Nokkur grunnhugtök um vatn í jarðvegsauðlindinni

Þvert á það sem margur virðist halda er ferskvatn takmörkuð auðlind. Stærsti hluti vatns í heiminum er saltvatn í höfum jarðar. Lætur nærri að 97% vatns sé saltur sjór. Hreint vatn er ekki nema lítill hluti af þessum þremur prósentum sem eftir eru. Það eru fáar þjóðir sem hafa jafn mikið af því og við Íslendingar. Sumt af því er meira að segja frosið í miklum vatnstönkum sem við köllum jökla. Ferskvatnsbirgðir heimsins eru reyndar að mestu geymdar í jöklum en því miður minnkar sú auðlind hratt á okkar tímum. Vatn í ám og vötnum er innan við 1% af vatni heimsins og aðeins hluti af því er hreint og ómengað. Í þessum pistli veltum við þessum dýrmæta og mikilvæga vökva fyrir okkur. Hann er öllu vistkerfinu ákaflega mikilvægur og þá ekki bara vegna þess að án vatns væri ekki hægt að hella upp á kaffi. Við förum í pistlinum yfir nokkur hugtök sem gott er að kunna skil á þegar rætt er um vatn í skógarvistkerfum heimsins og reyndar í öllum öðrum vistkerfum, ef út í það er farið.

Úrhellis rigning í Þjórsárdal. Aspirnar svigna undan rokinu sem fylgir úrkomunni. Allur þessi gróður ver jarðveginn fyrir skyndiáhrifum úrkomunnar og miðlar vatninu. Mynd: Sig.A.

Hið merkilega vatn

Vatn er ákaflega merkilegt efnasamband. Skýringin á virkni vistkerfa tengist gjarnan eiginleikum vatns og aðgengi gróðurs að því. Því er ágætt að hefja frekari umfjöllun á að skoða þetta efnasamband aðeins betur og við styðjumst við bókina Mold ert þú eftir Ólaf Gest Arnalds frá árinu 2023. Auðvitað má finna þessar upplýsingar í fjölmörgum öðrum ritum.

Sameind vatns er sett saman úr tveimur vetnisfrumeindum (H) og einni súrefnisfrumeind (O). Þetta skrifa efnafræðingar sem H20. Tölustafurinn segir til um fjölda vetnissameinda og á að vera hálfur í næstu línu fyrir neðan bókstafina, en því miður býður forritið, sem þessi grein er vistuð á, ekki upp á þann möguleika.

Súrefnisfrumeindirnar hafa neikvæða hleðslu (O--) en vetnið hefur jákvæða hleðslu (H+). Í hverri vatnssameind raðast frumeindirnar (atómin) þannig saman að mínusarnir dragast að plúsunum. Sameindin er jafnframt skautuð, sem kallað er. Hún hefur bæði jákvæð og neikvæð skaut utan á sér. Það leiðir til þess að vatnssameindirnar dragast saman þótt þær séu í vökvaformi. Því er sagt að vatn hafi mikla samloðun. Þetta er forsenda hárpípukraftsins sem við sögðum frá í þessum pistli og margra annarra eiginleika þessa merka efnis.

Ferskt vatn er takmörkuð auðlind sem ber að verja. Hér er það í Gjánni í Þjórsárdal. Gróðurinn verndar vatnið og vatnið vökvar gróðurinn. Mynd: Sig.A.

Það er þessi skautun vatnssameinda sem veldur því að vatn er í vökvaformi við þær aðstæður sem ríkja á yfirborði jarðar. Það er ákaflega mikilvægt því annars væri allt vatn lofttegund við eðlilegan hita á jörðinni. Má segja að skautunin „festi“ vatnið saman. Skautun vatns skiptir líka miklu máli vegna þess að hún veldur því að vatn er góður leysir. Þess vegna getur vatn haldið utan um mikinn styrk jóna í lausn. Þessi eiginleiki er undirstaða efnahvarfa í vatni og leiðir til þess að uppleyst efni geta orðið aðgengileg ýmsum gróðri. Plönturnar geta því tekið upp næringarefni sem eru uppleyst í vatni.

