Växtplanton - ciliater. Foto: Mostphotos.

För ett ekosystem där stor äter liten är den första länken i näringskedjan – födobasen – särskilt viktig. I havet består födobasen av växtplankton. Utan dem kollapsar ekosystemet.

Under de senaste decennierna har sammansättningen av växtplankton i världshaven förändrats på ett sätt som nu oroar allt fler havsforskare. Nyligen publicerades en brittisk studie som varnar för att den pågående förändringen kan få allvarliga konsekvenser för många marina kustmiljöer. Studien tar fasta på nordöstra Atlanten, där framför allt två viktiga växtplankton – kiselalger och dinoflagellater – har minskat kraftigt, samtidigt som mängden små cyanobakterier har skjutit i höjden.

En liknande förändring pågår även i Östersjön.  

–  Den dominerande trenden är att mängden trådformiga cyanobakterier har ökat ganska mycket under de senaste 50 åren medan mängden kiselalger har minskat, säger Monika Winder, professor på institutionen för ekologi, miljö och botanik vid Stockholms universitet.

Vissa djurplankton äter inte cyanobakterier

Förändringen drivs främst av övergödning och temperaturökningar, som leder till att algblomningarna i Östersjön inträffar tidigare än de brukat göra.

– Vårblomningen domineras av kiselalger, som är bra mat för djurplankton. Men numera kommer blomningen redan i mars-april och då är det fortfarande kallt i vattnet och ont om djurplankton, säger Monika Winder.

Även sommarens cyanodominerade algblomning startar tidigare på året. Den har dessutom blivit mer utbredd i havet och varar allt längre. Generellt sett är cyanobakterier sämre mat för djurplankton än vad kiselalger är och saknar bland annat essentiella fettsyror, omega-3 och andra livsviktiga ämnen som djuren i näringskedjan bara kan få via födan.

Många djurplankton och bottenorganismer har dessutom svårt att äta eller smälta större cyanobakterier. En ny experimentstudie visar att tre av Östersjöns vanligaste bottenlevande organismer (vitmärla, Östersjömussla och havsborstmask) verkar föredra kiselalger framför cyanobakterier.

– Under sommaren, då biomassan av hoppkräftor och andra djurplankton är som störst, domineras havet numera av cyanobakterier som är relativt näringsfattig mat för dem, säger Monika Winder.

Motsägelsefulla forskningsresultat

Utvecklingen mot mer cyanobakterier och färre kiselalger är fundamental eftersom den påverkar grundvalen för allt djurliv i havet. Men exakt vilka effekterna blir och vilka arter som påverkas – och i så fall hur – är ännu oklart.

Det pågår omfattande planktonforskning runt om i världen, och det produceras en strid ström av nya studier. Men helhetsbilden av vad som håller på att hända i havet är än så länge fragmentarisk – och ibland motsägelsefull.

En anledning är att mycket av dagens planktonforskning bygger på laboratorieexperiment. De kan ge teoretiska svar på hur olika arter reagerar på viss föda. Men verklighetens marina ekosystem är betydligt mer komplicerade. Och komplexiteten ökar för varje trofisk nivå i näringskedjan. Därför kretsar en stor del av planktonforskningen än så länge kring olika hypoteser.

Hoppkräftor utgör en stor del av Östersjöns djurplanktonfauna och är en viktig näringslänk mellan växtplankton och fisk. Foto: Azote.

En grundläggande hypotes är att ökningen av cyanobakterier på något sätt påverkar nästa trofiska nivå i näringskedjan: djurplankton.

– Det ligger såklart nära till hands att anta det. Vi vet till exempel att vissa hoppkräftor producerar färre ägg och växer sämre om man ger dem mycket cyanobakterier, säger Monika Winder.  

Cyanobakterier förknippas ofta med giftiga algblomningar och andra negativa aspekter. Men det finns också en hel del forskning som lyfter fram positiva effekter. I somras kom till exempel en studie som visar att den lilla picocyanobakterien Synechoccocus (0,2 – 2 mikrometer) kan vara en bra kolkälla för vissa arter av hoppkräftor.

