Akvatiska ekosystem och globala klimatförändringar

Akvatiska ekosystem är kritiska komponenter i den globala miljön. Förutom att de är viktiga bidragsgivare till biologisk mångfald och ekologisk produktivitet tillhandahåller de också en rad olika tjänster för människorna, bland annat vatten för dricksvatten och bevattning, rekreationsmöjligheter och livsmiljöer för ekonomiskt viktiga fisken. De akvatiska systemen har dock hotats alltmer, direkt och indirekt, av mänsklig verksamhet. Förutom de utmaningar som orsakas av förändrad markanvändning, miljöförstöring och vattenavledning förväntas akvatiska system snart börja utsättas för ytterligare påfrestningar till följd av den globala klimatförändringen.

”Aquatic Ecosystems and Global Climate Change” är den sjunde i en serie rapporter som undersöker klimatförändringens potentiella effekter på USA:s miljö. I rapporten beskrivs de sannolika effekterna av klimatförändringarna under det kommande århundradet på USA:s akvatiska ekosystem. Rapportförfattarna, doktorerna N. LeRoy Poff, Mark Brinson och John Day, Jr. konstaterar:

• Ökningar av vattentemperaturen till följd av klimatförändringarna kommer att förändra grundläggande ekologiska processer och den geografiska fördelningen av vattenlevande arter. Sådana effekter kan förbättras om arterna försöker anpassa sig genom att vandra till lämpliga livsmiljöer. Om människan ändrar potentiella vandringskorridorer kan dock arternas förmåga att flytta sig begränsas, vilket ökar sannolikheten för utrotning av arter och förlust av biologisk mångfald.
• Förändringar i säsongsmönster för nederbörd och avrinning kommer att förändra de hydrologiska egenskaperna hos akvatiska system, vilket påverkar arternas sammansättning och ekosystemets produktivitet. Populationer av vattenlevande organismer är känsliga för förändringar i frekvensen, varaktigheten och tidpunkten för extrema nederbördshändelser, t.ex. översvämningar eller torka. Förändringar i snösmältningens säsongsmässiga timing kommer att förändra flödet i vattendrag, vilket kan störa många vattenlevande arters reproduktion.
• Klimatförändringarna kommer troligen att ytterligare stressa känsliga sötvatten- och kustvåtmarker, som redan påverkas negativt av en rad andra mänskliga påverkan, t.ex. ändrade flödesregimer och försämrad vattenkvalitet. Våtmarker är en kritisk livsmiljö för många arter som är dåligt anpassade till andra miljöförhållanden och fungerar som viktiga komponenter i kust- och havsfiske.
• Akvatiska ekosystem har en begränsad förmåga att anpassa sig till klimatförändringar. Att minska sannolikheten för betydande påverkan på dessa system kommer att vara kritiskt beroende av mänsklig verksamhet som minskar andra källor till ekosystemstress och ökar anpassningskapaciteten. Det handlar bland annat om att bevara strandskogar, minska näringsbelastningen, återställa skadade ekosystem, minimera grundvattenuttag och strategiskt placera eventuella nya reservoarer för att minimera negativa effekter.

Författarna och centret är tacksamma för de bidrag som doktorerna Virginia Burkett, Judy Meyer, Elizabeth Strange och Alan Covich har gett till den här rapporten. Centret vill också tacka Joel Smith från Stratus Consulting för hans hjälp med hanteringen av denna Environmental Impacts Series.

Sammanfattning

Klimatförändringar av den omfattning som beräknas ske i USA under de kommande 100 åren kommer att leda till betydande förändringar av temperaturregimer och nederbördsmönster i hela USA. Sådana klimatförändringar innebär allvarliga risker för sötvattensekosystem i inlandet (sjöar, vattendrag, floder, våtmarker) och våtmarker vid kusten, och de kan ha en negativ inverkan på ett stort antal kritiska tjänster som de tillhandahåller för människorna.

