Utbredning och förekomst av alger på hårdbottenmiljöer i Göteborgs skärgård

28 Pages·2011·1.48 MB·Swedish

ISBN nr: 1401-2448 R 2012:2
Utbredning och förekomst
av alger på hårdbottenmiljöer
i Göteborgs skärgård
Miljöförvaltningen
Karl Johansgatan 23, 414 59 Göteborg • Tel vx: 031-368 37 00
Epost: [email protected] • www.goteborg.se/miljo
VI SKALL STRÄVA EFTER
STÄNDIGA FÖRBÄTTRINGAR!
För att bli trovärdiga i vår roll som tillsynsmyndighet måste vi visa att vi ställer krav på oss själva.
Genom att skaffa oss egen erfarenhet av miljöledning blir vi en bättre samarbetspartner till företag,
organisationer och enskilda i deras miljöarbete.
Miljöpolicy
Miljöförvaltningen arbetar på uppdrag av Miljönämnden för att nå visionen om den långsiktigt hållbara
utvecklingen av staden. För att vi ska bli framgångsrika är det viktigt att vi i alla situationer uppfattas som
goda förebilder.
Vår egen påverkan
Vi ska när vi utför vårt arbete vara medvetna om vår egen miljöpåverkan.
Denna påverkan uppkommer som följd av innehållet i de tjänster vi producerar och hur vi till exempel
utnyttjar våra lokaler, reser i tjänsten och gör våra inköp.
Ständiga förbättringar
Vi ska arbeta för att åstadkomma ständiga förbättringar när det gäller vårt miljöarbete.
Detta innefattar både direkt som indirekt påverkan.
Bli ledande
Vi ska med vår egen miljöanpassning ligga över de krav vi som tillsynsmyndighet ställer på andra.
Detta innebär att vi med god marginal följer de lagar och andra bestämmelser som gäller för vår verk-
samhet samt att vi med detta åtar oss att bedriva ett förebyggande miljöarbete.
Samarbete med andra
Vi ska ständigt arbeta med att utveckla miljöarbetet genom samarbete och utbyte med andra aktörer.
Vi själva som resurs
Vi ska nå goda resultat i miljöarbetet genom kunnig och engagerad personal som ansvarsfullt och med
helhetsperspektiv tar aktiv del i arbetet. Förvaltningen satsar kontinuerligt på utbildning och information
för att alla anställda ska kunna ta ansvar i enlighet med budget och interna miljömål.
Utbredning och förekomst av alger på hårdbottenmiljöer i Göteborgs skärgård R 2012:2
Förord

Denna rapport sammanfattar resultatet av en modellering av sannolik utbredning
av krontaksbildande alger i Göteborgs skärgård. Modelleringen baseras på data
från en inventering 2010.

Krontaksbildande alger är stora fleråriga alger som med sitt buskartade växtsätt
utgör värdefulla miljöer på klippbottnar där deras grenade uppbyggnad ger
växtplats åt många organismer. De krontaksbildande algerna tjänstgör även som
uppväxt- och födosöksplats för många fiskar och andra marina arter. Utöver
detta är de viktiga primärproducenter som framförallt i grunda områden tar upp
delar av den näring som släpps ut i havet via landavrinning.

På grund av de krontaksbildande algernas förhållandevis långsamma tillväxt har
de svårt att konkurrera med snabbväxande alger vid till exempel ökad
näringstillförsel, och de riskerar därför att minska i utbredning. På grund av
såväl potentiella hot mot algerna som deras grundläggande roll i den marina
miljön är det viktigt att undersöka deras förekomst.

Arbetet har utförts av Docent Mats Lindegarth och Per Bergström, som ett
samarbete mellan Havsmiljöinstitutet och Institutionen för Marin Ekologi vid
Göteborgs Universitet

Göteborg 2011

Göteborgs Stad Miljöförvaltningen

1
Utbredning och förekomst av alger på hårdbottenmiljöer i Göteborgs skärgård R 2012:2

Innehållsförteckning

Sid
1 Sammanfattning..................................................................................................3
2 Bakgrund............................................................................................................4
3 Metoder...............................................................................................................5
4. Resultat............................................................................................................10
5 Slutsatser...........................................................................................................21
6 Referenser.........................................................................................................24

