Itämeri on rehevöitynyt ja monin paikoin happikadon ja sinilevän (joka tästä yleisestä nimityksestä huolimatta ei ole oikeasti levä vaan syanobakteeri) vaivaama. Uuden tutkimuksen mukaan viimeisen 2000 vuoden aikana Itämeren happikadon yleisyys on seurannut ihmisten määrää alueella. Tutkimuksessa todetaan myös sinilevien massakukintojen olevan enimmäkseen ihmisten toiminnan tulos. Ilmaston rooli jää asiassa ilmeisesti vähäisemmäksi.
Ihmiskunnan vaiheet ja Itämeren happitilanne.
Itämeren rehevöityminen on lisääntynyt viime vuosikymmeninä. Tämä ilmenee levien ja kasvillisuuden liiallisena kasvuna. Vesi samenee, rantakasvillisuus lisääntyy, pienet särkikalat lisääntyvät ja sinileväesiintymät vaivaavat kesäisin. Rehevöityminen lisää myös happikatoa.
Happi on tärkeä aine veden eliöstölle. Happikadon vaivaamalla alueella happea ei ole käytännössä ollenkaan eliöstölle käyttökelpoisessa muodossa. Niinpä happikadon jatkuessa pitkään samalla alueella koko alueen eliöstö häviää. Meriveden happipitoisuus myös auttaa pohjasedimenttiä pidättämään ravinteita. Happikadon vaivaamilla alueilla pohjasedimentistä alkaa vapautua enemmän ravinteita. Pohjasta voi myös alkaa vapautua metaania ja rikkivetyä. Happikatoalueiden pohjasta vapautuva fosfori lisää sinileväkukintojen esiintymistä.
Rehevöityminen ja happikato on yksi Itämeren suurimmista ongelmista tällä hetkellä. Happikadon vaivaamien alueiden on arvioitu lisääntyneen nelinkertaiseksi vuoden 1960 jälkeen. Tämä johtuu ihmiskunnan aiheuttamasta ravinnekuormasta (typpi ja fosfori), joka on peräisin mm. jätevesistä ja pelloilta veden mukana kulkeutuvista lannoitteista.
Ihmisen vaikutusta Itämeren happikatoon pidemmällä aikavälillä ei ole tutkittu. Yleinen käsitys on se, että Itämeri on luonnostaan rehevä ja suljettu meri, joka on tasaisesti historiansa aikana kokenut happikato- ja sinileväesiintymien jaksoja. Toisen myös melko yleisen näkemyksen mukaan Itämeri oli vielä ennen 1900-lukua vähäravinteinen ja kirkasvetinen meri. Asian oikean laidan selvittämiseksi tarvitaan tietoa menneistä ilmaston ja ympäristön muutoksista alueella.
Ihmiskunta on aina vaikuttanut luontoon kaatamalla metsiä ja harrastamalla maanviljelyä. Itämeren alueelta on olemassa joitakin tutkimuksia, joissa ihmiskunnan rehevöittävä vaikutus menneisyydessä on rekonstruoitu. Yleisen käsityksen mukaan ihmisen merkittävä vaikutus ei ole ulottunut kahden vuosituhannen taakse.
Aiemmissa tutkimuksissa Itämeren happikadon esiintyminen on yhdistetty ilmastonmuutoksiin. Happikato on nimittäin näyttänyt olevan voimakkaimmillaan aina lämpiminä ajanjaksoina, kuten holoseenin lämpöhuipun (n. 9000-5000 vuotta sitten) ja keskiajan lämpökauden (noin vuosina 800-1200) sekä nykyisen ilmaston lämpenemisen aikana. Aiemmin on kuitenkin myös huomattu yhteys väkimäärän kasvun (sekä maanmuokkauksen) ja happikadon esiintymisen välillä Itämeren alueella erityisesti keskiajalla ja teollisen vallankumouksen aikaan (keskittyen 1800-luvun puoliväliin).
Lovisa Zillén ja Daniel Conley ruotsalaisesta Lundin yliopistosta ovat tutkineet happikatoa Itämerellä. Juuri julkaistussa tutkimuksessaan he ovat keskittyneet tarkastelemaan ihmisen osuutta happikadon aiheuttajana viimeisen kahden tuhannen vuoden aikana. He arvioivat väkimäärän muutoksien, teknologisen tason kehityksen ja kulttuurimaiseman muutoksien vaikutuksia menneiden aikojen happikatoon Itämerellä. Menneisyyden happikadon määrää voidaan määritellä merenpohjan sedimenteistä.