Temperaturen avgör det geografiska utbredningsområdet för många vatten- och våtmarksarter. Den genomsnittliga globala yttemperaturen beräknas öka med 1,5 till 5,8oC fram till 2100 (Houghton et al., 2001), men ökningarna kan vara större i USA (Wigley, 1999). Den beräknade ökningen av medeltemperaturen i Förenta staterna förväntas i hög grad störa nuvarande mönster för fördelningen av växter och djur i sötvattensekosystem och våtmarker vid kusten. Exempelvis beräknas kallvattenfiskar som öring och lax försvinna från stora delar av sitt nuvarande geografiska utbredningsområde på USA:s fastland när uppvärmningen leder till att vattentemperaturen överskrider deras termiska toleransgränser. Arter som är isolerade i livsmiljöer nära den termiska toleransgränsen (som fisk i strömmar från Great Plains) eller som lever i sällsynta och sårbara livsmiljöer (som alpina våtmarker) kan komma att dö ut i Förenta staterna. Däremot kommer många fiskarter som föredrar varmare vatten, t.ex. storlom och karp, att potentiellt utvidga sina utbredningsområden i USA och Kanada när ytvattnet blir varmare.

Produktiviteten i ekosystemen i sötvatten i inlandet och i våtmarker vid kusten kommer också att förändras avsevärt till följd av ökningen av vattentemperaturen. Varmare vatten är naturligtvis mer produktiva, men de särskilda arter som frodas kan vara oönskade eller till och med skadliga. Till exempel kan man förvänta sig att de blomningar av ”störande” alger som förekommer i många sjöar under varma, näringsrika perioder kommer att bli allt vanligare i framtiden. Stora rovfiskar som kräver kallt vatten kan komma att försvinna från mindre sjöar när ytvattentemperaturerna blir varmare, vilket indirekt kan leda till fler blomningar av besvärande alger, vilket kan försämra vattenkvaliteten och innebära potentiella hälsoproblem.

Uppvärmningen i Alaska förväntas smälta permafrostområden, vilket gör att grunda grundvattennivåer på sommaren kan sjunka; den efterföljande uttorkningen av våtmarkerna kommer att öka risken för katastrofala torvbränder och frigörandet av stora mängder koldioxid (CO2) och möjligen metan i atmosfären.

Förutom de oberoende effekterna kommer temperaturförändringarna att verka synergetiskt tillsammans med förändringar av den säsongsbundna tidtabellen för avrinningen till sötvatten- och kustsystem. I stora drag kommer vattenkvaliteten troligen att försämras kraftigt på grund av den förväntade minskningen av avrinningen under sommaren och de förhöjda temperaturerna. Dessa effekter kommer att påverka vattenlevande arter, eftersom många av dessa arters livscykler är nära knutna till tillgången på vatten från nederbörd och avrinning och dess säsongsmässiga fördelning. Dessutom kommer förlusten av vinterns snötäcke att kraftigt minska en viktig källa till grundvattenpåfyllning och sommaravrinning, vilket kan leda till en potentiellt betydande sänkning av vattennivåerna i bäckar, floder, sjöar och våtmarker under växtsäsongen.

Nedan följer en sammanfattning av den nuvarande kunskapen om klimatförändringarnas potentiella effekter på de amerikanska vattenekosystemen:

1. Vatten- och våtmarksekosystem är mycket känsliga för klimatförändringar. Organismernas ämnesomsättning och ekosystemens totala produktivitet regleras direkt av temperaturen. De beräknade temperaturökningarna förväntas störa de nuvarande mönstren för växt- och djurutbredning i akvatiska ekosystem. Förändringar i nederbörd och avrinning ändrar mängden och kvaliteten på livsmiljöer för vattenlevande organismer och påverkar därmed indirekt ekosystemens produktivitet och mångfald.

