10. december 2020

Kalkens betydning i søerne

Ferskvandsbiologi

Kalk er til stede overalt omkring os. I kalkrige søer påvirker kalkaflejring og kalkopløsning arternes livsprocesser og cirkulationen af kulstof og fosfor.

Vores ferske vande domineres af kalcium og bikarbonat fra opløsning af kalken i jorden. Bikarbonaten stabiliserer pH til 7-8 i ferskvand i ligevægt med luften, og bikarbonat modvirker større pH-ændringer ved planters fotosyntese og organismers respiration. Det er kendt viden. Til gengæld er det mindre kendt, at intensiv kalkudfældning foregår i søer ved udnyttelsen af bikarbonat ved at forsyne fotosyntesen med CO2 og modvirke pH stigning. Når kalken atter opløses med CO2 fra organismernes respiration gendannes bikarbonat og modvirker det pH fald, som CO2 ellers skaber.

Ferskvandsbiologerne på BIO har undersøgt processerne i ti lavvandede småsøer med kalkrige sedimenter og rige forekomster af halvmeter høje kransnålalger med tykke kalkbelægninger. Her foregår daglig kalkdannelse og natlig kalkopløsning, som  holder pH nogenlunde stabil og vandet klart, idet fosfor ligger bundet i i kalken og begrænser fytoplanktonvæksten i vandet. Resultaterne et netop udkommet i Science of the Total Environment. De viser, at kalkdannelse og kalkopløsning er meget mere omfattende og fosfordynamikken anderledes end hidtil kendt.

Søer
Tæt bestand af kransnålalger. Foto Bjarne Moeslund

Kalkdannelse og kalkopløsning
Om sommeren optog kransnålalgerne ved intensiv fotosyntese på solskinsdage op mod 40% af al bikarbonat i vandet i de lavvandede småsøer og indbyggede det i nyt organisk stof  og i kalkbelægninger på deres overflader, som afstiver kransnålalgerne og sandsynligvis beskytter dem mod dyregnav. Bikarbonaten gendannes, når kalken i sedimentet løbende opløses af CO2 fra bakteriernes respiration. Noget bikarbonat tilføres også med nyt vand udefra.

- ”Men, som noget nyt har vi kunnet vise, at en del af den udfældede kalk på kransnålalgerne genopløses om natten ved algernes respiration, som frigør CO2og fremmer genopløsningen”, fortæller Professor Kaj Sand-Jensen. ”Kalkudfældningerne er hærdede på overfladen, men ny kalk afsættes indefra i umiddelbar kontakt med celleoverfladen. Vi vurderer, at en del af denne nye, uhærdede kalk, genopløses om natten, så bikarbonat og kalcium recirkulerer og kan genbruges næste dag”.

Fosformystik
Forår og sommer er der næsten intet opløst fosfat i søvandet. Til gengæld er der store fosforpuljer i kransnålalgerne, hvoraf 2/3 sidder i vævet og de resterende i kalkbelægningerne. Det er så store puljer, at de næppe kan stamme fra vandet, som man hidtil har forklaret. Til gengæld er store fosforpuljer bundet i det kalkrige sediment. Kransnålalgerne optager næringsstoffer med de rodlignende rhizoider i sedimentet og måske kan de, som kalkplanter på land, frigøre kalkbundet fosfor i sedimenet ved at udskille fx. citronsyre og derefter optage fosforen og fordele den til skuddet.

- ”Det passer med, den positive sammenhæng mellem fosforkoncentrationen i kransnålalgerne og i kalkbelægningen i umiddelbar kontakt med dem.  Derfor foreslår vi, at fosfor i kalkbelægningen skyldes passive tab fra algerne, som fanges i kalkbelægningen”, fortsætter Kaj Sand-Jensen.  

Så længe fosfortilførslen til søerne er lav kan kalkudfældningen fortsat immobilisere fosforen for planktonalger og holde vandet klart. Sådan var forholdene i de fleste østdanske søer i gamle dage, inden fosfortilførslen blev for høj og oversteg søernes selvrensning knyttet til bundalgers og vandplanters kalkudfældning. ”Vi studerer de få kalksøer, som undgik at blive forurenede , og de nye kalksøer, som opstår i den uforurenede  istidsjord i råstofgrave. Her vokser de nøjsomme arter,  som ellers er ved at forsvinde fra landet.

Almindelig kransnål
Almindelig Kransnål med tykke kalkbelægninger på overfladen. De røde kugler er hanlige formeringsorganer. Foto Jens Chr. Schou.