Frosið vatn á Hafnarsandi ofan Þorlákshafnar. Þarna var áður ber melur en nú má sjá lúpína og lauftré. Síðan gróðurinn nam land, vegna vinnusemi Aðalsteins Sigurgeirssonar, fýkur snjórinn ekki í burtu heldur liggur kyrr. Þegar snjór bráðnar á auðnum, eins og hér voru áður, rennur vatnið að mestu í burtu. Einkum ef klaki er í jörðinni. Gróðurinn stoppar snjóinn og dregur úr holklakamyndun. Það má sjá að snjórinn bráðnar við hinn dökka gróður. Þá getur vökvinn frekar sigið ofan í jörðina og nýst gróðrinum þegar hlýnar í stað þess að renna í burtu og valda rofi. Mynd: Sig.A.

Hugtök

Nokkur hugtök eru mjög mikilvæg þegar rætt er um vatnshringrásir skóganna og vatnsbúskap margvíslegra plantna. Í þessum pistli, sem nefndur er hér að framan, má lesa um hugtök eins og hárpípukraft, yfirborðsspennu, samloðun, viðloðun, afgufun og uppgufun. Allt tengist þetta eiginleikum vatns og bendum við áhugasömum á fyrrnefndan pistil til frekari fróðleiks.

Skógar og vatn gleðja augað. Hér er horft frá Kálfaströnd við Mývatn yfir til Höfða. Mynd: Sig.A.

Í þessum kafla verður nokkrum hugtökum bætt við. Þau eru öll mikilvæg þegar rætt er um hversu mikið vatn er í mold og hversu aðgengilegt það er trjám og öðrum gróðri. Skilningur á svona hugtökum getur hjálpað til við alla ræktun og nýtingu lands.

Við höfum áður nefnt sumt af þessu en við höfum fengið beiðni um að útskýra hugtökin ögn betur. Okkur er ljúft og skylt að verða við því. Þetta eru hugtökin vatnsinnihald, mettun, visnunarmark og vatnsheldni. Að auki skiptir flæði vatns og ísig miklu máli. Í köflunum hér á eftir er fyrst og fremst stuðst við bækurnar Mold ert þú (Ólafur 2023), Jarðvegur - Myndun, vist og nýting (Þorsteinn 2018) og Elements of Ecology (Smith & Smith 2015).

Virk rofabörð. Vegna ofnýtingar er ástandið þannig að vindur og vatn eiga greiðan aðgang að óvarinni moldinni. Það tók nokkur þúsund ár að byggja upp þann jarðveg sem þarna er að eyðast og þekkist af hinum brúna lit. Vatnsheldni hins sendna jarðvegs er mun minni en moldarinnar í börðunum og því á gróður erfitt með að nema þar land. Ekki bætir úr skák að þetta illa farna land er nýtt sem beitiland. Eykur það mjög á vandann. Mynd: Sig.A.

Vatnsinnihald (e. water content in soil)

Hugtakið nær yfir það hversu mikið vatn er í jarðvegi á hverjum tíma. Oftast er það táknað sem hlutfall af þurrvigt jarðvegs. Til að flækja málið aðeins verður að geta þess að mismunandi jarðvegur heldur misjafnlega fast í vatnið. Því dugar vatnsinnihald ekki eitt og sér til að segja til um hversu mikið vatn er aðgengilegt fyrir gróður. Þetta sést vel á skemamynd hér aðeins neðar sem er úr bókinni Elements of Ecology.

Dauð lúpína á Hólasandi. Hún hefur gert sitt gagn. Laufin hafa rotnað og auðgað sandinn af kolefni. Lengri tíma tekur fyrir stönglana að rotna. Að auki hafa gerlar á rótum lúpínunnar bundið nitur sem annar gróður getur nýtt sér. Það flýtir fyrir framvindunni. Hið lífræna efni gerir það að verkum að sandurinn heldur betur í vatn en hann getur gert án lúpínunnar. Nefna má að lúpína hefur stólparót. Sumir telja að vatn geti hripað niður með svona stólparótum og nýtist þá verr en þar sem trefjarætur eru meira áberandi. Það vatnstap vegur þó varla upp þann gróða sem fæst með auknum, lífrænum efnum í moldinni. Á seinni myndinni sést að ung lúpína hefur tekið við. Hún mun halda áfram að bæta landið. Myndir: Sig.A.

Sandfok skyggir á Herðubreið. „Við erum bara svo vön ásýnd Íslands svona að við höldum flest að þetta sé í besta lagi. En, svo er ekki. Núverandi ástand landsins okkar er markað ósjálfbærri landnýtingu fyrri alda vegna þess að við skildum ekki vist­fræðileg takmörk þess.“ (Þórunn 2022). Vatnsinnihald jarðvegsins er svo lítið að hann fýkur. Mynd: Sig.A.

