Náttúrufræðingurinn - 2020, Page 70

Náttúrufræðingurinn
70
1,6
1,2
0,8
0,4
0,0
2,0
1,6
1,2
0,8
0,4
0,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
20
15
10
5
0
0,08
0,06
0,02
0,04
0,00
4,0
3,0
2,0
1,0
0
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0,00
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0,00
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
60
50
40
30
20
0
10
0,025
0,020
0,015
0,010
0,005
0,000
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
ja
n.
2
00
7
ja
n.
2
00
8
ja
n.
2
00
9
ja
n.
2
01
0
ja
n.
2
01
1
ja
n.
2
01
2
ja
n.
2
01
3
ja
n.
2
01
4
ja
n.
2
01
5
ja
n.
2
00
7
ja
n.
2
00
8
ja
n.
2
00
9
ja
n.
2
01
0
ja
n.
2
01
1
ja
n.
2
01
2
ja
n.
2
01
3
ja
n.
2
01
4
ja
n.
2
01
5
ja
n.
2
00
7
ja
n.
2
00
8
ja
n.
2
00
9
ja
n.
2
01
0
ja
n.
2
01
1
ja
n.
2
01
2
ja
n.
2
01
3
ja
n.
2
01
4
ja
n.
2
01
5
ja
n.
2
00
7
ja
n.
2
00
8
ja
n.
2
00
9
ja
n.
2
01
0
ja
n.
2
01
1
ja
n.
2
01
2
ja
n.
2
01
3
ja
n.
2
01
4
ja
n.
2
01
5
B
(μ
m
ól
/l)
M
o
(n
m
ól
/l)
C
u
(n
m
ól
/l)
S
r
(μ
m
ól
/l)
A
s
(n
m
ól
/l)
C
o
(n
m
ól
/l)
Fe
(μ
m
ól
/l)
M
n
(μ
m
ól
/l)
C
d
(n
m
ól
/l)
A
l (
μm
ól
/l)
V
(μ
m
ól
/l)
C
r
(n
m
ól
/l)
Ti
(n
m
ól
/l)
P
b
(n
m
ól
/l)
N
i (
nm
ól
/l)
H
g
(μ
m
ól
/l)
Steingrímsstöð Silfra Vellankatla
bands fosfórs, PO4. Mismunur á styrk
P-total og PO4 gefur vísbendingu um styrk
leysts lífræns fosfórs. Styrkur þessara
efnasambanda er sýndur í viðauka.
Heildarstyrkur leysts ólífræns köfn-
unarefnis (DIN, e. dissolved inorganic
nitrogen) var meiri á veturna en á öðrum
árstíðum. Heildarstyrkur leysts lífræns
köfnunarefnis (DON, e. dissolved organic
nitrogen) jókst smám saman þegar leið á
árið og náði hámarki að hausti. Styrkur
ólífræns köfnunarefnis var alltaf meiri
en lífræns köfnunarefnis í Vellankötlu
og Silfru, en vegna upptöku á ólífrænu
köfnunarefni vegna ljóstillífunar breytt-
ust þessi hlutföll á dvalartíma vatnsins
frá lindunum að útfallinu (1. viðauki).
Heildarstyrkur DIN í útfallinu var 72%
af DON á veturna og minnkaði niður í
24% á haustin (DIN/DON, 1. viðauki).
Heildarstyrkur leysts fosfórs (P-total)
minnkaði jafnt og þétt frá vetri til hausts
og bendir það til stöðugrar upptöku fos-
fórs á meðan birtustig er nægilegt.
Þörungar í vatni eru þurftarfrekari
á köfnunarefnissambönd en á fosfór og
þurfa 16 mól af köfnunarefni á móti 1
móli af fosfór.25 Í innflæði og útfalli Þing-
vallavatns er mólhlutfall leysts köfnun-
arefnis og fosfórs (N/P) lægra en 16/1 (8.
mynd) sem þýðir að köfnunarefni er tak-
markandi fyrir vöxt ljóstillífandi lífvera,
líkt og þekkist um næringarefnabúskap
í gosbeltinu á Íslandi.26–28 Það stafar af
því að fosfór er bergættað efni sem leys-
ist hratt úr ungu glerjuðu basalti á gos-
beltunum, en köfnunarefni berst inn á
vatnasviðin með úrkomu. Þetta veldur
því að köfnunarefni (aðallega NO3 sem
er aðgengilegast ljóstillífandi lífverum)
gengur til þurrðar í vatninu vegna nær-
ingarefnanáms ljóstillífandi lífvera.
Vöxtur köfnunarefnisbindandi baktería
er hins vegar óháður leystu köfnunarefni
í vatni og því geta þær þrifist þótt leyst
köfnunarefni hafi gengið til þurrðar, að
því gefnu að fosfór sé til staðar ásamt
nauðsynlegum snefilefnum, svo sem
járni, mólýbdeni og vanadíumi.
