2019.11.28

"Det är dags att bygga ut miljöövervakningen"

2019.11.28

Policy brief: Bevara och utveckla miljö­övervakningens långa tidsserier

Miljöövervakningens långa tidsserier av miljödata utgör den vetenskapliga grunden för förståelse av storskaliga förändringar i havet. De är också en förutsättning för kostnadseffektiva åtgärder för ett friskare hav. Det är starka argument både för att värna befintliga tidsserier och för att utveckla miljöövervakningen inför framtidens utmaningar.

Svenska havsområden har drabbats hårt av samhällets miljöpåverkan. Havsörn och sälar som nästan dog ut, algblomningar och illaluktande alger på stränderna samt en påtagligt minskad mängd fisk är exempel på omfattande förändringar där medborgarna reagerat och krävt att samhället agerar.

Hur kan man veta vad som sker? Och vad som är problemet? Hur vet man vilka åtgärder som bör vidtas? Och hur får man reda på om de haft önskad effekt?

Svaret på alla dessa frågor är miljöövervakning. Långa och väl lokaliserade tidsserier av miljödata är vår enda egentliga källa till förståelse av storskaliga förändringar i havsmiljön. Den förståelsen är en förutsättning för att Sverige ska kunna bedriva en insiktsfull och kostnadseffektiv havspolitik.

Data av oskattbart värde

Tack vare framsynta forskare finns en del miljödata redan från sekelskiftet. De är vår enda källa till vetenskaplig information om hur havet såg ut innan de omfattande utsläppen av näringsämnen och miljögifter under andra hälften av 1900-talet. Sådana historiska data har idag ett oskattbart värde, men är försvinnande få. Först efter 1980-talets många havsmiljökriser höjdes ambitionsnivån på ett betydande sätt och en högkvalitativ övervakning byggdes upp, ofta med utgångspunkt i befintliga undersökningar i anslutning till våra marina fältstationer. 

Nu, trettio år senare, ser vi värdet av dessa långa tidsserier. 

Miljöövervakningen har exempelvis gjort det möjligt att förstå varför halterna av övergödande näringsämnen inte sjönk i öppna Östersjön trots decennier av kraftfulla insatser. Data har visat att tidsperspektiven för återhämtning är mycket långa, och att det bara är mer tålamod i åtgärdsarbetet som behövs.

Ett annat exempel är att mätningar av miljögifter i fiskätande djur visade mycket höga halter, vilket gav en stark signal till förvaltning och industri att sätta in åtgärder för att minska spridningen till miljön. Mätningarna visade också hur snabbt halterna sjönk efter att rätt åtgärder vidtogs – ett kvitto på att åtgärderna fick önskad effekt.

Tillförlitliga underlag krävs 

Kostnaden för en högkvalitativ och långsiktig övervakning av havsmiljön kan tyckas hög, men är försumbar jämfört med vad åtgärder och konsekvenser av miljöskador kostar.

För att samhället ska kunna bedöma behovet av att vidta kostsamma åtgärder fordras ett vetenskapligt betryggande underlag. Man måste kunna påvisa att det är en statistiskt säkerställd förändring och kunna skilja lokala effekter från storskaliga förändringar som exempelvis övergödning eller klimatförändring. Det är också viktigt att kunna skilja verkliga förändringar från sådana som kan uppstå vid byte av metod eller utförare.

För att lyckas med detta krävs mycket långsiktiga och väl utformade övervakningsprogram som utförs med enhetliga metoder och kvalitetsgranskade utförare. Idag saknas enhetliga kvalitetskrav – liknande dem som tillämpas inom nationell övervakning – för upphandling av miljöövervakning och recipientkontroll.

Långsiktighet och frekvens

Värdet av miljöövervakningen ligger i långsiktigheten – bara genom klokt utformade och upprepade mätningar under mycket lång tid – oftast decennier – går det att urskilja förändringar som inte är naturliga variationer.