Krossanesborgir norðan við Akureyri. Þar má skoða svæði þar sem vatnsinnihald jarðvegs er með ólíkum hætti. Bestum þroska nær birkið þar sem jarðvegsraki er nægur. Til vinstri er klettaborg þar sem er of þurrt til að birkið nái þroska. Fyrir miðri mynd er mýri þar sem of blautt er fyrir birkið, en birki getur engu að síður vaxið í mjög blautu landi. Fremst sér í víði sem kann vel við sig í fremur blautu landi. Fjær sér í spegilsléttan Eyjafjörð og handan hans er annars konar vist. Mynd: Sig.A. í september 2017.

Vatnsmettun (e. saturation eða field capacity)

Hugtakið nær yfir vatnsinnihald moldar þegar laust vatn hefur lekið úr henni. Þá er eftir jarðvegur sem mettaður er af bundnu vatni. Vatnsinnihald við vatnsmettun getur verið ákaflega breytilegt eftir jarðvegsgerðum og því er erfitt að skilgreina viðmið fyrir mettunina. Mörkin við vatnsmettun mætti einnig kalla sigmörk (field capacity). Það gerir Þorsteinn Guðmundsson (2018) í sinni bók.

Ef jarðvegur, sem lítur út fyrir að vera nokkuð þurr, er nuddaður má sjá að í holrýmum á milli jarðvegsagna getur verið töluvert magn af vatni. Þessi jarðvegur er í Mýrdalnum. Myndina fengum við að láni úr fyrirlestri Brynhildar Bjarnadóttur en myndina er einnig að finna í bókinni Mold ert þú, bls. 223.

Visnunarmörk (e. wilting point)

Við visnunarmark er jarðvegur orðinn það þurr að gróður getur ekki tekið vatnið upp og nýtt það. Því tekur gróðurinn að visna. Breytilegt er eftir tegundum plantna og jarðvegsgerð hvenær þessu marki er náð. Í sumum tilfellum getur verið töluvert vatn í jarðvegi þegar visnunarmarki er náð.

Það má heita merkilegt að sumar plöntur virðast bregðast mjög svipað við miklum þurrki og mikilli bleytu. Nánar um það aðeins neðar.

Í sendnum jarðvegi hálendisins getur gróður átt erfitt um vik. Þrátt fyrir næga úrkomu getur svona jarðvegur þornað hratt. Hringrásir vatns og næringarefna hafa laskast og þá dregur úr vexti gróðurs. Það leiðir til þess að lífríkið allt verður viðkvæmara fyrir áföllum og ofnýtingu. Mynd: Sig.A.

Vatnsheldni (e. water holding capacity eða plant available water )

Þetta er það vatn sem jarðvegur getur miðlað til gróðurs. Vatnsheldnin er mismunurinn á vatnsmagni og vatnsmettun annars vegar en hins vegar á visnunarmarki. Vatnsheldni er ákaflega mikilvægur mælikvarði á frjósemi jarðvegsins og segir mikið til um það hvers konar vistkerfi þróast. Breytingar á vatnsheldni breyta heilu vistkerfunum. Ef við gefum okkur að vatnsinnihald við mettun sé 80% en visnunarmark 20% þá er aðgengilegt vatnsmagn fyrir gróður 60%. Vatnsheldnin er þá sú sama eða 60%.

Djáknatjörn í Krossanesborgum. Gott er að bera myndina saman við ofangreind hugtök. Sums staðar er svo þurrt að nær enginn gróður hefur numið land, þrátt fyrir friðun. Þarna er líka tjörn og vatnsmettuð mýri. Á mörkum mýrlendis og þurrlendis eru bestu vaxtarskilyrðin fyrir birkið. Þar er það kröftugast og vex best. Fjölmargar, litlar birkiplöntur hafa sáð sér á þurru svæðin á myndinni en þar fá plönturnar ekki nægt vatn því vatnsheldnin er þar mjög lítil. Mynd: Sig.A.

Safaspenna (Turgor þrýstingur)m nb<

Þegar vatn fer inn í frumur plantna myndar það þrýsting. Ef við viljum slá um okkur með fræðihugtökum er ágætt að vita að þessi vatnsþrýstingur í plöntufrumum kallast turgor þrýstingur á flestum nágrannatungumálum okkar. Um safaspennu höfum við fjallað áður, en þar sem hún tengist ofangreindum hugtökum þykir okkur rétt að nefna hana aftur.

