Nyheter

Våtmarksintresserade samlades för en utbildningsträff i Uppsala den 19 november för att lyssna till de erfarna våtmarksforskarna Karin Tonderski och Börje Ekstam som under dagen delade med sig av sina erfarenheter vad gäller att skapa och använda våtmarker för vattenrening och biologisk mångfald. VA-guidens redaktör Vilhelm Feltelius deltog och sammanfattar det viktigaste från en fullspäckad förmiddag.

En sedvanligt mörk och blöt novemberförmiddag
samlades våtmarksfantaster från kommunal och privat sektor för att lyssna till
våtmarksforskningens motsvarighet till Simon and Garfunkel. Det föreläsarna
Karin Tonderski, Linköpings universitet, och Börje Ekstam, Linnéuniversitet i
Kalmar, inte vet om våtmarker, är sannolikt inte värt att veta.

Utbildningsträffen, som anordnades av konsultföretaget
WRS, ingick som en del i ett treårigt LOVA-projekt med titeln
”Kunskapsuppbyggnad kring skötsel av anlagda våtmarker och dammar”. Nedan
följer en sammanfattning av vad som sades under utbildningsträffen.

Reningsprocesser
och faktorer som avgör effekt på vattenkvalitet – Karin Tonderski

Karin Tonderski, universitetslektor vid Linköpings
universitet fokuserade i sin föreläsning med att ge en bakgrund till våtmarker
och de faktorer som avgör hur väl en våtmark fungerar med avseende på vattenrening.
Hon gick även igenom vilka processer som är viktiga vid fosfor- och
kväveavskiljning i våtmarker.

Våtmarker kan se ut på många olika sätt och anläggs
för flera olika syften. Traditionellt har varit att nyttja våtmarker för rening
av fosfor från jordbruksmark eller som ett sista steg efter ett
avloppsreningsverk. Våtmarker med syfte att rena dagvatten blir idag dock allt
mer vanligt förekommande.

Viktiga faktorer för vattenrening i våtmarker

Det finns ett antal viktiga faktorer som avgör hur
väl en våtmark fungerar med avseende på vattenrening. Det handlar om våtmarkens
lokalisering i landskapet, dess storlek och djup, övrig utformning såsom in-
och utlopp, samt skötsel.

Våtmarkens lokalisering i landskapet kommer att
påverka hur mycket näringsämnen och föroreningar som anläggningen belastas med
och därigenom vilken avskiljningseffekt som den kommer att ha. Om våtmarken är
placerad högt upp eller längre ner i avrinningsområdet, kommer att spela en
roll då den kommer ta emot en större eller mindre del av vattenflödet. Det är
troligt att våtmarkens reningseffekt blir lägre i en våtmark som mottar ett
stort vattenflöde eftersom koncentrationerna av näringsämnen eller föroreningar
samtidigt då blir små. Avskiljningen blir därför lägre än för en våtmark som
tar emot höga koncentrationer näringsämnen.

Hydraulisk belastning är ett begrepp som beskriver
inflödet av vatten till våtmarken dividerat med dess area. När Karin och hennes
kollegor undersökte den hydrauliska belastningen för ett stort antal våtmarker
i jordbrukslandskap var variationen mycket stor, mellan 0,004 och 12 meter
vatten per dygn. Om målet är att koncentrationerna av fosfor eller kväve ut
från våtmarken ska vara mycket lägre än de inkommande koncentrationerna är det
inte önskvärt med en våtmark där det rinner in 12 meter vatten per dygn.
Skillnaden i koncentration in och ut från våtmarken kommer då att bli mycket
liten.

Skilj på specifik avskiljning och procentuell
avskiljning

Det är ju såklart inte bara mängden vatten in i
våtmarken som kommer att variera beroende på var den lokaliseras, utan även
koncentrationen av näringsämnen och föroreningar. När det gäller exempelvis
fosfor varierade inflödeskoncentrationen i våtmarker i jordbrukslandskap som
Karin och hennes kollegor undersökte mellan 0,04 och 2,2 milligram per liter,
medan belastningen på våtmarker varierade mellan 0,4 och 307 gram fosfor per
kvadratmeter våtmark och år. Belastningen skiljde alltså stort mellan olika
våtmarker.