Exempelvis visar en retrospektiv analys av miljögiftshalter i strömming att det krävdes femton års mätningar för att säkert urskilja en minskning av PCB-halterna över tid, trots att förändringen var så stor som en halvering. Analysen visar också att en glesare provtagning – vart tredje år istället för varje – hade gjort det närmast omöjligt att fastställa om halterna verkligen minskade i miljön.

Hur ofta man provtar något måste alltid anpassas till hur fenomenet man vill undersöka uppträder. Årscykeln på våra breddgrader medför dramatiska förändringar för de flesta variabler. Dessa blir omöjliga att förstå om inte växlingen mellan produktionssäsong, nedbrytning och vintervila kan följas. Denna säsongsbundna variation är ofta betydligt större än skillnaden mellan år.

Snabba förlopp, som exempelvis den viktiga vårblomningen, måste provtas intensivt för att ge en rättvisande bild av årets primärproduktion. Sådan högfrekvent provtagning sker på alltför få platser i Östersjön.

Den övre figuren visar PCB-halten i ung strömming från Karlskrona skärgård. Varje liten prick motsvarar en strömming. De individuella skillnaderna är stora men medelvärdet är markerat för varje år. Åren 1977 och 1982 saknades medel för undersökningar, därav de brutna serierna. Ingen tydlig utveckling går att urskilja inom dessa tre korta serier. Inte förrän man ser dem tillsammans ser man att en tydlig och statistiskt signifikant minskning skett.

De tre nedre figurerna visar ett fiktivt exempel. Eftersom kostnaden för provtagning och analyser är mycket hög har man simulerat provtagning vart tredje år och samlat alla årets strömmingar till en analys. Verkliga data från den övre figuren användes för att visa resultaten av denna hypotetiskt kostnadseffektiva övervakning. Beroende på startår visas då tre helt olika förlopp. Endast en av de fiktiva serierna visar en signifikant minskning av PCB-halterna. Detta trots att den verkliga förändringen är så stor som en halvering av koncentrationen över hela tidsserien om femton år.

 

Långa tidsserier behövs

Miljöövervakningens långa tidsserier har också gjort det möjligt att förstå hur förväntade resultat av åtgärder mot övergödningen i Östersjön kan döljas genom effekter av periodiska inflöden från Västerhavet.

Sådana stora inflöden medför dramatiska förändringar i hur näringsämnena förekommer och fördelar sig mellan vattenmassa och sediment. Dessa interna förändringar i koncentrationer har mycket lite att göra med den mänskliga tillförseln, och skulle varit obegripliga utan de långa serierna av frekventa mätningar. Eftersom även ytvattnets koncentrationer av näringsämnen så småningom genomgår liknande förändringar skulle man utan denna kunskap kunna feltolka situationen som att åtgärderna inte har effekt.

Dessa långa tidsserier har också gjort det möjligt att ta fram modeller inom Baltic Sea Action Plan för hur mycket utsläppen från land behöver minska. Värdet av den långsiktiga övervakningen för att få en djupare förståelse av sådana storskaliga, långvariga och ofta cykliska processer, kan inte överskattas.

 

Stora inflöden från Västerhavet kan syresätta djupvattnet i Östersjön vilket avspeglas i ökande salthalt och syrehalt. Dessa förändringar påverkar halterna av näringsämnen på ett genomgripande sätt.

Fosfor fastläggs i botten vid god syresättning, och frisätts till vattnet vid syrebrist. De mängder som omsätts kan på ett år motsvara 2–3 års extern belastning. Oxiderat kväve ansamlas i vattnet vid god syretillgång, men omvandlas vid syrebrist till löst kvävgas som är otillgängligt för växtproduktion. Mängderna som omsätts är betydande i förhållande till hela vattenmassans förråd. De kallas ofta felaktigt för ”interna källor” men är egentligen enbart förflyttningar av näringsämnen mellan befintliga pooler. 

Förändringarna avspeglas med fördröjning i ytvattnets halter, vars koncentrationsförändringar skulle varit obegripliga utan det långa tidsperspektivet och information om djupvattnet. Decennielånga cykler gör att det tar lång tid att påvisa haltminskningar till följd av åtgärderna. 