Styrkur NO3 minnkar verulega á
dvalartíma vatnsins í Þingvallavatni
sökum upptöku ljóstillífandi lífvera (8.
mynd). Styrkur NO2 og NH4 virðist ekki
breytast á dvalartíma vatnsins, en styrkur
NO2 var oftast við greiningarmörk í útfall-
inu. Meðalstyrkur NH4 var um sjö sinnum
minni en meðalstyrkur NO3 í lindunum
en tvöfalt til þrefalt meiri en meðalstyrkur
NO3 í útfallinu. Rannsókn sem gerð var í
Mývatni bendir til þess að innflæði köfn-
unarefnis um botn sé fyrst og fremst á
formi NH4 sökum rotnunar lífrænna
leifa.29 Þar sem köfnunarefni (NO3) er það
næringarefni sem takmarkar ljóstillífun
í Þingvallavatni og minnkar styrkur þess
sökum ljóstillífunar niður að greiningar-
mörkum frá því að vatnið streymir úr
lindunum þar til það fer um útfallið. Því
er ekki hægt að nota styrk NO3 í útfalli
Þingvallavatns til að meta breytingar á
innflæði og ákomu NO3 í vatnið.
Styrkaukning köfnunarefnis í vatn-
inu, svo sem sökum mengunar, eykur
frumframleiðni í Þingvallavatni með
tilheyrandi breytingum á lífríkinu.30,31
Styrkur köfnunarefnis í innstreymi
Þingvallavatns þyrfti að aukast um það
bil þrefalt til að jafna Redfield-hlutfallið
(brotna línan á 8. mynd) og myndi sú
aukning valda aukinni ljóstillífun í vatn-
inu. Aukning köfnunarefnis fram yfir
það myndi ekki auka ljóstillífun í vatn-
inu þar sem fosfór yrði þá takmarkandi
næringarefni fyrir ljóstillífun. Aukin
virkni blágrænubaktería, sem binda
köfnunarefni úr andrúmslofti, myndi
hafa sömu afleiðingar og aukið inn-
streymi köfnunarefnis með lindarvatni
og aukin ákoma þess með úrkomu.
Mynd 8C sýnir á einfaldaðan hátt
hvernig styrkur ólífræns köfnunarefnis
og fosfórs þróast í Þingvallavatni frá
innflæði til útfalls miðað við veginn
meðalstyrk næringarefnanna í Silfru og
Vellankötlu ásamt meðalstyrk þeirra í
útfallinu við Steingrímsstöð. Miðað er
við styrk efnanna í útfallinu við Stein-
grímsstöð og er upphafsstyrkur þeirra
reiknaður út frá rennslisvegnum meðal-
styrk efnanna í lindum, og gert ráð fyrir
að 60% vatnsins séu komin úr Silfru og
40% úr Vellankötlu. Hér verður mynd
8C útskýrð í þremur liðum sem vísa til
númeranna á myndinni: 1) Styrkur nær-
ingarefnanna minnkar vegna ljóstillíf-
unar eftir að lindarvatnið streymir inn í
Þingvallavatn. Styrkminnkun er í hlutföll-
unum 16/1 þar til allt ólífrænt leyst N er
uppurið. 2) Styrkur N eykst vegna köfn-
unarefnisbindingar og/eða ákomu en
styrkur P-total helst óbreyttur. 3) Styrkur
næringarefna minnkar vegna ljóstillíf-
unar í hlutfallinu 16/1 þar til efnasamsetn-
ing er komin niður í meðalstyrk leysts N
og P í útfalli Þingvallavatns. Miðað við
þetta einfalda líkan er samanlagt magn
þess köfnunarefnis sem blágrænubakt-
eríur binda í vatninu og þess sem fellur á
vatnið um 20% meira en það magn köfn-
unarefnis sem flæðir inn til Þingvallavatns
um lindir.
Heildarstyrkur leysts fosfórs (P-total)
minnkaði marktækt í útfallinu við Stein-
grímsstöð (p<0,01; R2=0,49) frá því að
vöktun hófst árið 2007 til ársloka 2014
(7. og 8. mynd), og á sama tíma kom fram
minnkun kísilstyrks (4. mynd). Þessi tvö
efni eru næringarefni og styrklækkun
þeirra bendir til aukinnar frumframleiðni
og upptöku næringarefna í Þingvallavatni
á tímabilinu. Mælingar á PO4 í sýnum
sem safnað var á árunum 2007 og 2008
eru óáreiðanlegar sökum tækjabilunar
og voru niðurstöður úr þeim mælingum
ekki teknar með í útreikninga á með-
alstyrk PO4 í 1. viðauka. Næringarefnin
5. mynd. Samband árlegs fjölda sólbletta og
árlegs meðalstyrks leysts kísils (SiO2) í Þing-
vallavatni. Styrkur leysts kísils í vatninu er í
öfugu línulegu sambandi við árlegan fjölda
sólbletta.16 Þetta getur skýrst með aukinni
virkni kísilþörunga á tímabilum þegar fjöldi
sólbletta er mikill. Kísilþörungar taka til sín
kísil úr vatni til byggingar skelja sinna og
minnka þannig þann styrk kísils sem eftir
er í vatninu. – Annual number of sunspots
versus annual average concentration of
dissolved SiO2 in Lake Þingvallavatn. The
negative covariation of sunspot activity
and silica concentration in the lake can be
explained by increased production of
diatoms in the lake during times of high sun-
spot activity.16 Diatoms consume silica from
the lake and therefore have an effect on the
silica concentration of the water.
Árlegur fjöldi sólbletta
S
iO
2 (
μm
ól
/l)
Sog
Steingrímsstöð
0
150
160
170
180
190
200
210
50 100 150 200
y = -0,131x + 198,09
R2 = 0,626