När avskiljning i våtmarker diskuteras är det
viktigt att kunna skilja på specifik avskiljning och procentuell avskiljning.
Specifik avskiljning motsvarar hur mycket våtmarken avskiljer per kvadratmeter
våtmark. Procentuell avskiljning innebär precis vad det antyder, nämligen hur
mycket av exempelvis fosfor som avskiljs från att vattnet flödar in i våtmarken
jämfört med när vattnet lämnar anläggningen.

Enligt Karin är det viktigt att fundera på vad som
är målet med våtmarken som ska anläggas. Om recipienten är väldigt känsligt kan
det vara bra att anlägga en så stor våtmark som möjligt, eftersom det ger en
hög procentuell avskiljning. Är målet istället en så kostnadseffektiv våtmark
som möjligt kan det istället vara värt att anlägga en mindre våtmark då vi
sannolikt erhåller en högre specifik avskiljning, det vill säga mer mängd
avskiljd fosfor per kvadratmeter våtmark. Karin är samtidigt tydlig med att det
inte alltid går att välja precis var våtmarken ska ligga. Ofta är det istället
en fråga om hur mycket mark som finns tillgänglig för anläggningen.

Den hydrauliska effektiviteten

Hur väl föroreningar och näringsämnen avskiljs i
våtmarken beror även till stor del på om vattnets sprids jämt i våtmarken eller
inte. Hur mycket av våtmarksarean som ”deltar” i reningsprocessen definieras
som hydraulisk effektivitet och styrs av dammens utformning, hur inlopp och
utlopp är placerade samt om det finns olika djupa och grunda zoner. Nedan visas
några exempel, dels på utformning, dels på hur inlopp och utlopp kan placeras
för sprida vattnet jämt i våtmarken. Om vi kan åstadkomma en god hydraulisk
effektivitet i våtmarken undviker vi ”döda” zoner och att hela våtmarken bidrar
till avskiljningsprocessen. Med hjälp av olika hinder, såsom makadamvallar
eller växter, kan vattnet tvingas genom delar av våtmarken som annars inte hade
medverkat till avskiljningen. Exempel på lämpliga utformningar som sprider
vattnet i anläggninen skulle i bilden kunna vara alternativ G, K, och I.

Olika schematiska
utformningar på en våtmark som ger olika hydraulisk effektivitet (spridning av
vattnet). I exempel O, P, Q används olika former av ”hinder” för att sprida
vattnet i anläggningen. Bild: Karin Tonderski.

Växterna avgörande för kväveavskiljningen

Nyckeln till avskiljning av kväve i en våtmark är
en väl fungerande denitrifikation, en mikrobiologisk process där organiskt
material bryts ner med hjälp av nitrat istället för syre, till följd av alltför
låga eller försumbara syrehalter. Oxidationen kan då ske med hjälp av syret i
nitratjonen och nitratet omvandlas då till kvävgas. För att denna process ska
fungera är närvaron av växter viktigt eftersom de tillför organiskt material
som i sin tur utgör energikälla till de bakterier som utför denitrifikationen.
Just övervattensväxter är särskilt bra ur kväveavskiljningssynpunkt eftersom
dessa, tack vare fotosyntes ovan vattenytan, inte heller bidrar till
syresättningen.

Växter fyller även andra funktioner i en våtmark.
Alla högre växter och makroalger skapar ytor för mikrobiell tillväxt samtidigt
som de hjälper till att filtrera bort partiklar. Enligt Karin är en avskiljning
på 500 kg kväve per hektar våtmark och år rimligt att räkna med om våtmarkerna
lokaliseras i ett läge som genererar höga koncentrationer av nitrat. 

Sedimentation den viktigaste processen för
avskiljning av fosfor

Avskiljningen av fosfor beror av på både fysiska
och kemiska processer, där sedimentation utgör den kanske viktigaste
avskiljningsprocessen. En väl fungerande sedimentation kan uppnås genom en
djupdel i den inledande delen av en våtmark eftersom fler och lättare partiklar
då ges tid att sedimentera.

Växter i våtmarker bidrar samtidigt till att
stabilisera sedimenten och minskar därmed risken för resuspension av
sedimenten. Närvaron av växterna minskar samtidigt också risken för desorption
som kan ske vid händelse syrefria förhållanden eller om det förekommer mycket
järn i sedimenten. Det bör också tilläggas att avskiljningen i våtmarken
försvåras av fosfor inte bara förekommer som bundet till partiklar, utan även
som löst fosfat, vilket är betydligt svårare att avskilja i våtmarken.

Sedimentation är den viktigaste processen för fosforavskiljning.
Resuspension av sediment kan minskas med hjälp av växtlighet samtidigt som
desportion kan ske om sedimenten blir anaeroba. Bild: Karin Tonderski.

Effekten av en våtmark är tydligt kopplat till vattenflödets
variation, där en mindre variation i flöde ger bättre avskiljning. Därför är
exempelvis avskiljningen ofta högre i en våtmark som renar avloppsvatten
eftersom flödet till våtmarken då är mer kontinuerligt jämfört med en våtmark
som hanterar dagvatten eller vatten från jordbruksmark. Då kan flödet istället
periodvis vara högt och periodvis lågt.

Enligt Karin är det rimligt att räkna med att
mindre våtmarker i dräneringssystem där jordarna är lerdominerande kan avskilja
mer än 50 kg fosfor per hektar våtmark och år.

Sammanfattningsvis

Således går det att sammanfatta ett antal kritiska
faktorer för att erhålla en väl fungerande våtmark med avseende på målet
vattenrening:

  • Välj lokalisering och storlek utifrån det du vill uppnå (tänk specifik avskiljning eller procentuell avskiljning). Belastningen av näringsämnen eller föroreningar är den enskilt viktigaste faktorn.
  • Skapa en våtmark med en genomtänkt djupprofil för att gynna den vegetation som är önskvärd och för att motverka eller gynna syrebrist, beroende på vad som ska uppnås.
  • Etablera vegetation utifrån vad du vill avskilja.
  • Tänk igenom skötselbehov och utforma våtmarken efter det (inlopp, utlopp, släntlutningar).

Kolonisation
och spridning av funktionellt viktiga våtmarksväxter i ett landskap fattigt på
våtmarker. Vad krävs av anläggaren?

Börje Ekstam, universitetslektor vid
Linné-universitetet i Kalmar gav åhörarna en introduktion i kolonisation och
artsammansättning i en våtmark och hur detta kan förklaras genom att dela in
arterna i olika funktionella grupper.

Förstå den regionala artsammansättningen

Artsammansättningen i anlagda våtmarker beror till
stor del på vad som i artväg redan finns på platsen där våtmarken ska anläggas.
Utöver de arter som går att identifiera visuellt är det är viktigt att komma
ihåg den lokala fröbanken. Kolonisationen av nya arter är präglad av den
regionala dynamiken, det vill säga var det finns för arter i omgivningen, vilka
egenskaper dessa har, var de finns och hur de sprids.

Hur väl arter kan etablera sig i en anlagd våtmark
beror även på tillgången på luckor i vegetationen. Många våtmarksväxter har
sensorer för att känna av fördelningen av ljus. Om växttäcket är tätt kommer
ljuset filtreras på ett sådant sätt att förekomsten av mörkrött ljus blir stor,
något som påverkar groningsprocessen negativt.

Vattendjup, uttorkning och växtätare 

En annan faktor som påverkar kolonisationen är
vattendjupet, något som i sin tur kan leda till syrebrist vid höga
vattennivåer. Våtmarksväxter har olika trick för att hantera bristen på syre,
men eftersom vissa av arterna från början var landväxter så har den
evolutionära anpassningen varit mer eller mindre bra på fröstadiet. För
exempelvis övervattensväxter har detta inneburit icke kopplade egenskaper hos
juveniler och adulter och att dessa arter under fröstadiet inte är anpassade
för syrebrist. I praktiken innebär det att alla övervattensväxter måste ha
barlagda jordar för att kunna gro och kolonisera. Undervattensväxter och
flytbladsväxter har däremot anpassat den juvenila groningsfasen till att starta
i vatten.

Även uttorkning spelar in när det gäller vilka
arter som kommer att kolonisera och vilka som kommer att dö ut.  Olika våtmarksväxter har olika strategier att
hantera uttorkning vilket syns extra tydligt i våtmarker som tillåts torka ut
och sedan fyllas igen. Dessa får en annan artsammansättning än de våtmarker som
är varaktigt dränkta.

Växtätare har en effekt vad gäller vilka arter som
kommer att kolonisera våtmarken. Genom att de ofta trycker ner dominerande
arter ges småvuxna arter tillåts etablera sig, arter som annars skulle
konkurreras ut. Växtätarna bidrar även till fröspridning.

Funktionella grupper underlättar förståelsen

Det finns en hiskelig massa vattenväxter men även
listiga sätt att dela in dem i funktionella grupper. Ett sätt att skapa sådana
grupperingar är genom att utgå från tre primära strategier i den så kallade
CSR-teorin, framtagen av J. P. Grimes år 1979. CSR-teorin utgår från två
evolutionärt styrande miljöfaktorer: graden av störning, som dödar biomassa,
samt stress som minskar tillväxten. Detta skapar i sin tur tre primära
strategier:

  1. C-arter eller konkurrensarter, som trivs i näringsrik, ostressad miljö och utan störningar.
  2. R-arter eller ruderater, som trivs då det ofta sker störningar men där miljön är näringsrik.
  3. S-arter eller stresståliga arter, som trivs i magra förhållanden men sällan störningar.

För att krångla till det lite finns såklart även
kombinationer av dessa strategier, men det lämnar vi därhän i denna
sammanfattning. 

Den listiga bladvassen

Två utpräglade C-konkurrensstrateger är bladvass
och bredkaveldun. De kännetecknas av att de monopoliserar resurser samtidigt
som de har förna som skuggar sin omgivning och är på så vis duktiga på att
erövra och försvara en yta. Monopoliseringen gör att de också är inställda på
en god återbäring vad gäller näring, vilket gett dem en sen könsmognad och att
en relativt liten andel som satsas på fröproduktion. Den största delen av
resurserna går istället åt till lagring och vegetativ expansion.

Just bladvassen är lite extra listiga i sitt sätt
att fungera. De skapar en, för sig själv, ogynnsam miljö genom att låta döda
stående strån stå kvar i upptill fyra år (beroende på snö- och isförhållanden).
Detta skuggar de egna nya skotten och bidrar samtidigt till att skapa anaeroba
förhållanden i vattnet och karboxylsyra som fräter sönder rötter och försvårar
näringsupptaget. Vassen skapar helt enkelt en miljö som är dålig för dem själva
om de får stå ostörda.

Varför då kan man ju undra?

Börje nämner invasion som en aspekt, det vill säga,
att bladvassens taktik gör det svårare för andra växtarter att ta över en sådan
plats. Sannolikt är det dock vassens konkurrens med bakterier som är den
primära anledningen. När näringsämnen i form av nitrat och fosfor lösgörs och
rinner in i våtmarken under tidig vår är konkurrensen från bakterier inte
särskilt stor. Vassen passar då på att ta upp de externa resurserna av
näringsämnen. När halterna sedan sjunker går vassen istället över till att
använda interna lager av kväve. Således tömmer man alltså först ut tillförda
vår-resurser innan gamla lager används för att växa. På så sätt finns det
mindre näring kvar åt bakterierna som får svårare att konkurrera med vassen.

Gror, segrar och dör

Ruderater eller r-strateger är kortlivade, har
snabb tillväxttakt och satsar därför mycket energi på fröproduktion. De nyttjar
tillfällen då tillgången på resurser är god men räknar inte med att det goda
livet består vilket gör att de sätter frön i mängder.

Typiskt för Ruderater är att annars att de har vad
man kalla för  extrema groningssensorer
och använder därför både hängslen och livrem för att säkerställa att
förhållandena för att gro är de rätta. Exempel på ruderater är vattenmöja (Ranunculus
aquaticus
) och Islandsfräne (Rorippa islandica).