 

Ekologiska samband

För att förstå miljöförändringar i havet är det också centralt att kunna följa hur arter samspelar i födoväven. Det blir allt viktigare i och med strävan efter en mer ekosystembaserad förvaltning.

I delar av Östersjön finns redan idag långa tidsserier av data från olika djurgrupper inom ett och samma område. En ny forsknings- studie visar att samanalys av dessa kan ge oss nya ledtrådar om miljöförändringarna i havet. Studien visar bland annat att minskningar av mängden bottendjur i Bottenhavet och norra Östersjön sammanfaller med sämre hälsotillstånd och fetthalt hos både strömming och torsk. Bottendjur är viktiga byten för torsk och strömming, men finns sällan med i de flerartsmodeller som fiskeribiologer arbetar med. Studien visar på möjliga orsakssamband som kan behöva undersökas vidare för att förstå varför torsken är så mager och för att kunna ge rätt råd om hur fisket ska förvaltas. Framförallt visar studien på värdet av att mäta flera saker i samma områden och under lång tid.

Undersökningen baseras huvudsakligen på data från två områden, Bottenhavet och norra Egentliga Östersjön. Det är endast här, runt de marina fältstationerna, som det finns långvariga undersökningar om flera olika delar av näringsväven. I de södra delarna av Östersjön – där huvudparten av torsken numera befinner sig – finns inga liknande dataserier för bottendjur.

Figuren visar några resultat från en samlad analys av befintliga miljöövervakningsdata. Den visar att under de senaste dryga två decennierna har förändringar i basen av näringsväven skett under samma tidsperiod som förändringar hos toppkonsumenterna.

I Bottenhavet minskade den viktiga vitmärlans förekomst dramatiskt runt millennieskiftet. Orsaken tros vara kraftigt ökad nederbörd och brunifiering av vattnet, ett scenario som väl överensstämmer med vad klimatförändringarna väntas föra med sig. Bristen på vitmärlor försämrade strömmingens hälsotillstånd samtidigt som sälarna blev magrare. En viss återhämtning i vitmärlans bestånd under senare år sammanfaller också med ökad fetthalt i strömmingen.

I Egentliga Östersjön saknas länkar från skarpsill och strömming till torskens hälsotillstånd i denna studie. Det beror troligen på att de alltför ofta befunnit sig i olika geografiska områden. Torskens försämrade hälsa förklarades delvis av den minskade mängden skorv. Förlusten av bottendjur i norra Egentliga Östersjön beror huvudsakligen på att över en tredjedel av bottenytan sedan flera decennier varit obeboelig för allt djurliv på grund av syrebrist. Något som i sin tur hänger ihop med övergödningen av vårt hav. Huruvida ett liknande samband mellan bottenfaunan och torskens hälsotillstånd finns i södra Östersjön, där största delen av torskpopulationen befinner sig men där syrebristen inte ökat lika dramatiskt, är oklart eftersom liknande tidsserier av bottenfauna saknas därifrån.

 

Luckor i övervakningen

Den magra torsken visar att det spelar roll hur djuren mår. Storlek, fetthalt, vikt, tillväxt och reproduktionsförmåga är viktiga mått på hälsotillstånd som idag inte övervakas på ett genomtänkt sätt. Det går inte att övervaka allt och överallt, men det råder betydande brist på information om viktiga grupper i näringsväven.

Djurplankton, en viktig länk mellan primärproduktion och fisk, ströks av budgetmässiga skäl från miljöövervakningen under många år. Provtagningen fortsatte trots det och sparades för framtida analyser. Övervakning av pungräkor saknas däremot helt, liksom en pålitlig metod att övervaka cyanobakterier.

För miljögiftsövervakningen finns en miljöprovbank där biologiskt material har sparats ända sedan 1960-talet. I riktlinjerna för övrig marin miljöövervakning krävs dock bara att proverna sparas i tio år. Detta gör det svårt att göra retrospektiva studier när nya metoder eller frågeställningar dyker upp.

