Náttúrufræðingurinn - 2018, Blaðsíða 59

Tímarit Hins íslenska náttúrufræðifélags
139
Bór er ættað úr bergi, kvikugasi og
úrkomu30 og minni styrk þess vorið
2000 má rekja til vorleysinga og aukins
innstreymis snjóbráðar af vatnasviðinu.
Málmar bindast oft lífrænum sýrum
sem auka leysni þeirra í vatni. Það má
sjá sterkt samband á milli styrks kóbolts
(Co) og leysts lífræns kolefns (DOC;
4. mynd) (R2=0,92) og hækkar styrkur
beggja yfir hásumarið. Svipað samband
er á milli styrks nikkels (Ni) og DOC
(R2=0,68). Styrkur króms (Cr) minnk-
aði yfir hásumarið svipað og styrkur
kísils og bendir það til áhrifa lífríkisins,
beinna eða afleiddra, á krómið. Styrkur
strontíums (Sr), kadmíums (Cd), blýs
(Pb) og sinks (Zn) er óreglulegur yfir
árið og ekki hægt að skýra á auðveldan
hátt með pH-breytingu eða öðrum
áhrifum frá lífríkinu.
Mólýbden (Mo) er nauðsynlegt
næringarefni fyrir köfnunarefnisbind-
andi bakteríur. Nýlega var gerð rann-
sókn á styrk og samsætum mólýbdens
í sýnunum sem safnað var 2000–2001
í Geirastaðaskurði.21 Niðurstöðurnar
sýna að köfnunarefnisbindandi bakt-
eríur hafa mikil áhrif á samsætur Mo,
sem sést þó ekki í styrk þess (6. mynd).
Þessar lífverur taka frekar upp léttar
Mo-samsætur sem þýðir að Mo-sam-
sætur í vatninu verða sífellt þyngri eftir
því sem þéttleiki köfnunarefnisbind-
andi baktería vex. Rannsóknin sýnir
einnig að sterkt samband er á milli
Mo- og S-samsætna og endurspeglar
það sameiginlega ferla sem hafa áhrif á
þessi efni.
Áhrif lífríkis á innri
hringrás næringarefna
Styrkur næringarefna er mjög breyti-
legur eftir árstíðum (3. og 4. mynd). Þör-
ungar þurfa mismikið af hverju næring-
arefni. Til dæmis taka kísilþörungar 106
mól af kolefni, 85 mól af kísli,29 16 mól
af N og 1 mól af P (1. jafna). Það næring-
arefni sem fyrst þrýtur takmarkar vöxt
ljóstillífandi lífvera. Rotnun lífrænna
leifa skilar svo næringarefnunum smám
saman aftur inn í vatnsbolinn þar sem
þau eru tekin upp ef aðrar aðstæður
leyfa. Þó eru ekki allir frumframleið-
endur háðir því að öll nauðsynleg nær-
ingarefni séu til staðar í vatninu. Eins
og áður sagði geta blágrænar bakteríur
brotið köfnunarefni úr andrúmsloftinu
(N2), sem síðan hvarfast við vetni eða
súrefni. Við það verður köfnunarefnið
aðgengilegt ljóstillífandi lífverum.
Á 7. mynd er sýndur heildarstyrkur
leysts fosfórs (TDP) og köfnunarefnis
(TDN), lífræns og ólífræns, í útfalli
Mývatns í Geirastaðaskurði og Laxá
við Helluvað, ásamt niðurstöðum úr
rannsókn á flæði leystra efna um botn
Mývatns.16 Athugið að 5. og 7. mynd
eru ólíkar að því leyti að á 5. mynd er
sýndur styrkur leysts ólífræns köfnun-
arefnis (DIN) en ekki heildarstyrkur
leysts fosfórs og köfnunarefnis líkt og
á 7. mynd. Heildarstyrkur leysts fos-
fórs (TDP) minnkar með fjarlægð
frá innstreymi lindanna í Mývatn en
heildarstyrkur leysts köfnunarefnis
(TDN) eykst (7. mynd). Hlutfall efnanna
nálgast því N:P Redfield-hlutfallið (1.
