Hoppa till huvudinnehåll

Artikel


Bild: OCEANA/Carlos Minguell

Förändringar i näringsväven påverkar miljögifter i torsk

Agnes ML Karlson och Victoria Engström, Stockholms universitet / Elisabeth Nyberg, Naturvårdsverket. Publicerad: 2022-03-30

Torsken i Östersjön mår dåligt – fiskarna är mindre och magrare än tidigare. Orsakerna till detta är sannolikt flera och samverkar. Utöver överfiske av både torsk och dess bytesdjur har ökad syrebrist lyfts fram som ett direkt problem för torsken. Men hur är det med miljögifterna? Kan förändringar i näringsvävens bas eller i torskens diet bidra till förändringar i exponeringen för miljögifter och lägre medelvikt hos torsken? Undersökningar av stabila isotoper kan ge oss svaren.

Östersjöns ekosystem har länge varit påverkat av miljögifter, särskilt drabbade har toppredatorer som säl och havsörn varit. Tack vare minskande utsläpp och internationella förbud har halterna av många giftiga ämnen i havet sjunkit och både sälar och örnar har återhämtat sig.

Men det innebär tyvärr inte att gifterna är helt försvunna. Vattnet i Östersjön har lång omsättningstid och rester av tungmetaller, dioxiner och PCB:er finns kvar länge i ekosystemet. Halter av organiska miljögifter och tungmetaller är ofta särskilt höga i bottensedimenten. Organiska miljögifter har sådana kemiska egenskaper att de binder till partiklar, snarare än att vara lösta i vattnet, och de samlas därför så småningom i bottensedimentet.

Även tungmetaller kan ansamlas i bottensedimenten. Där omvandlas dessutom kvicksilver lättare till metylkvicksilver, som är ännu giftigare och i högre grad anrikas i näringsväven.

Bild som visar smal torsk Bild: OCEANA/Carlos Minguell
Bild: OCEANA/Carlos Minguell

Torsken i Östersjön blir allt magrare. Vad beror det på? Kanske kan mätningar av olika isotoper i torsken ge svar.

Bild som visar bottenfauna, Saduria entomon Bild: OCEANA/Carlos Suárez
Bild: OCEANA/Carlos Suárez

Torsken lever framför allt av strömming och skarpsill, men den äter också sedimentlevande bottendjur som exempelvis skorv (Saduria entomon).

Torskens matvanor

En vuxen torsk äter framför allt strömming och skarpsill. Men den äter också en hel del bottenlevande djur, som lever av sediment. De bottenlevande djuren kan innehålla högre halter av miljögifter än exempelvis bytesfisk som skarpsill, vars föda består av plankton. Torsken får med andra ord i sig miljögifter både från bytesfisk och från bottendjur.

I denna artikel försöker vi bena ut om och hur halterna av miljögifter i torsk påverkas av förändringar i födoväven.

Analyser av miljögifter i torsk

Prover av biologiskt material, bland annat torsk, har sparats i Naturhistoriska riksmuseets miljöprovbank. Dessa prover kan sedan användas för att studera ”nya” miljögifter i efterhand – gifter som man kanske inte kände till när proverna togs och därför inte undersökte då. De äldsta torskproverna i miljöprovbanken är från 1981.

I torskprover från miljöprovbanken har retrospektiva analyser visat att det förhållandevis nya bromerade flamskyddsmedlet HBCDD (hexabromcyclododekan) och vissa fluorerade PFAS-ämnen (perfluorerade substanser) har ökat, även om ökningarna verkar ha avstannat de senaste tio åren. Halterna av HBCDD är betydligt högre i torsk från Östersjön än i Kattegatt, vilket tyder på att belastningen i Östersjön är större.

Kvicksilverhalterna i torsk har analyserats varje år sedan 1981 och ökar sedan dess i båda havsområdena. Här är halterna dessutom något högre i Västerhavet än i Östersjön.