Även andra tidigare studier har visat positiva effekter av att djurplankton äter Synechoccocus (se nedan under "Läs mer").

"Kanske nödvändiga för en ha stor fiskproduktion"

Enligt en sammanställning av många olika studier kan också större cyanobakterier indirekt gynna både djurplanktonsamhället och bottenfauna i Östersjön. De trådformiga arter av cyanobakterier som ibland bildar ytblomningar under sommaren har förmågan att fixera kvävgas från luften. På så sätt tillför de nytt kväve till vattnet och gödslar därmed andra växtplankton, vilka i sin tur är bra mat för djurplankton.

– Spåren från denna specifika process kan följas i hela näringsväven ända upp till fisk, säger Agnes Karlson, som är forskare vid Institutionen för ekologi, miljö och botanik vid Stockholms universitet.

Inom kort påbörjar hon en studie som ska undersöka dessa samband noggrannare.

– Det kan visa sig att cyanobakterier är helt nödvändiga för att ha en stor fiskproduktion, säger hon.

Storleken på djurplankton minskar

Frågan är hur alla dessa olika forskningsrön i slutänden ska värderas i förhållande till varandra – och till ekosystemet som helhet. Är ökningen av cyanobakterier totalt sett bra eller dålig för havens djur? Leder den pågående förändringen av växtplankton till en nettobrist av vissa näringsämnen högre upp i födoväven? Eller kan djurplankton och andra bottenlevande organismer kompensera genom att hitta annan föda?

– Variationen i naturen gör det svårt att säga något generellt om hur ökningen av cyanobakterier påverkar djurplanktonsamhället, menar Elena Gorokhova, professor på institutionen för miljövetenskap och analytisk kemi vid Stockholms universitet.

– I labbexperimenten äter djurplankton det vi stoppar i burken. Några får bara cyanobakterier medan andra bara får kiselalger, sedan studerar vi hur de reagerar. Men i naturen ser det annorlunda ut. Där kan de välja mellan tusentals olika växtplankton och andra organismer. Om något saknas kan de i många fall kompensera genom att äta något annat, säger hon.

Dessutom varierar planktonsammansättningen och mängden cyanobakterier mellan olika havsområden i Östersjön, vilket gör det svårt att dra slutsatser som gäller för hela havet.

– Den enda generella trenden vi kan se i så gott som hela Östersjön är att medelstorleken på djurplankton minskar, säger Elena Gorokhova.

Vad beror det på?

– Det vet vi inte säkert. Klimatförändringar kan bidra eftersom kroppsstorleken hos många ryggradslösa djur, inklusive djurplankton, minskar vid högre temperaturer. Men min tolkning är att det främst hänger ihop med hur man fiskar.

Hur menar du då?

– I Östersjön har torsken gått tillbaka kraftig vilket gör att det finns mer skarpsill och annan planktonätande fisk. Fiskarna föredrar stora djurplankton och tar dem först. Om de kan välja äter de hellre en stor hoppkräfta än hundratals mindre organismer, säger Elena Gorokhova.

Blåmusslorna tappar vikt

Det är inte bara djurplankton som äter växtplankton. Nyligen publicerades en svensk studie som visar att blåmusslor i Östersjön har halverat sin medelvikt sedan 1990-talet.

Med kemiska analyser och miljöövervakningsdata från Askölaboratoriet hittade forskarna ett visst samband mellan musslornas nedgång och förändringar av växtplanktonsamhället.

– När musslan äter olika sorters plankton ger de olika kemiska avtryck. Vi tittade specifikt på spårisotoper kväve och kol i musslorna, och såg ganska tydliga förändringar över tid, säger Agnes Karlsson.

Analyserna visade inte bara en koppling till den förändrade planktonsammansättningen utan också till ett ökat tillflöde av partiklar från land.   

– Partiklarna består av organiskt material från skog och mark, förmultnade växtdelar och annat, som rinner ut i havet via älvar och åar, säger Agnes Karlsson.

Och dessa partiklar är inte bra mat för en blåmussla?

– Vissa kan nog vara ätliga även för musslan, men de är inte alls lika näringsrika som ett fräscht växtplankton.