Jääkauden jälkeen Itämerellä on tapahtunut suuria muutoksia, jotka liittyvät ilmaston muuttumiseen, jäätiköiden poistumiseen, merenpinnan vaihteluun ja maan kohoamiseen. Kenties suurin muutos on ollut muuttuminen järvestä mereksi noin 10000 vuotta sitten. Itämeren olosuhteisiin vaikuttaa voimakkaasti Tanskan salmien kautta kulkeva vesimäärä. Holoseenin lämpöhuipun aikoihin Tanskan salmet olivat huomattavasti avoimemmat kuin nykyään ja silloin Itämeren vesi oli suolaisempaa kuin nykyään. Tanskan salmien kautta vaihtuu nykyään vettä vain vähän, joten ravinteet sulkeutuvat Itämerelle. Tämän vuoksi Itämeren ekosysteemit ovat erityisen alttiina happikadolle.
Holoseenin aikana on ollut kolme merkittävää jaksoa, jolloin Itämeren happikadon määrä on ollut suuri: varhaisen Litorinameren aikana (noin 8000-4000 vuotta sitten – holoseenin lämpöhuipun aikana), myöhäisen Litorinameren aikana (noin 2000-800 vuotta sitten – keskiajan lämpökausi osuu talle ajanjaksolle) ja viimeisen noin sadan vuoden aikana. Ensimmäinen näistä selittyy korkean suolapitoisuuden avulla, joka aiheuttaa veden kerrostumista ja sen myötä pohjaan pääsee vähemmän happea. Kaksi myöhempää jaksoa eivät näytä liittyvän suolaisuuden muutoksiin.
Myöhäisen Litorinameren aikana ja viimeisen sadan vuoden aikana voimakkaan happikadon jaksot sopivat hyvin yhteen väkimäärän ja maankäytön kanssa. Keskiajalla väkimäärä ja maankäyttö lisääntyivät alueella voimakkaasti. Samoin kävi teollisen vallankumouksen alkaessa 1800-luvun puolivälissä. Myöhäisellä keskiajalla (noin vuosien 1300 ja 1500 välillä) vallitsivat huonot ajat (johtuen mm. sairauksista ja sodista), minkä seurauksena väkimäärä ja maankäyttö vähenivät. Tällä ajanjaksolla Itämeren happikato oli vähäistä. Keskiajan lämpökaudelta on lisäksi todisteita voimakkaasta Itämeren tuottavuuden tilasta (mm. ravinteiden lisääntyminen), joita ei voida selittää pelkästään suolaisuuden ja lämpötilan vaikutuksella. Onkin mahdollista, että ihmisen toiminnalla on ollut osuus keskiajan lämpökauden aikaisen Itämeren olosuhteiden muokkaajana.
Väkimäärästä ei ole olemassa kovin tarkkoja tietoja, joten sen osalta on tyydyttävä vain karkeisiin arvioihin. Euroopan väkimäärä on vaihdellut paljon viimeisen kahden tuhannen vuoden aikana. Ruttoepidemian aikana noin vuosina 300-500 väkimäärä oli alhainen. Tämän jälkeen väkimäärä kasvoi varhaisella keskiajalla. Vuosina 1000-1300 väeston kasvu oli erityisen voimakasta. Tänä aikana suurimmassa osassa Itämeren valtioita väkimäärä kasvoi kaksinkertaiseksi. Väkimäärä väheni taas 1300-luvun loppupuolelta alkaen myöhaiskeskiajan kriisiksi kutsuttuna ajanjaksona. Väestön riesana oli silloin vakavia sairauksia, joista pahin oli musta surma, joka tappoi noin kolmasosan Euroopan väestöstä. Lisäksi samana ajanjaksona käytiin lukuisia sotia ja myös katolisen kirkon hajaannus vaikeutti osaltaan tilannetta. Joissakin Itämeren valtioissa väkimäärä laski rajusti. Esimerkiksi Ruotsissa väkimäärä väheni 68 % ja Saksassa vähennys oli paikoittain 55 %. Teollisen vallankumouksen aikoihin 1800-luvun puolivälistä alkaen väkimäärä nousi taas voimakkaasti.
