Medeltida syrebrist i Östersjöns sediment – en följd av mänsklig påverkan?

Det senaste hundra årens exploatering av jorden i kombination med klimatförändringar sätter idag sina spår även i havsdjupens sediment i form av döda bottnar. När forskarna tittar djupare ned i sedimenten avslöjas att perioder med syrebrist förekommit tidigare i Östersjöns historia. Var detta naturliga fenomen eller har människan varit inblandad tidigare?

Östersjöns sediment fungerar som referensbibliotek där forskarna kan läsa av sedimentlager efter sedimentlager tusentals år tillbaka i tiden. Sedimenten visar att det under de senaste tvåtusen åren funnits perioder med och utan syrebrist. Vid en första anblick kan syreförhållandena tyckas samvariera med svängningar i klimatet; ett varmare klimat leder till högre produktion i havet och därmed mer syreåtgång i sedimenten, samtidigt som det finns mindre mängd syre löst i vattnet.

När forskare från Geologiska institutionen vid Lunds universitet för nästan tio år sedan började studera om det fanns andra samband som kan förklara variationen i syrebrist insåg de att de stod inför ett komplext problem. Många olika faktorer kan ha samverkat och en viktig faktor – om man ser till förändringarna under de senaste tvåtusen åren – kan vara människan.

Ökad och ändrad markanvändning triggar övergödning?

För tvåtusen år sedan var syreförhållanden vid Östersjöns bottnar goda men några hundra år senare uppstod områden med syrebrist vilket syns som helt svarta lagerföljder i sedimentproverna. Under yngre järnåldern (år 400 -1050) började människorna hålla djur i stallar i det relativt svala klimatet och gödsla marken. Det finns tecken på att närliggande sjöar redan då påverkades av ett ökande näringsläckage. Forskarna spekulerar i om denna lilla ökning i närings­tillförsel till havet – i kombination med att klimatet efter hand blev varmare – till och med kan ha haft en utlösande effekt på den uppkomna syrebristen.

”I Östersjön har områdena med syrebrist ökat så mycket att det definitivt inte bara kan sägas vara ett naturligt fenomen.”

Under de följande tre århundradena, fram till 1300-talet, fördubblades befolkningen runt Östersjön främst på grund av förbättrad odlingsteknik. En plog med vändskiva började användas – en teknik som även leder till ökad erosion och näringsförlust. En ökande befolkning i kombination med ett nytt odlingssystem där åkrarna periodvis ligger i träda, ledde till röjning av mer mark. Denna expansion kan ha medfört kraftigt ökade näringsläckage till Östersjön.

Digerdöden – havets räddning?

Därefter förändras situationen och ljusa lagerföljder syns åter i sedimentproverna. Någon gång för cirka sjuhundra år sedan måste Östersjöns bottnar åter blivit syresatta.På land var förhållandena under denna tid mindre gynnsamma. Klimatet blev kyligare och farsoter svepte genom Europa där stora delar av befolkningen dog. Mellan åren 1300 och 1413, beräknas befolkningen i Sverige ha minskat från drygt en miljon till cirka 350 000 som följd av hungersnöd och digerdödens härjningar. I vissa bygder fanns ingen kvar som kunde bruka jorden och åker återgick till skog.

I samband med dessa förändringar borde näringsutsläppen ha minskat drastiskt. Kanske var minskningen tillräcklig för att i det svalare klimatet ge Östersjöns bottnar en chans att återhämta sig.

Naturliga fenomen eller mänsklig påverkan?

Under de senaste årtiondena har haven åter börjat visa att något är fel. Djupt där nere brer bottendöden ut sig och forskning avslöjar att vi aldrig haft så stora områden med syrebrist i världshaven som nu. Enligt de flesta forskare har de syrefria bottnarnas utbredning drivits på av det senaste seklets övergödning.

– I Östersjön har områdena med syrebrist ökat så mycket att det definitivt inte bara kan sägas vara ett naturligt fenomen, säger Johanna Stadmark, projektassistent för forskningsmiljön Multistressor vid Lunds universitet.

Kan det då vara så att människan satte sina spår inte bara på land utan även i Östersjön redan den dag hon började röja mark, odla och hålla djur?

– Vi tror ju det, säger Johanna Stadmark, och därför vill vi undersöka detta närmare i kommande projekt. Vi vill beräkna hur mycket näring som skulle kunna ha läckt ut med den markanvändning och befolkningsstorlek som fanns exempelvis under 1200-talet. Sedan kan vi använda dagens modeller för att se om detta läckage skulle kunna påverka syrehalten i Östersjöns bottnar så mycket att syrebrist uppstår.

Text: Pia Romare

Publicerad: 2014

Fakta

Multistressor

Projektet ”Hantering av multipla stressfaktorer i Östersjön” (Multistressor) är en stark forskningsmiljö vid Lunds universitet. Forskare från tre institutioner arbetar tillsammans och kombinerar paleobaserade metoder med ekologiska metoder, terrester biogeokemi och modellering för att angripa historiska problem, dagens problem och framtida problem. Bland annat tittar man på förekomsten av syrebrist bakåt i tiden för att få en uppfattning om vilken påverkan människan haft på Östersjön under de senaste tvåtusen åren.

Historiska arkiv

Från djupområden där sediment ansamlas kan forskarna ta upp långa proppar med orörda sedimentlager. Lagren kan dateras, utseendet kan visa på syrebrist, mängden kvarvarande organisk kol kan analyseras för att bedöma hur näringsrikt vattnet varit, och förekomst av olika skalrester av mikroskopiska växter och djur kan läsas av och ge oss en bild av hur miljön såg ut.

Övergödningen och syrebrist

Utförseln av stora mängderna av näringsämnen, främst fosfor och kväve, leder till övergödning av Östersjön. Utsläppen under de senaste sex decennierna kommer främst från konstgödsel, stora djurfarmar, förbränning av fossila bränslen och utflöde från kommunala reningsverk. Övergödningen leder syrebrist och till kraftiga blomningar av cyanobakterier – det vi i dagligt tal kallar algblomningar. För att bryta ner de döda cyanobakterierna som sjunker ner till havsbotten går det åt mycket syre i bottenvattnet. När endast lite, eller inget, syre återstår börjar sedimenten att släppa ifrån sig fosfor. Mer fosfor i vattnet leder till ytterligare blomningar, och en ond cirkel uppstår.