report from DCE

–

Danish Centre for Environment and Energy No. 241.

http://dce2.au.dk/pub/SR241.pdf

Fra Summary ‘Routing of the estimated

nitrogen concentration in the root zone combined with the

estimated nitrogen removal in ground and surface water around the year 1900 results in a

concentration range of 1-2 mg N/l.

Kilde 9

Hirt et al. (2014) Reference conditions for rivers of the German Baltic Sea catchment: reconstructing

nutrient regimes using the model MONERIS. Regional Environmental Change 14: 1123-1138.

Observerede og beregnede koncentrationer for pristine landskaber. Tabel 3 viser

middelkoncentrationer på 0,45 og 0,44 mg total kvælstof pr. liter.

Kilde 10

Gustafsson et al. (2012) Reconstructing the Development of Baltic Sea eutrophication 1850-2006.

AMBIO 41: 534-548.

Kilde 11

Kyllingsbæk A (2008) Landbrugets husholdning med næringsstoffer 1900-2005. Kvælstof Fosfor

Kalium. DJF Markbrug nr. 18, Aarhus Universitet.

Kilde 12

Aoki LR & McGlathery KJ (2018) Restoration enhances denitrification and DNRA in subsurface

sediments of Zostera marina seagrass meadows. Marine Ecology Progress Series 602: 87-102.

Kilde 13

Figur som viser, at udbredelsen af ålegræs aftager, når der er mange partikler i vandet. Data fra USA's

østkyst.

Orth et al. (2012) Seed addition facilitates eelgrass recovery in a coastal bay system. Marine Ecology

Progress Series 448: 177-195.

Kilde 14

Maxwell PS, Eklöf JS, van Katwijk MM, O'Brien KR, de la Torre‐ Castro M, Boström C, ... & van der

Heide T (2017). The fundamental role of ecological feedback mechanisms for the adaptive

management of seagrass ecosystems

–

a review. Biological Reviews 92(3): 1521-1538.