Göteborgs Stad Miljöförvaltningen

2
Utbredning och förekomst av alger på hårdbottenmiljöer i Göteborgs skärgård R 2012:2
Sammanfattning

För att öka kunskapen om utbredningen av makroskopiska alger, främst
krontaksbildande arter av tång och kelp, utfördes en inventering i Göteborgs
skärgård under 2010. Mätningarna planerades delvis i samråd med
Havsmiljöinsititutet och utfördes av en kontrakterad konsult. I denna rapport
används insamlade data tillsammans med statistiska modeller för att skatta total
förekomst och areal av viktiga arter och grupper i området, samt för att
producera kartor som beskriver deras utbredning.

Mätningarna utfördes på områden som är hårdbottenklassade enligt SGU’s
kartor. Mätningarna visade att dessa kartor hade en träffsäkerhet på cirka 70%,
det vill säga av de områden som klassats som hårdbotten var 30% faktiskt olika
typer av mobila substrat (grus, sand eller mjukbotten).

Medeltäckning och areal skattades både med och utan hjälp av modeller. Totalt
täcktes ungefär 50% av den provtagna ytan (2200 ha) av alger. Merparten av
detta var rödalger (≈40% täckningsgrad) eller brunalger (≈10% täckningsgrad).
Den vanligaste arten var skräppetare, som täckte ≈6% av området, följt av kelp
(Laminaria sp.), sågtång och ektång (1-2% vardera).

Modeller anpassades för förekomst respektive täckningsgrad av viktiga algarter
och grupper. Modellerna förklarade en viss del av variationen, sambanden var
statistiskt signifikanta, men ofta var de inte tillräckligt säkra för att på ett bra sätt
förutsäga täthet eller förekomst på enskilda lokaler. Viktigaste miljöfaktorerna
var djup och exponeringsgrad. Kvaliteten på data för miljöfaktorer påverkar
modellernas förklaringsvärde. I allmänhet ökade precisionen med 20 – 65% när
uppmätta värden på djup och substrat användes istället för data från sjökort och
substratkartor. Modeller med rimlig träffsäkerhet användes för att producera
kartor som finns tillgängliga i GIS-format.

Sammanfattningsvis utgör mätningarna en objektiv representativ ögonblicksbild
av utbredningen av alger i området och ett användbart material för framtida
uppföljning. Kartmaterialet utgör ett potentiellt värdefullt material inom den
framtida planeringen, men på grund av modellernas begränsade förklaringsgrad
bör de användas med viss försiktighet. Sammantaget utgör undersökningarna
och modellerna ett exempel på hur områden såsom dessa kan inventeras på ett
kostnadseffektivt sätt.
Göteborgs Stad Miljöförvaltningen

3
Utbredning och förekomst av alger på hårdbottenmiljöer i Göteborgs skärgård R 2012:2

Bakgrund
Under 2010 kontaktades Havsmiljöinstitutets enhet vid Göteborgs Universitet
för konsultation om provtagning och analys av krontaksbildande (eng. ”canopy”)
alger i Göteborgs skärgård (Fig. 1). Provtagningen genomfördes av Marin
miljöanalys AB och rapporterades under 2011.

Krontaksbildande alger är viktiga för att de bildar tredimensionella strukturer
som är viktiga för områdenas funktion (till exempel produktion av algbiomassa
och lekområden för fisk) och diversitet. Frisk algvegetation är också något som
allmänheten kan relatera till och som utgör en viktig del i hur vi uppfattar
miljötillståndet som individer. Algvegetation kan också utgöra viktiga
indikatorer i en rad olika policysammanhang (till exempel EU:s vattendirektiv,

Fig. 1. Karta över det aktuella området, provtaget område och provpunkter
(vardera med 5 bilder)

Göteborgs Stad Miljöförvaltningen

4
Utbredning och förekomst av alger på hårdbottenmiljöer i Göteborgs skärgård R 2012:2
Marina direktivet och Art- och habitatdirektivet).

Farhågor finns för att dessa miljöer har förändrats under de senaste årtiondena.
Detta beror troligen på flera olika saker, bland annat eutrofieringen som lett till
ökad primärproduktion i ytvattnet, med minskat siktdjup och minskade arealer
gynnsamma för tillväxt av bottenlevande alger som följd. Oavsett orsak är mer
kunskap om algernas utbredning mycket viktig för framtiden.

