De vigtigste næringsstoffer i opbygningen af organisk materiale er kvælstof og fosfor, der indgår i proteiner og nukleinsyrer. For at forstå omsætningsforholdene i havbunden er det derfor vigtigt at kunne redegøre for netop disse to stoffers skæbne her.

Kvælstof

Ved nedbrydning af det organiske materiale frigøres den kvælstof, der oprindeligt var bundet i det organiske materiale primært som ammonium (NH4+), der ligesom kuldioxid diffunderer op mod sedimentoverfladen (figur 16-23). Noget ammonium binder sig til negativt ladede sedimentpartikler eller optages af bakterier, men en del når det iltholdige overfladesediment. Her lever forskellige såkaldte nitrificerende bakterier, der under forbrug af ilt omdanner ammonium til nitrat (NO3-) og samtidig udvinder energi.

Processen udføres af to grupper af bakterier, hvor den første oxiderer ammonium til nitrit (NO2-), og den anden derefter oxiderer nitrit til nitrat. De to bakterietyper er ofte tæt knyttet sammen i sedimentet, hvilket sikrer en effektiv udnyttelse af nitrit som mellemprodukt. Den dannede nitrat kan enten udnyttes af nitratrespirerende (denitrificerende) bakterier umiddelbart under den iltholdige zone eller frigives til den ovenliggende vandfase.

For ganske nylig har man påvist en ny process af betydning i den marine kvælstofomsætning. Det er den såkaldte anaerobe ammoniumoxidation (anammox), hvor bakterier udvinder energi ved at reducere nitrit med ammonium til frit kvælstof (NO2- + NH4+ → N2 + H20). Der er således en konkurrence mellem forskellige bakteriegrupper om nitrit i sedimentet, og fjernelsen af kvælstofholdige nærringssalte fra det marine miljø er tilsyneladende mere kompliceret end tidligere antaget.

I hvilken udstrækning den kvælstof, der oprindeligt var bundet i det sedimenterende organiske stof, frigives til vandet som nitrat, ammonium eller frit kvælstof afhænger af de forskellige bakteriegruppers aktivitet under de givne omstændigheder. Normalt deponeres der kun en mindre del af det sedimenterende kvælstof i sedimentet.

De indre danske farvande (især fjorde og bugter) modtager store mængder kvælstof fra land, og deres evne til selv at omdanne de kvælstofholdige næringssalte til frit kvælstof og dermed mindske eutrofieringen afhænger af nitratrespirationens effektivitet. Den afhænger igen af en lang række lokale forhold, men først og fremmest ilt-, transport-, lys- og næringssaltforholdene ved bunden. Med vores nuværende viden synes de kystnære farvande at være i stand til at fjerne 10-20 % af den samlede udefra kommende kvælstoftilførsel via nitratrespiration, og det er således kun en mindre del af den tilførte kvælstof, der fjernes, før vandet føres videre ud i de mere åbne havområder.

Fosfat

FIGUR 16-24 (a). Et eksempel på næringssaltudveksling over havbunden i løbet af et år. Målingerne stammer fra Lister Dyb i Vadehavet. I vinterhalvåret er nitrifikationen med efterfølgende nitratrespiration, opvækst af mikroalger og kemisk binding af fosfat til jernoxider ansvarlig for havbundens næringsstofoptagelse. I sommerhalvåret bliver iltforholdene dårligere og sedimentet reduceres samtidig med, at en større mængde organisk materiale tilføres bunden. Herved frigøres næringsstofferne fra bunden. Set over hele året var havbunden i dette tilfælde en kilde til næringsstof for den ovenliggende vandsøjle.

.

FIGUR 16-24 (b). Fosfatfrigivelse.

.

Hovedparten af det fosfat, der frigives under nedbrydningsprocessen, bindes til lermineraler, kalcium eller metalforbindelser, f.eks. jernoxider, og kun en meget lille del findes som opløst fosfat i porevandet. I en oxideret havbund fungerer jernoxiderne altså som en vigtig buffer mod udslip af både svovlbrinte og fosfor.

I produktive næringsrige områder svinder puljen af jernoxider kraftigt hen på sommeren. Dels på grund af de jernrespirerende bakterier, dels som følge af den fortsatte produktion af svovlbrinte, der som tidligere nævnt reducerer jernoxiderne til jernsulfider. Dermed „fortrænges“ fosfaten, og i højproduktive områder med stor tilførsel af organisk materiale og dårlige iltforhold kan havbunden således blive en fosfatkilde, hvilket yderligere kan stimulere produktionen i den ovenliggende vandsøjle (figur 16-24).

Vejviser

Værket Naturen i Danmark i fem bind udkom i årene 2006-2013. Teksten ovenfor er kapitlet Kvælstof og fosfor i havbunden.

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig