A green-blue link made browner: how terrestrial climate change affects marine ecology

Det er en utbredt forventning om at et varmere klima vil fremskynde hendelser på våren, som blomstring, fuglevandring og insektsutvikling, fordi temperaturen tillater det. Hva da, når vi finner det motsatte? Gjennom historiske analyser av gytetidspunkt hos Nordøstarktisk torsk (skrei) fant vi en gradvis utsettelse av gytetidspunktet med tilsammen 40 dager mellom 1877 og 1980. Etter dette, begynte skreien gradvis å gyte tidligere. Vi har undersøkt flere mulige endringer i Den norske kyststrømmen, hvor skreien gyter, inkludert både havtemperaturen og de oseanografiske forholdene som styrer våroppblomstringen. Disse faktorene er påvirket av klimaendringer som varmere vær og økt nedbør, men det finnes også en påfallende kobling til mer landlige prosesser. En foreløpige arbeidshypotese peker på storskala sammenkoblinger mellom land og hav av en slik art, at når de russiske skogene blir varmere så blir Østersjøen brunere, Den norske kyststrømmen mørkere og våroppblomstringen seinere, som er årsaken til at skreien utsatte gytingen, fremfor å fremskynde den, i et varmere klima. Et helt ferskt arbeid, publisert i tidsskriftet L&O Letters (Opdal et al, 2023), peker på en mulig sammengeng mellom skogvekst i nord-Europa og vannklarhet i Østersjøen, Kattegat og Skagerak i perioden 1900-2020. Mer skog fører til brunere ferskvann som igjen gir brunere uklart kystvann (som inneholder store mengder ferskvann). Videre viser studien at effekten av brunere vann i Østersjøen kan spores helt opp til Barentshavet. Det er dermed sannsynliggjort en kobling mellom skog, ferskvann, kystvann og videre til marine system flere tusen kilometer fra hverandre. Et annet, nært relatert funn (Crapart et al, 2023) viser at fremtidig klima vil reultere i ytterligere økning i vegetasjonen, og dermed økt transport av oppløst organisk materiale til kystvannet - med en mulig økt formørking av kystvannet. I et nylig innsendt arbeid som i skrivende stund er til fagfellevurdering i Global Change Biology (Opdal et al, in review), finner vi at formørkingen av det norske kystvannet, med sterke koblinger til Østersjøen, har påviselige effekter på både planteplankton og fisk i Lofoten. Der ser vi at torsken gyter seinere (1877-1990) tilsynelatende i takt med en forsinket våroppblomstring i perioden 1936-1990 (vi har ikke data før 1936). Dette skyldes i stor grad formørking. Etter 1990, ser vi at endringen i både fiskegyting og våroppblomstring avtar. Dette skyldes først og fremst et varmere klima, som fører til tidligere stratifisering av vannmassene, som "motvirker" effekten av mørkere kystvann. Vi ser altså at to menneskeskapte drivere, økt skogvekst og varmere klima, virker mot hverandre i det marine økosystemet. Et lignende funn er nå til andre gangs vurdering i tidsskriftet Ecology (Opdal et al, 2023), hvor vi ser en svært tett kobling mellom tidspunkt for torskegyting og tidspunkt for våroppblomstring, både i tid og rom.

With climate warming, a widespread expectation is that events in spring, like flowering, bird migrations, and insect bursts, will occur earlier because temperature permits. What then, when data shows the opposite? By extending published data series on Northeast Arctic cod spawning phenology, we found a gradually delay in spawning time by 40 days between 1877 and 1980, after which it started advancing. We have scrutinized potential changes in the Norwegian Coastal Waters, where cod spawn, including water temperature and spring bloom conditions. These are influenced by a changing climate involving warming and precipitation, but there is also a smoking gun suggesting links to terrestrial systems. Our preliminary investigation suggests continent-wide land-sea interactions of a scale such that warmer taiga in Russia makes the Baltic Sea browner, the Norwegian Coastal Water darker, and the spring bloom in Northern Norway later, which is what made cod spawn later, and not earlier, in warm water. One potential cause-and-effect sequence that might link spring bloom conditions in coastal waters to terrestrial ecosystem is related to nutrient loading and the widespread, recent browning of lakes and rivers. While nutrient loading is primarily driven by agricultural practices, browning is also climate-driven via increased precipitation and air temperature, stimulating plant and forest growth. Exacerbated by land use change, this increases supply of dissolved organic matter (DOM) in lakes and rivers, which reduces water clarity (i.e. browning). Eventually, coastal water clarity is reduced directly (DOM) or indirectly (eutrophication), with consequences for plankton growth and, in turn, the timing of events such as the spring phytoplankton bloom and fish spawning. These changes have likely been reversed by warm temperatures since the 1980s, making future projections dependent on strong interactions between multiple drivers.