Silicon cycling in the Baltic Sea : Trends and budget of dissolved silica

• Main Author: Papush, Liana
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Linköpings universitet, Tema vatten i natur och samhälle 2011
• Subjects: Dissolved silica; trends; nutrient; nutrient ratios; diatoms; Redfield; limitation; eutrophication; riverine load; budget; fluxes; accumulation; retention; optimisation; Baltic Sea; Löst kisel; trender; näringsämne; näringsämnens kvoter; kiselalger; tillväxtbegränsning; övergödning; flodtillförsel; flöden; ackumulering; optimering; Östersjön; NATURAL SCIENCES; NATURVETENSKAP
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-70071; http://nbn-resolving.de/urn:isbn:978-91-7393-112-0

The dissolved silicon (DSi) has a crucial role for growth of a large group of primary producers – diatoms and, hence, impact on functioning of the aquatic food web. This thesis contributes to an increased understanding of the modifications of the DSi cycling in the Baltic Sea. The results provide new information about spatial and temporal changes in DSi concentrations and nutrient ratios for the period 1970-2001 as well as during the 20th century. For the period 1970-2001, the declining DSi trends were found at the majority of monitoring stations all over the Baltic Sea. This decrease is assumed to be mainly due to the ongoing eutrophication. It is supported by the increasing trends of inorganic nitrogen and phosphorus. The trends have implications for the nutrient ratios, DSi:DIN and DSi:DIP, which are important indicators of the state of an ecosystem. The long-term retrospective DSi budget has shown that the DSi concentrations before major hydrological alterations and eutrophication were about twice the present ones. This decrease is related to both eutrophication and anthropogenic perturbations in the catchment. The occurrence of DSi concentrations close to the potentially limiting levels has been also analysed. While DSi concentrations are still high in the northern regions of the Baltic, other areas may be at risk of developing Si limitation if the decrease in DSi concentrations persists. The results depict the Baltic Sea journey from being water body with DSi levels sufficient to support diatom production to one that may experience Si limitation and its adverse ecological consequences. === Löst kisel (DSi) har en viktig roll för tillväxten av en stor grupp av primärproducenter – kiselalger, och därmed även påverkar hela den akvatiska näringskedjan. Denna avhandling bidrar till en ökad förståelse av förändringarna i DSi kretsloppet i Östersjön. Resultaten tillhandahåller ny information om rumsliga och tidsmässiga förändringar i DSi koncentrationer såväl för perioden 1970-2001 som för hela 1900-talet. För perioden 1970-2001 återfanns minskade DSi koncentrationer på mätstationer över hela Östersjön. Minskningen antas främst bero på den pågående övergödningen. Detta antagande stöds av stigande halter av oorganiskt kväve och fosfor. Sammantaget har dessa trender en inverkan på ekosystemets tillstånd och näringsämnenas kvoter, DSi: DIN och DSi: DIP. Ur ett längre tidsperspektiv kan man se att innan övergödningen och de stora hydrologiska ombildningar i Östersjöområdet var DSi koncentrationerna ungefär dubbelt så höga som idag. Dagens förekomst av DSi koncentrationer som ligger nära de potentiellt begränsande nivåerna har också analyserats. DSi koncentrationerna är fortfarande höga i norra delar av Östersjön, men är i andra områden i riskzonen för att utveckla Si begränsning om minskningen av DSi koncentrationer fortsätter. Resultaten skildrar Östersjöns resa från att vara ett havsområde med DSi halter som är tillräckliga för att understödja kiselalgernas produktion till ett sådant som kan uppleva Si begränsning och dess negativa ekologiska konsekvenser.