Provtagningarna utfördes med stillbildskamera på så sätt att de ska fungera som
ett uppföljningsbart underlag. Detta underlag ska användas för att skatta mängd
och utbredning av krontaksbildande brunalger och andra viktiga grupper av alger
inom vissa djup (0-20 m) och bottenkriterier (hårdbotten). Samtidigt ska de
kunna användas för att på bästa sätt kartlägga förekomsten av alger, med hjälp
av så kallad habitatmodellering.

Denna rapport redovisar resultat från analyser av täckningsgrad och förekomst
av de viktigaste grupperna av alger som hittades i undersökningen. I och med att
provtagningarna gjorts på ett representativt och objektivt sätt och med en metod
som medger att många provtagningslokaler kunnat besökas har analyserna
medgivit:
• Test av underlagskartornas tillförlitlighet
• Skattning av total täckning, areal och förekomst av olika alggrupper
direkt från mätningarna
• Skattning av total täckning, areal och förekomst av olika alggrupper med
hjälp av habitatmodeller
• Produktion av heltäckande kartmaterial (”shape”-filer att använda i GIS)
över förekomst av alggrupper inom det djupintervall och den bottentyp
som provtagningen representerar

Arbetet har utförts av Docent Mats Lindegarth och Per Bergström, som ett
samarbete mellan Havsmiljöinstitutet och Institutionen för Marin Ekologi vid
Göteborgs Universitet.

Metoder
Provtagning
Provtagning har skett inom Göteborgs skärgård och kustvatten inom
vattenförekomsterna: Rivö fjord, Dana fjord, Asperöfjorden, Askims fjord,
Styrsö - Vrångöområdet, Brännö – Styrsöområdet samt Göteborgs södra
skärgårds kustvatten.

För att skatta täckningsgrad och förekomst av makroskopiska alger på
hårdbottnar i Göteborgs skärgård togs prover under september 2010. Totalt
provtogs 121 lokaler (”transekt”, 50 x 50 m) med 5 bilder (0.5 x 0.5 m) på varje
lokal (totalt 605 bilder). Proverna togs med en stillbildskamera monterad på en
ram (Miljöförvaltningen Göteborg 2010). Planen var att ta prover på djup
Göteborgs Stad Miljöförvaltningen

5
Utbredning och förekomst av alger på hårdbottenmiljöer i Göteborgs skärgård R 2012:2

mellan 0 - 20 m och endast i områden som enligt Sveriges Geologiska
Undersöknings (SGU’s) kartor skall bestå av hårdbottnar (SGU, 2003). Det
visade sig dock att både sjökort och geologiska kartor inte var fullständigt
korrekta varför prover i praktiken även togs på djup mellan 20-30 m och ibland
på olika typer av mobila substrat. En annan komplikation som framkom var att
prover togs företrädesvis på ytor med måttlig lutning. Detta kan innebära att
arter som förekommer främst på branta ytor underskattats i undersökningen och
att resultaten får tolkas med viss försiktighet.

Bildanalys
Bilderna analyserades i laboratoriet med avseende på täckningsgrad av substrat
och alger genom att ett regelbundet rutnät bestående av 100 skärningspunkter
placerades på datorskärmen. Under varje skärningspunkt bestämdes vilken algart
(eller närmast högre grupp) och vilket substrat som fanns. De möjliga
substratklasserna bestämdes på förhand till häll, block, sten, grus, sand,
mjukbotten eller skalgrus (övrigt). Metodiken följde den som utvecklades för
inventeringarna på utsjöbankarna under 2009-2010 (Naturvårdsverket, in. press).
Data rapporterades enligt nationella standarder med hjälp av applikationen
MarTrans (Blomqvist 2007).