Enligt de flesta prognoser kommer klimatförändringarna att ge ökad nederbörd i Östersjöregionen. Därmed ökar också tillförseln av partiklar från land – vilket kan försämra födobasen för blåmusslor ytterligare. och kanske även andra bottenlevande organismer.

Blåmusslan i Östersjön har halverat sin medelvikt sedan 1990-talet, delvis till följd av att förändringar i sammansättningen av växtplankton i havet. Foto: Robert Kautsky /Azote.

"Ser ut som att musslorna kan anpassa sig"

För att förstå mer om vilken betydelse sommarens cyanobakterieblomningar har för blåmusslans viktnedgång genomförde Agnes Karlsson och några kollegor nyligen ett experiment i vilket blåmusslor matades med olika planktonsammansättningar under 50 dagar. Till skillnad från liknande experimentstudier använde de fältprover av faktiska sommar- och vårblomningar, som innehåller inte bara cyanobakterier utan också en hel del andra växtplankton, små heterotrofa organismer och små djurplankton.

Resultaten visar att sommarblomningarna är bättre mat för blåmusslan än förväntat.

– Tillsammans verkar de utgöra en ganska bra föda för blåmusslan, säger Camilla Lienart, forskare vid Institutionen för ekologi, miljö och botanik vid Stockholms universitet och medförfattare till studien.

Musslorna som fick vårblomningsprover med mycket kiselalger tog upp alla de essentiella fettsyror som saknas i sommarblomningarna. Men å andra sidan visade det sig att musslorna som fick sommarblomning kunde ta vara på kortare fettsyror och på något sätt ”förlänga” dem och på så sätt bygga längre essentiella fettsyror, förklarar Camilla Lienart.

– Detta är preliminära data och fler analyser behöver göras. Men när det gäller fettsyrorna tycks sommarblomningen ha andra fördelar som kiselalgerna saknar. Och det ser ut som att musslorna kan anpassa sig, säger hon.

"Gynnsamt för vissa arter, sämre för andra"

Ur blåmusslans perspektiv skulle det kunna betyda att vår- och sommarblomningarna kompletterar varandra under årets gång. Och i så fall är det kanske inte cyanobakterierna som är det största problemet, utan istället det faktum att vårblomningarna med kiselalger minskar.

– Ja, så kan det mycket väl vara. Såklart kan stora cyanoblomningar leda till andra problem, men den minskade vårblomningen är en viktig aspekt som jag tycker att vi pratar för lite om, säger Camilla Lienart.

Hur skulle den bästa sammansättningen av växtplankton för Östersjön se ut? Mer kiselalger och färre cyanobakterier?

– Det beror helt på vad vi definierar som bra, och för vem. Dagens situation kanske är gynnsam för vissa arter men sämre för andra. Jag tycker att det är viktigt att se till hela ekosystemet och komma ihåg att många arter kan anpassa sig till nya förhållanden, säger Camilla Lienart.

Så det finns kanske ingen optimal födobas för havet?

– Det där med optimal föda… det är inget som jag riktigt tror på i det här sammanhanget. Jag tror att mångfald och balans är de viktigaste nycklarna till ett fungerande ekosystem.

Text: Henrik Hamrén

Läs mer

Basinformation om alger och algblomning i Östersjön (SMHI)

Studie: Increasing picocyanobacteria success in shelf waters contributes to long-term food web degradation (2020)

Studie: Long term trends in phytoplankton composition in the western and central Baltic Sea (2011)

Studie: Changing seasonality of the Baltic Sea (2016)

Studie: Nitrogen fixation by cyanobacteria stimulates production in Baltic food webs (2015)

Studie: Indicator Properties of Baltic Zooplankton for Classification of Environmental Status within Marine Strategy Framework Directive (2016)

Studie: Grazing on cyanobacteria and transfer of diazotrophic nitrogen to zooplankton in the Baltic Sea (2018)

Studie: Mesozooplankton Grazing on Picocyanobacteria in the Baltic Sea as Inferred from Molecular Diet Analysis (2013)