Teknologinen kehitys on vaikuttanut voimakkaasti maanviljelykseen. Maan kyntäminen on yksi merkittävimmistä kehitysaskelista. Kyntäminen paljastaa multaa sateelle ja eroosiolle, mikä edesauttaa ravinteiden kulkeutumista sadeveden mukana jokiin ja sieltä edelleen mereen. Kyntämistekniikoiden kehittyminen ajan myötä on luonnollisesti myös voimistanut ravinteiden kulkeutumista mereen. Metsien hävittäminen lisää myös maaperästä pois kulkeutuvia ravinteita, joten metsänkaatoteknologian parantuminen näkyy myös merien ravinnekuormassa.
Ruotsin maanviljelyksessä tapahtui merkittävä mullistus vuoden 1000 tienoilla. Silloin siirryttiin yleisesti käytäntöön viljellä peltoja joka toinen vuosi ja jättää ne kesannolle joka toinen vuosi. Sama tapahtui luultavasti kaikissa Itämeren maissa samalla aikakaudella. Tämä lisäsi maanviljelykseen käytettävää pinta-alaa merkittävästi. Kesannolla olevat pellot vapauttavat metsää enemmän ravinteita, joten tämä lisäsi Itämeren ravinnekuormaa. Samaan aikaan maanviljelyksen pinta-ala kasvoi myös väkimäärän kasvun johdosta. Ruotsissa on arvioitu maanviljelyksen pinta-alan kasvaneen kaksinkertaiseksi tuona aikana. Myös Suomesta on todisteita voimakkaasta maanviljelyksen lisääntymisestä tuolta ajalta. Teollisen vallankumouksen alkaessa viljelysmaan määrä lisääntyi myös voimakkaasti. 1900-luvulla monissa Itämeren maissa, erityisesti Suomessa ja Ruotsissa myös metsäteollisuus kasvoi rajusti. Näin sekä maatalouden ja metsäteollisuuden maankäyttö aiheuttivat ravinnekuorman lisäystä Itämerelle.
Sinilevien esiintymisestä on aiemmin saatu tutkimustuloksia, joiden mukaan sinileväesiintymät olisivat saattaneet olla aina läsnä Itämerellä. Toisaalta on olemassa tutkimustuloksia, joiden mukaan ennen toista maailmansotaa sinileväesiintymät olivat harvinaisia. Zillén ja Conley huomauttavat, että vähäisen happikadon aikoina Itämereen ei ole kohdistunut merkittävää fosforikuormaa (joka mahdollistaa sinilevän esiintymisen) ja lisäksi läsnä on ollut tarpeeksi rautaa sitomaan vähäinen fosfori pohjasedimentteihin. Siksi heidän mielestään olosuhteet eivät ole suosineet sinilevän esiintymistä Itämeren vähäisen happikadon aikoina ja he ehdottavatkin, että sinileväesiintymät eivät ole Itämeren normaali ilmiö vaan liittyvät happikadon esiintymiseen.
Kuten yllä mainittiin, happikadon esiintyminen on aiemmin yhdistetty ilmastollisiin oloihin. Onkin totta, että mainitut voimakkaan happikadon jaksot Itämerellä ovat sattuneet lämpimiin ajanjaksoihin. Yllä on kuitenkin esitetty todisteita, jotka sitovat ihmisen toimet ja happikadon esiintymisen toisiinsa. Lisäksi Itämerellä on joskus vallinnut hyvä happitilanne, vaikka lämpötila on ollut korkea. Näin oli esimerkiksi Rooman lämpökaudella (noin vuosina 200 eaa. – 400 jaa.). Niinpä Zillén ja Conley esittävät, että ihmisten toimien lisääntyminen sekä väestönmäärän että teknologisen osaamisen ja toimintatapojen kehittymisen kautta on lisännyt merien ravinnekuormaa, joka on sitten johtanut Itämeren happikadon lisääntymiseen ja sinileväesiintymiin. Ilmaston rooli saattaa jäädä toisarvoiseksi, mutta silläkin on melko varmasti oma vaikutuksensa näihin asioihin.
Lähde: L. Zillén and D. J. Conley, 2010, Hypoxia and cyanobacteria blooms – are they really natural features of the late Holocene history of the Baltic Sea?, Biogeosciences, 7, 2567-2580, 2010, doi:10.5194/bg-7-2567-2010. [tiivistelmä, koko artikkeli]
Lisätietoa:
– Rehevöityminen – www.ymparisto.fi
– Happikato – www.ymparisto.fi
– Sinilevät – www.ymparisto.fi
– Itämeren historia – Anu Hakala, geologia.fi
Ilmastotieto 