Skattning av total täckningsgrad i området
På grund av att provtagningen planerats så att ett representativt (slumpmässigt)
stickprov tagits från det aktuella målområdet, hårdbottnar mellan 0-30 m, kan
proverna användas för att få en direkt skattning av medelvärde (inklusive
osäkerhet) av täckningsgrad och förekomst av makrovegetation och substrat
inom området. Detta kan åstadkommas med hjälp av standardmetoder för
beräkning av konfidensintervall enligt:

s2
µ= X ± *t .
N α,df
Det sanna (okända) medelvärdet, µ, kan alltså beräknas med hjälp av det
skattade medelvärdet, X, variansen, s2 och det kritiska värdet på statistikan t.
Statistikan t varierar med antalet stickprov och med vilken säkerhet man vill ha,
men vid stora stickprov och med den konventionellt använda säkerheten α=0.05
(95% konfidensintervall) är t ≈1.96. Konfidensintervallet är det intervall
0.05,∞
inom vilket vi med 95% säkerhet kan säga att det sanna medelvärdet ligger.
Exempelvis om ett 95% konfidensintervall på 10±2% täckningsgrad beräknas,
innebär detta att det sanna medelvärdet ligger mellan 8 och 12% täckningsgrad
(sannolikheten att det ligger utanför detta intervall går inte att helt eliminera men
i detta fall vet vi att det finns 5% risk att det sanna värdet är lägre eller högre än
det beräknade intervallet).

Innevarande undersökning var strukturerad så att det fanns fem bilder inom varje
lokal. Detta innebär att den skattade variansen bestod av två olika variansbidrag
och osäkerheten beräknades som:

Göteborgs Stad Miljöförvaltningen

6
Utbredning och förekomst av alger på hårdbottenmiljöer i Göteborgs skärgård R 2012:2
s2+ns2
µ=X ± e lokal *t ,
an α,a(n−1)
där s2 och s2 är variansen mellan prover inom och mellan lokaler, a och n är
e lokal
antalet lokaler och antalet prover per lokal.

Ovanstående formel användes för att skatta medeltäckningsgraden av olika typer
av alger. För att översätta detta i total utbredning av alger krävs kunskap om hur
stort område inom vilket dessa data är representativa. Genom beräkningar i
geografiskt informationssystem (GIS; programmet ArcGis 9.2) bestämdes den
totala arean av det aktuella området till 356810029 m2 (det vill säga 35681 ha).
Av denna yta var det 45222184 m2 (det vill säga 4522 ha) som motsvarade de
uppsatta kriterierna på hårdbotten enligt SGU och djup mellan 0-30 m (se Fig.
1). Den totala ytan inklusive osäkerheter av olika typer av alger inom de
definierade kriterierna beräknas alltså som:
s2+ns2
Yta (ha)=4522*X ± e lokal *t .
mätt an α,a(n−1)

Kartläggning av förekomst med modeller
För att få en bättre skattning av den totala täckningen av alger och en mer
detaljerad bild av var algerna finns och hur mycket det finns, gjordes så kallad
habitatmodelleringar. Dessa bygger på att man med hjälp av en statistisk metod
mäter samband mellan alger och olika fysiska variabler i de punkter som man
har biologiska prover (Fig. 2). Sedan använder man dessa samband för att
förutsäga algernas täckning på platser där man inte tagit prover. För att kunna
projicera modellens förutsägelser över hela området (och att därmed fylla ut
kartan) måste de fysiska variablerna alltså finnas tillgängliga i heltäckande skikt.
På senare år har sådana data blivit allt mer tillgängliga när det gäller exempelvis
djup, exponering och substrat.

I denna studie användes data på djup (uppmätt i fält för modellering och
sjökortsinformation från digitala sjökort, skärgårdskort 931), bottenlutning (från
digitala sjökort) exponering (data på exponering från Naturvårdsverket (2006)
djupkorrigerad exponering (enligt Bekkby et al., 2008) och substrattyp enligt
geologiska kartan (SGU 2003).

För modellering och prediktion i GIS användes metoden ”Random Forest”
(Breiman, 2001). De gjordes i programmet ”r” med hjälp av biblioteket
”randomForest” (Liaw and Wiener, 2002). Även om det finns alternativa
statistiska metoder så har ”Random forest” visat sig vara en mycket flexibel och
effektiv metod i olika sammanhang. Den är också mycket enkel att använda.
Göteborgs Stad Miljöförvaltningen

7
Utbredning och förekomst av alger på hårdbottenmiljöer i Göteborgs skärgård R 2012:2

Fig. 2. Schematisk bild av principerna för habitatmodellering.

Göteborgs Stad Miljöförvaltningen

8