Langtidsutvikling og drivkrefter til variasjon i vannkvalitet i en eutrof innsjø : innsjøsedimenter som arkiv for autotrof produksjon og alloktone tilførsler av organisk materiale, med eksempel fra Helgetjern

Abstract

Langtidsdata fra innsjøer er ofte ikke tilgjengelige for forvaltningen, og det kan dermed være vanskelig å si noe om forholdene før menneskelig påvirkning, i hvilket tidsrom endringene har skjedd og hva som er drivkreftene til endringene i vannet. Dette er kunnskap som kan forbedre grunnlaget for å vurdere tiltaksalternativer og for å sette realistiske forvaltningsmål. Denne oppgaven bidrar til å vise at paleolimnologi kan representere en metode for å innhente denne kunnskapen. To sedimentsøyler ble hentet opp fra Helgetjern i Marker kommune i Østfold. Søylene er datert (137Cs) til å representere tidsrommet 1848 ̶ 2014, og er analysert for andel organisk materiale (LOI), pigmenter (spektrofotometrisk metode) og DNA fra fire kjemotyper (1,5,7,9) av Planktothrix (PCR). Historisk informasjon om lokale og regionale drivkrefter danner sammen med sedimentanalysene grunnlaget for å vurdere drivkreftene til variasjon i organisk materiale, pigmenter og Planktothrix. Dette innebærer informasjon om jord- og skogbruk, folketall, utbygging og kloakkbelastning i nedbørsfeltet, samt regional informasjon om klima og avsetning av sulfat. Resultatene indikerer menneskelig aktivitet i nedbørsfeltet langt tilbake i tid, men at effekten av dette er usikker. Videre tyder resultatene på at regional avsetning av sulfat kan ha påvirket tilførsel av alloktont organisk materiale fra 1940-tallet. Pigmentene viser rask økning i algetetthet rundt 1970, hvor algemengden deretter flater ut og holder seg like høy helt frem mot 2014. Kloakkutslipp er trolig hoveddrivkraft for økningen i algetetthet, men klima representerer også en viktig drivkraft. Dette kan være en av årsakene til at algemengden fortsatt er høy, til tross for tiltak for å redusere kloakkbelastning. Resultatene tyder på at det også har vært en endring i algesammensetning, illustrert både av ulike trender for enkeltpigmentene og av at det kan ha vært et skifte i Planktothrix kjemotyper over tid. Forvaltningsmessig indikerer resultatene at menneskelig påvirkning er så omfattende at det kan stilles spørsmål ved hvorvidt innsjøen i dag representerer det samme systemet som før 1950. Videre kan et ensidig fokus på næringsstoffer være for enkelt i forståelsen av økt algetetthet.

Data from long-term studies of lakes are frequently not accessible to public administration, making statements on the condition of lakes before they were affected by human activity difficult. This also applies to information on periods of changing water quality and causes of such changes. Establishing knowledge about this may contribute to improving information on alternative measures and to define realistic administrative goals. The present thesis contributes to illustrate that paleolimnology may represent a method for obtaining such knowledge. Two sediment cores were taken from the lake Helgetjern in Marker municipality (Marker kommune) in Østfold, Norway. These cores are dated (137Cs) to represent the period 1848-2014. The cores are analysed with regard to the amount of organic matter (LOI), pigments (spectrophotometric method) and DNA from four chemotypes (1,5,7,9) of Planktothrix (PCR). Historic information on local and regional factors of influence together with the analysis of the sediment cores constitute the foundation for the analysis of the forcing mechanisms with regard to variations in organic matter, pigments and Planktothrix. This implies information on agriculture, forestry, population trend, the development of housing estates and sewage influence in the drainage basin as well as regional information on the climate and the deposit of sulphate. The results of the present thesis indicate human activity in the drainage basin for a long period of time, but the effect of this activity is uncertain. Furthermore, the results indicate that regional deposition of sulphate may have influenced the supply of allochthonous organic substances since the 1940ies. The pigments show a quick increase in the density of algae around 1970, where the quantity of algae stops increasing and stay at the same level towards 2014. Sewage is probably the main forcing variable for the increase in algae density, but the climate also represents an important forcing variable. This may be one of the causes for the continuing high level of algae – in spite of sewage disposal measures. The results also indicate a change with regard to algae composition, illustrated by different trends with regard to specific pigments and by possible changes in Planktothrix chemotypes over time. From an administrative point of view, the results indicate that human activity has been so comprehensive that it is possible to question whether the water represents the same system today as before 1950. Additionally, a unilateral focus on nutrients can be too simple for explaining and understanding the increase in algae density.