Analyser av födoväven

För att formulera åtgärder som kan förbättra situationen är det nödvändigt att veta om förändringar i halter av miljögifter i en organism beror på utsläpp av något ämne eller om det finns en biologisk förklaring, exempelvis om torsken börjat äta mer av vissa bytesdjur. För att försöka ta reda på detta analyserades stabila isotoper i torskprover från 1981 och framåt och jämfördes med data för halter av miljögifter i torsk.

 

 

 

 

 

 

Figur 1. Halter av det bromerade flamskyddsmedlet HBCDD och kvicksilver i torsk har analyserats varje år sedan 1981 (i figuren glidande medelvärden, 5 år). Dessa ämnen är de som visar på tydligast ökningar över en längre tidsperiod i Östersjön.

Isotoper berättar om förändringar i födoväven

Analyser av stabila isotoper av kol och kväve och svavel kan göras i prover från till exempel fiskens muskelvävnad. Det är ett alternativ till analys av innehållet i magsäcken som, förutom att det är tidskrävande och kostsamt, enbart ger en ögonblicksbild. Isotopanalyser kan ge en bild som spänner över längre tidsperioder.

Isotopanalyser av kol, den huvudsakliga byggstenen i all levande material, kan ge oss information om varifrån kolet kommer. Partiklar, humusämnen eller kol som når havet via avrinning från land och vattendrag har en annan ”isotop-signal” än kol som kommer från växtplankton i havet. Storskaliga förändringar hos djurplanktonens basföda kan därmed spåras med hjälp av kolisotoper vidare ända upp till toppkonsumenterna i den marina födoväven, till exempel torsk.

Svavelisotoper kan indikera om bytet levt i sedimenten (t.ex. bottendjur som ishavsgråsuggan) eller i vatten (t.ex. skarpsill som enbart äter djurplankton) eftersom sediment och vatten har väldigt olika svavelisotopsammansättning. Utöver detta kan kväveisotoper användas för att bestämma var i födoväven en organism, exempelvis torsk, befinner sig eftersom den tyngre kväveisotopen (15N) anrikas ungefär som miljögifter uppåt i födoväven. Även om torsken äter samma sak år efter år kan förändringar i dieten hos torskens bytesdjur indirekt påverka torskens position i födoväven, till exempel om strömmingen äter mer pungräkor än djurplankton. Positionen i födoväven beror generellt sett på hur lång ”kedja av ” bytesdjur som finns under torsken.

Bild som visar schematisk näringsväv i havet Bild: Maria Lewander/Havsmiljöinstitutet

Figur 2. Förenklad födoväv som visar hur förändringar i födovävens bas kan mätas med hjälp av isotoper och hur dessa förändringar kan bidra till ökad eller minskad exponering för tungmetaller och organiska miljögifter, i exemplet HBCDD och kvicksilver. Isotopsammansättningen anges som kvoten av den tunga och lätta isotopen i förhållande till internationella referensvärden (anges som deltavärden – δ). Siffrorna visar organismernas ungefärliga position i födoväven och de ljusa pilarna visar kompletterande information om interaktioner, dvs. vem är föda åt vem.

Kolisotoper = födovävens bas
Svavelisotoper = sediment- eller vattenlevande bytesdjur
Kväveisotoper = organismens placering i födoväven

Isotoper beskriver exponering för miljögifter

Avrinning från land kan medföra större tillförsel av exempelvis HBCDD till havet samt tillförsel av andra kolhaltiga partiklar. Torsk som innehåller höga halter av HBCDD kan därför antas ha fått i sig HBCDD genom att äta bytesfisk som levt av djurplankton som i sin tur fått i sig HBCDD via födan. När det gäller kvicksilverhalterna däremot, är det troligt att bidraget kommer från bottenlevande djur och halterna påverkas i så fall i slutänden av hur mycket bottenfauna som finns i Östersjön. Ökningar av framförallt HBCDD förväntas alltså samvariera med förändringar i ekosystemets födobas (som beskrivs av kolisotopen) medan ökad andel bottenlevande byten (svavelisotopen) bör kunna leda till ökade kvicksilverhalter.