S-strateger trivs inte i våtmarker

De stresståliga s-strategerna finner vi framför
allt i näringsfattiga klarvattensystem. Typiskt för dessa är att de har mycket
mykorrhiza, även i vattenmiljö. Problemet är att vid höga fosforhalter och
anaeroba förhållanden har mykhorrhizan svårt att existera. Resultatet blir att
det är ovanligt att s-strateger återfinns i våtmarksmiljöer.

Ett exempel på en mycket kräsen s-strateg är
skaftslamkrypa (Elatine hexandra) som varken tål brunifiering,
eutrofiering eller försurning. En annan art som klassas som s-strateg är
Nålstarr (Carex dioica L.).

Strandzoner med olika ekologiska nischer

Genom att utgå från en tumregel om en släntlutning
på 1:6 skapas variationer i vattendjup som i sin tur bildar olika strandzoner
med olika ekologiska nischer (se bild nedan). I varje zon är arterna där
anpassade att tåla en viss nivå av stress som beror av intensitet och
varaktighet. Björn drar en parallell till migrän och huvudvärk. Det kan vara
acceptabelt med lite huvudvärk under en längre tid eller migrän under kort tid,
men inte migrän under en längre tid. På motsvarande sätt representerar
vattendjupet intensiteteten av stress, eller hur mycket huvudvärk man har. Hur
länge vattenytan står och mättar jorden motsvarar i sin tur varaktigheten på
huvudvärken. 

Den första strandzonen finns över högvattennivån
och där sker normalt ingen översvämning. Här trivs fuktängsarter, som
visserligen tål hög grundvattennivå men inte dränkning. Därefter följer
starrmader, med låg till hög starrvegetation, som trivs ut till ungefär en halv
meters djup. Ytterligare lite längre ut tar vassen över. Normalt trivs inte
vassen på ett djup större än 0,5 meter eftersom deras jordstammar har svårt att
få fäste längre ut än så. Det resulterar i sin tur i att det ofta bildas en
distinkt vassfront.

Finns växtätare närvarande kan vassen etablera sig
på upptill omkring 1,5 meters djup. Detta är enligt Börje en adaptation till
växtätarna som ”skrämt” ut vassarna på djupare vatten. Om korna försvinner
kommer vassen inte avancera lika långt ut. Zoneringen beror alltså på
störningar i form av variation av vattendjup och växtätare.

På öppet vatten dominerar flytbladsvegetation
tillsammans med undervattensvegetation.

Strandzoneringar med olika ekologiska nischer, beroende av vattendjupet.

Core-satellite-hypotesen

Många våtmarker försvann under 1900-talet, dels
till följd av torrläggning, dels genom de att tillåtits växa igen. Frågan man
kan ställa sig är hur kolonisationen av anlagda våtmarker påverkas av en lång
period med ökade lokala utdöenden och minskande lokala populationsstorlekar?

En hypotes som erbjuder en teori för att förstå
detta Core-satellite hypotesen (CSH, Hanski, 1982). Teorin baseras på att man
låtsas att alla arter är lika men med olika fördelning i landskapet. Hypotesen
utgår från att det finns ett positivt samband mellan lokal och regional
abundans, det vill säga att finns man som art i många våtmarker, då är man
också vanligt förekommande i dessa våtmarker (kärnarter). Hypotesen förutsätter
även att vissa arter är väldigt ovanliga i landskapet, och dessa också ovanligt
förekommande där de väl finns (satellitarter).

Svaret på den inledande frågan är att regionalt
vanliga arter, särskilt de som gynnats av 1900-talets landskapsförändringar, är
framgångsrika kolonisatörer av anlagda våtmarker. Ovanliga arter, särskilt de
som har drabbats av habitatförlusterna har svårt att kolonisera anlagda
våtmarker. Börjes slutsats är därför att om vi är ute efter våtmarksväxter med
särskilda biologiska funktioner eller ekosystemtjänster kan vi inte förvänta
oss att dessa tillkommer våtmarken naturligt. Sådana arter kommer att behöva
etableras genom sådd, plantering eller givarfröbankar.