Förstör aldrig en tidsserie

I Sverige sker all långsiktig insamling av marina data inom den nationella miljöövervakningen. Sverige saknar den typ av långsiktiga marina basforskningsprogram som finns i flera andra länder. Därför är forskningen helt beroende av den nationella miljöövervakningens data för att upptäcka förändringar i havsmiljön och förstå ekologiska orsakssamband.

Behovet av långa obrutna tidsserier av miljödata kommer att öka. EU-direktiv och internationella regleringar ställer ständigt nya krav på mätningar – ofta med stor geografisk täckning men glesa tidsintervall. Sådana mätningar från många platser vid ett tillfälle ger en översikt för att varsebli problem, få en uppfattning om omfattning och visa på behov av övervakning eller åtgärder. För att förstå orsakssamband fordras dock långa tidsserier med god beskrivning av årscykeln samtidigt som möjligheten att påvisa statistiskt säkerställda förändringar ökar.

Det är således viktigt att direktivskrav eller annan budgethänsyn inte leder till att långa mätserier avbryts eller glesas ut i tiden så att användbarheten går förlorad. Skadan av sådana avbrott går aldrig att reparera.

Dags för nästa steg

Samhället står idag inför massiva och mycket kostsamma åtgärder för att motverka effekter av övergödning, invasiva arter, plastföroreningar, miljögifter och överfiske. Utan god förståelse av bakomliggande ekologiska samband riskerar man att vidtagna åtgärder blir verkningslösa eller ineffektiva.

Det finns också ett behov av att utveckla miljöövervakningens långa tidsserier för att kunna svara på framtidens utmaningar när det gäller klimatförändring, biologisk mångfald och matförsörjning.

Kunskapsgenererande former av övervakning är en viktig förutsättning för att varsebli problem innan de blivit överväldigande, förstå bakomliggande processer, utforma kostnadseffektiva åtgärder och följa upp att åtgärderna ger önskat resultat. Investeringen i utbyggd miljöövervakning kan te sig stor idag, men är en viktig förutsättning för att man ska veta om åtgärder för havsmiljön har någon effekt.

Det är dags att bygga ut miljöövervakningen – kommande generationer kommer att tacka oss för det.

 

Rekommendationer för marin övervakning 

  • Skydda viktiga tidsserier för framtiden. Avsluta inte långa tidserier om inte mycket goda vetenskapliga skäl finns för att göra det. Skadan går inte att reparera.
  • Fastställ tvingade kvalitetskrav för upphandling av utförare.
  • Utred möjligheterna att spara material ur flera provtagningsprogram för framtida analys.
  • Vid inrättandet av nya miljöövervakningsstationer är det viktigt att beakta att det ofta tar flera decennier innan en förändring kan påvisas.
  • Undersök möjligheten att komplettera existerande provtagningsprogram genom att provta flera organismgrupper och andra relevanta miljövariabler, för att ge bättre förståelse av födovävar.
  • Utveckla metoder för att mäta och övervaka hälsotillståndet hos både predatorer och bytesdjur.

Sofia Wikström

Sofia Wikström

Marinekolog
sofia.wikstrom@su.se

Agnes Karlsson

Biträdande lektor, Institutionen för ekologi, miljö och botanik, Stockholms universitet
agnes.karlsson@su.se

Fakta marin miljöövervakning

  • Miljöövervakning är systematiskt upplagda undersökningar som följer upp miljöns tillstånd.
  • Det nationella programmet för Kust och hav ger underlag för beskrivningar av storskalig påverkan, främst av övergödning, miljögifter och biologisk mångfald. Vad som övervakas styrs av miljömål, lagstiftning, EU-direktiv och internationella konventioner.
  • Utförarna finns på många typer av organisationer och arbetar på uppdrag av Naturvårdsverket och Havs- och vattenmyndigheten inom sju olika programområden.