Näringsämnen ökar havets produktivitet
Vattnets kväve- och fosforinnehåll visar utvecklingen av eutrofieringen. Tillgången på dessa näringsämnen avgör havets produktivitet.
Produktivitet avser mängden energi som produceras av primärproducenter: vattenväxter, planktonalger, påväxtalger och makroalger.
Vinterns näringshalter visar långtidsutvecklingen
Näringsinnehållet i ytvattenskiktet under vintern används ofta för att uppskatta havets eutrofiering på lång sikt. Under vintern är vattenmassorna omblandade och mängden fotosyntetiserande växtplankton liten. Därför är näringsmängderna högst just då.
Vinterprovtagning ombord på forskningsfartyget Aranda.
Oorganiska föreningar av kväve och fosfor lämpliga för alger
Kväve och fosfor är således näringsämnen som reglerar tillväxten av vattenväxter och alger. De upplösta oorganiska föreningarna av dessa är direkt användbara för algerna. Oorganiska kväveföreningar inkluderar ammoniak, nitrit och nitrat. Den oorganiska formen av fosfor är fosfat. När vi mäter långtidsvariation av kväve och fosfor mäter vi egentligen mängden nitrat och fosfat.
Största delen av det kväve som finns löst i Östersjön förekommer som organiska föreningar. Hur väl algerna kan utnyttja dessa är inte helt klart. När det gäller fosfor förekommer det mesta i form av oorganiskt fosfat som är direkt användbart för algerna.
Näringsämnenas proportioner påverkar också eutrofieringen
Förutom den absoluta näringsmängden påverkas primärproducenternas tillväxt också av proportionen mellan olika näringsämnen. Om ett nödvändigt näringsämne tar slut upphör algernas tillväxt även om andra näringsämnen finns tillgängliga. Det ämne som tar slut först kallas ett tillväxtbegränsande näringsämne, eller minimifaktor.
Det begränsande näringsämnet kan identifieras genom proportionen mellan kväve och fosfor. Växtplankton konsumerar löst oorganiskt kväve och fosfor i (atom)proportionen 15–20 till 1, dvs. 15–20 kväveenheter behövs för varje fosforenhet. Om förhållandet blir större fungerar fosforn som minimifaktor, blir det mindre är kvävet den begränsande minimifaktorn.
Stora skillnader i kväve- och fosforhalter
Allmänt taget begränsas den biologiska produktionen i världshaven av kväve, medan produktionen i sötvattensmiljöer är oftast fosforbegränsad. I Östersjöns brackvatten varierar minimifaktorn mellan kväve och fosfor:
Bottenviken är starkt fosforbegränsad, Bottenhavet varierar från att vara svagt kvävebegränsat till sambegränsat. Med undantag för den östliga delen är Finska viken kvävebegränsad.
Cyanobakterier (blågrönalger) använder näringen effektivt
Under de senaste årtiondena har mängden trådformade cyanobakterier, de som ofta kallas blågrönalger, ökat i Östersjön. Cyanobakterierna skiljer sig från planktonalger genom att de kan binda luftens kväve som löst sig i vattnet. Därmed är cyanobakterier alltid fosforbegränsade.
Under en växtsäsong kan minimifaktorn i Finska viken och Norra Östersjön ändra från kväve till fosfor. Detta händer när kvävet som är bundet av cyanobakterier frigörs vid algernas sönderfall i vattnet för användning av andra alger.