jafna; brotalína á 7. mynd) á meðan það
streymir í gegnum vatnið. Hér koma
nokkrar skýringar til álita. Í fyrsta lagi
getur aukningin stafað af reiki NH4 úr
setinu á botni Mývatns upp í vatnsbol-
inn. Samkvæmt mælingum sem gerðar
voru í Álftavogi á styrk NH4 í botnseti
annars vegar og vatnsbol hins vegar
jafngildir reiki NH4 upp um botn vatns-
ins öllu innstreymi bundins köfnunar-
efnis (NO3 og NH4) með grunnvatni
14
og um 24% af nettóbindingu köfnun-
arefnis í lífrænt efni í vatninu.11 Í öðru
lagi getur þetta stafað af bindingu blá-
grænubaktería á köfnunarefni úr and-
rúmsloftinu. Ekki var áberandi blómi
A. flos-aquae í Mývatni sumarið 2000
en binding köfnunarefnis úr andrúms-
lofti á sér engu að síður stað í vatninu,
þar sem fleiri tegundir köfnunarefn-
isbindandi baktería eru til staðar, þótt
þær séu ekki eins mikilvirkar og A. flos-
-aquae. Auk þess eru nokkrar tegundir
kísilþörunga hýslar fyrir bakteríur sem
geta bundið köfnunarefni, meðal annars
Epithemia turgida,42 en kísilþörungar
af ættkvíslinni Epithemia hafa fundist
í Mývatni.43 Í þriðja lagi getur aukinn
heildarstyrkur leysts köfnunarefnis
(TDN) stafað af niðurbroti lífræns efnis
í vatninu og hlutfallslega hraðri losun
köfnunarefnis miðað við fosfór.
Köfnunarefnisbinding blágrænna
baktería krefst þess að fosfór sé í nægi-
legum styrk í vatninu, og á aðgengilegu
formi. Þegar köfnunarefnisbinding
blágrænna baktería á sér stað í stöðu-
vötnum gengur á fosfórinn í vatninu,
og skortur fosfórs takmarkar að lokum
ljóstillífun þeirra. Innri hringrás fosfórs
er hægari en innri hringrás köfnunar-
efnis í vatni þar sem fosfór er torleyst
efni og fellur oft út í súrefnisríku vatni.
Sýnt hefur verið fram á að leysing fos-
fórs úr botnseti í Eystrasalti er mest þar
sem botnsetið er ríkt af lífrænu kolefni
og umhverfið súrefnissnautt. Sú rann-
sókn sýndi einnig sterka fylgni á milli
styrks Mn og PO4 í setvatni (vatni á milli
setkorna) á botni Eystrasalts.44 Eins
hefur verið sýnt fram á að það er beint
samband á milli styrks járns, mangans
og fosfórs í lausn og ör-ögnum (e. coll-
oids) í grunnum stöðuvötnum í Kanada
þar sem súrefnisþurrðar gætir árstíða-
bundið.40 Þessar vísbendingar gefa til
kynna að fosfór sem leysist úr botns-
eti í Eystrasalti eigi uppruna sinn bæði
í niðurbroti lífræns efnis og leysingu
járnútfellinga (e. iron(oxy)hydroxide)
í botnseti við súrefnissnauðar að-
stæður.44 Súrefnisstyrkur í vatni hefur
áhrif á leysni margra málma, svo
sem járns, mangans og efna sem falla
8. mynd. Samband leysts járns, mangans og
fosfórs í útfalli Mývatns í Geirastaðaskurði
2000–2001. Leysni, og þar með hreyfanleiki,
Fe, Mn og P eykst eftir því sem súrefnis-
styrkur vatnsins minnkar. – The relationship
between Fe, Mn and PO4 in the outlet of Mý-
vatn at Geirastaðaskurður. The solubility, and
thus mobility, of Fe, Mn and P is a function of
the redox state of the water and increases at
reduced conditions.