Ändrad tillgång på byten, till exempel på grund av storskaliga miljöförändringar som syrebrist eller riktat fiske, kan påverka både torskens och dess bytesdjurs position i födoväven. Detta kan leda till att halterna av både HBCDD och kvicksilver i organismerna ändras. Om torskens position i födoväven (kväveisotopen) ökat över tid bör det leda till högre halter av både HBCDD och kvicksilver som anrikas i näringskedjan.

Övervakning av stabila isotoper

Sedan 2013 analyseras även stabila isotoper av kol och kväve i insamlad fisk inom den nationella miljöövervakningen. Svavelisotoper ingår inte i miljöövervakningen, men har använts i denna studie.

De flesta grundämnen består av flera olika isotoper, dvs. varianter av samma grundämne med lika många protoner, men olika många neutroner i atomkärnan. Den tyngre isotopen (med en eller flera extra neutroner) förekommer naturligt, men är ovanligare. Genom att mäta proportionerna mellan de lätta och tunga isotoperna får man fram en kvot, en sorts fingeravtryck. Kolisotopens kvot är stabil genom födoväven och den kan därför användas för att visa till exempel ett ämnes urprungskälla. För kväveisotoperna förändras däremot kvoten tydligt för varje steg i födoväven och därför kan den användas för att bestämma en organisms plats i födoväven. Men först måste kväveisotopvärdena i den organism som studeras, t.ex. fisk, sättas i relation till värdena i en s.k. isotop-baslinje, se figur. Ofta är blåmusslor lämpliga för detta ändamål eftersom de filtrerar stora mängder vatten och är långlivade

Andra bytesdjur inte huvudorsak

Studien omfattar nästan 40 års torskprover (1981–2018). Under denna tid har torskens medelvikt och konditionsstatus först förbättrats, men därefter har den sedan 1990-talet försämrats kraftigt. Samtidigt har utbredningen av syrefria bottnar i Östersjön ökat, och i och med det har troligen mängden bottenfauna minskat. Svavelsignalen indikerar att den andel bytesdjur som klassas som bottenfauna också har minskat sedan 1980-talet. Denna minskning har dock inte fortsatt de senaste decennierna (figur 3). Eftersom födovävspositionen varierar mellan år, men inte konsekvent i en nedåtgående eller uppåtgående riktning över tid (figur 3), tyder det på att bytesvalet, inte är huvudorsaken till att torskens medelvikt minskat de senaste decennierna. Inte heller kan den relativt stabila dieten sedan 1990-talet kopplas till att koncentrationer av kvicksilver eller HBCDD ökat i torsk.

Figur 3. Förändringar i torskens, eller i dess bytesdjurs diet, under några tidsperioder. 1980-talet avviker mest med mindre bottenfauna i dieten, vilket visar sig genom lägre värden för svavelisotopen. Kvoten av svavelistoper anges i skala 16–21 (x-axeln). 16 står för högre andel bottenfauna i dieten och 21 för högre andel planktonbaserade byten, med ett värde som ligger nära vattnets eget. Inga markanta förändringar i torskens födovävsposition eller kvoten av svavelisotoperna (andelen bottenfauna) syns under de senaste decennierna, vilket också är samma period som torsken blivit magrare. Födovävspositionen är aningen lägre än förväntat, ett tecken på att kväveisotopmetoden inte är felfri för att uppskatta exakt födovävsposition. Den borde ha legat på åtminstone position 4 som toppkonsument. Det är istället framförallt den relativa skillnaden mellan år/decennier som är intressant.

Figur 4. Förändringen i kolisotoper (δ13C) samvarierar relativt väl mellan baslinjen i födoväven, dvs. filtrerande blåmussla (blå linje) och torsk (svart linje), vilket tyder på storskaliga förändringar i den fria vattenmassan (det pelagiala ekosystemet). Samvariationen kan, åtminstone till viss del, bero på förändringar i tillrinningen av kol från land (dvs. basen av födoväven). Den orange linjen representerar konditionsfaktorn i torsk (fulton = relationen mellan torskens längd och vikt). Båda samvarierar väl med förändringarna i basen av födoväven (blåmusslan), både innan och efter torskens konditionsstatus började försämras under tidigt 1990-tal. Data är glidande medelvärden (3 år).