2. Ökade vattentemperaturer kommer att leda till en förskjutning av den termiska lämpligheten hos vattenlevande livsmiljöer för bofasta arter. Hur väl arter kan förflytta sig genom landskapet beror på spridningskorridorer, som varierar regionalt men som i allmänhet begränsas av mänsklig verksamhet. Fiskar i låglandsbäckar och floder som saknar förbindelser norrut och arter som kräver kallt vatten (t.ex. öring och lax) kommer sannolikt att drabbas hårdast. Vissa arter kommer att utvidga sina utbredningsområden i USA.

3. Säsongsförskjutningar i vattendragens avrinning kommer att ha betydande negativa effekter på många akvatiska ekosystem. Bäckar, floder, våtmarker och sjöar i de västra bergen och norra slätterna kommer sannolikt att påverkas mest, eftersom dessa system påverkas starkt av vårens snösmältning och uppvärmningen kommer att leda till att avrinningen sker tidigare under vintermånaderna.

4. Förlusten av våtmarker i de boreala regionerna i Alaska och Kanada kommer troligen att leda till ytterligare utsläpp av koldioxid i atmosfären. Modeller och empiriska studier tyder på att den globala uppvärmningen kommer att leda till att permafrosten i nordliga våtmarker smälter. Den efterföljande uttorkningen av dessa boreala torvmarker kommer att leda till att det organiska kol som lagrats i torven frigörs till atmosfären som koldioxid och eventuellt metan.

5. Våtmarker vid kusten är särskilt känsliga för höjning av havsnivån i samband med stigande globala temperaturer. Översvämning av kustvåtmarker på grund av stigande havsnivåer hotar våtmarksväxter. För att många av dessa system ska kunna bestå krävs en fortsatt tillförsel av suspenderade sediment från inströmmande bäckar och floder för att möjliggöra marktillväxt.

6. De flesta specifika ekologiska reaktioner på klimatförändringarna kan inte förutsägas, eftersom nya kombinationer av inhemska och icke-inhemska arter kommer att interagera i nya situationer.Sådana nya interaktioner kan äventyra den tillförlitlighet med vilken ekosystemvaror och ekosystemtjänster tillhandahålls av vatten- och våtmarksekosystem.

7. Ökade vattentemperaturer och säsongsmässigt minskade vattenflöden kommer att förändra många ekosystemprocesser med potentiella direkta samhällskostnader. Exempelvis kommer varmare vatten, i kombination med hög avrinning av näringsämnen, sannolikt att öka frekvensen och omfattningen av störande algblomningar, vilket försämrar vattenkvaliteten och kan leda till hälsoproblem.

8. Det sätt på vilket människan anpassar sig till ett förändrat klimat kommer i hög grad att påverka den framtida statusen för ekosystemen i sötvatten och våtmarker i inlandet och vid kusten. Att minimera de negativa effekterna av mänsklig verksamhet genom en politik som främjar en mer vetenskapsbaserad förvaltning av vattenresurser är den mest framgångsrika vägen till fortsatt hälsa och hållbarhet för dessa ekosystem. Förvaltningsprioriteringarna bör omfatta att förse vattenresurserna med tillräcklig vattenkvalitet och vattenmängd vid lämpliga tidpunkter, minska näringsbelastningen och begränsa spridningen av exotiska arter.

Sammantaget tyder dessa slutsatser på att klimatförändringarna är ett betydande hot mot artsammansättningen och funktionen hos de akvatiska ekosystemen i Förenta staterna. Det finns dock kritiska osäkerheter om hur specifika arter och hela ekosystem kommer att reagera på klimatförändringarna. Detta beror både på osäkerheten om hur det regionala klimatet kommer att förändras och hur komplexa ekologiska system kommer att reagera. När klimatförändringarna förändrar ekosystemens produktivitet och artsammansättning förväntas många oförutsedda ekologiska förändringar som kan hota de varor och tjänster som dessa system tillhandahåller människan.