Däremot visar kolisotopen i både torsk och blåmussla (”baslinjen”) en långsiktig minskning över tid efter de höga värdena kring tidigt 1990-tal (figur 4), något som kan indikera en ökad avrinning av partiklar från land. De lägre, mer negativa, värdena för kolisotoperna inträffar samtidigt som halterna av HBCDD i torsk ökar (figur 5) samtidigt som torskens konditionsstatus försämras alltmer. Kvicksilverhalter samvarierar inte med vare sig kolisotopsammansättning, svavelisotopsammansättning eller med födovävspositionen, vilket tyder på att andra faktorer kan vara viktigare än de vi undersökt här. Konditionsstatusen samvarierar inte heller direkt med någon av miljögifterna.

 

 

 

 

Figur 5. Förändringar i födovävens bas (kolisotop) och halter av HBCDD i torsk. Sambandet är signifikant* sedan 1990-talet, dvs. under den tid som torskens kondition försämrats. Data från 1980-talet avviker, något som även syns för svavelisotopsammansättningen i figur 3.

Förändringar i basen är nyckeln

Isotopmetoderna visar att både blåmussla (som direkt livnär sig av plankton) och torsk (som finns högre upp i näringsväven) påverkades av samma förändringar i födovävens bas. Förändringar som i sin tur samvarierade med ökningar av halter av HBCDD samt konditionsstatus hos torsken.

Det är inte nödvändigtvis så att det finns ett samband mellan orsak och verkan här, men det stöder hypotesen om att exponeringen för miljögifter, i detta fallet HBCDD, kommer från ökad tillrinning av organiskt material från land som hamnar i plankton och sedan förs vidare upp i näringsväven.

Kvicksilverhalterna i torsken samvarierade inte med mängden bottenfauna i dieten, något som annars var förväntat. Det kan bero på att de torskar som provtogs var ganska stora och dessa äter relativt lite bottenfauna. Mätningarna av svavelisotoper visade också att dieten dominerades av planktonätande fisk, t.ex. skarpsill som endast äter djurplankton.

Förändringarna i kvicksilverhalter kopplat till dieten skulle troligen synas tydligare för mindre torskar, vars föda i större utsträckning består av bottenfauna. Torsken verkar alltså inte ha ändrat sin matvanor särskilt mycket sedan 1990-talet, när den också började bli allt magrare. Men undersökningen visar att förändringar längst ner i födoväven samvarierar med både halterna av bromerade flamskyddsmedel och en försämrad kondition hos torsk.

Sammantaget visar studien att ekologiska metoder som isotopmätningar kan vara användbara för att bättre förstå exponeringsvägar av miljögifter, men också för att försöka förstå varför torsken mår allt sämre. I ett varmare klimat med mer nederbörd kan ökad avrinning av både partiklar och miljögifter som HBCDD förväntas. Därmed ökar riskerna att miljögifter anrikas i födoväven, som exemplet med torsk visar. Enda sättet att motverka detta är att minska utsläppen.

Övervakning av miljögifter i fisk

Inom den svenska nationella övervakningen av miljögifter analyseras årligen en rad olika ämnen i torsk från två olika stationer, en i Kattegatt och en i Östersjön utanför Gotland. Många av de klassiska miljögifterna, till exempel PCB:er och klorerade bekämpningsmedel – som tidigare orsakat mycket skador hos gråsäl och havsörn – är högre i torsk från Östersjön än i torsk från Kattegatt. Halterna av dessa klassiska miljögifter har generellt sett minskat, utom när det gäller kvicksilver, som ökat under en längre tid, både i Östersjön och Kattegatt. Kvicksilverhalterna överskrider gränsvärdet för sekundärförgiftning av toppredatorer* inte bara i torsk, utan även i andra fiskarter som övervakas, som strömming, tånglake och abborre.

Denna studie har möjliggjorts tack vare retrospektiva kemiska analyser av torsk från miljöprovbanken vid Naturhistoriska riksmuseet. Läs mer om miljöprovbanken här.

* Gränsvärde som är satt för att halterna kvicksilver inte ska innebära en risk för toppredatorer.