Ólíkar tegundir plantna hafa þróast þannig að ljóstillífun er háð misjafnlega mikilli safaspennu. Það merkir að plöntur eru misjafnlega vel aðlagaðar vatnsmagni sem er í boði. Myndin, sem fengin er að láni úr 6. kafla kennslubókarinnar Elements of Ecology (sjá heimildaskrá), sýnir samband ljóstillífunar (Photosynthesis) og vatnsþrýstings í laufi (Leaf water potential) hjá þremur mismunandi trjátegundum. Vætuölur, Alnus rugosa, þarf mikið vatn til að ljóstillífa en tillífunin fellur hratt með minnkandi safaspennu. Rauðeikin, Quercus rubra, ljóstillífar mun minna þótt safaspennan sé mikil og tillífunin fellur fremur seint. Með öðrum orðum: Myndin sýnir að rauðeikin er mun þurrkþolnari en vætuölur. Hvítaskur, Fraxinus americana, er þarna mitt á milli. Asktré teljast samt fremur rakakakræf.

Lífeðlisfræðileg ferli inni í frumum vaxa í réttu hlutfalli við safaspennu. Eftir því sem spennan er meiri, þeim mun meiri virkni og þar með meiri ljóstillífun og vöxtur. Þess vegna er mjög mikilvægt fyrir plöntur að endurnýja það vatn sem tapast með uppgufun úr laufum. Það má orða svona: Það þarf að viðhalda safaspennunni. Eftir því sem vatnsheldnin (sjá ofar) er meiri, þeim mun auðveldara er fyrir gróðurinn að endurnýja vatnið sem gufar upp við ljóstillífun.

Mynd úr 6. kafla bókarinnar Elements of Ecology sem sýnir breytingu á safaspennu (táknuð með einskonar þríforki) yfir daginn. Þegar rætur plantna taka upp vatn getur dregið úr safaspennu í jarðvegi (vatnsheldni). Þá dregur einnig úr safaspennu í rótum og minna vatn berst til laufa. Þegar dregur úr safaspennu laufblaðanna minnkar ljóstillífun.

Áhrifavaldar

Þeir þættir sem ráða mestu um hve mikið vatn jarðvegurinn getur haldið í  (vatnsheldni) eru kornastærð jarðvegs og magn lífrænna efna. Eftir því sem meira er af mjög smáum ögnum í jarðveginum þeim mun stærra er yfirborðsflatarmál korna í moldinni sem vatn getur bundist við. Þessi smáu efni eru fyrst og fremst leir og lífræn efni. Þess vegna getur vatnsinnihald leirríkra og lífrænna jarðvegsflokka verið mjög mikið. Ef þessi efni vantar getur gróður þjáðst af þurrki.

Þessi mynd er úr 4. kafla bókarinnar Elements of Ecology. Hluti af regnvatninu rennur ofan í jarðveginn er það fellur til jarðar. Hvað um vatnið verður ræðst m.a. af holrýminu sem er á milli jarðvegskorna. Jarðvegur er vatnsmettaður (Saturation) þegar það er meira vatn í honum en holrýmið getur tekið við. Inn á ritið er merkt svokallað Field capacity. Það eru mörkin sem myndast þegar vatn fyllir holrýmið og efnakraftar halda því. Þessi mörk kallar Þorsteinn Guðmundsson (2018) sigmörk. Þar fyrir neðan er blár litur á myndritinu. Hann táknar það svæði sem hér ofar er skilgreint sem vatnsheldni. Þegar visnunarmarki (wilting point) er náð geta plöntur ekki lengur dregið vatn úr jarðveginum. Myndin sýnir að af þessum þremur jarðvegsgerðum er erfiðast fyrir plöntur að draga vatn úr sendnum jarðvegi. Því hefur verið haldið fram að íslenski allofan-leirjarðvegurinn geti geymt mun meira vatn en sá erlendi leirjarðvegur (silty clay loam) sem hér er sýndur en það merkir ekki að auðveldara sé fyrir gróðurinn að ná í það. Ef lífrænt efni er í jarðveginum lagast vatnsheldni jarðvegsins umtalsvert. Þá er auðveldara fyrir gróðurinn að ná í tiltækt vatn. Því meiri gróður, þeim mun meira er af lífrænum efnum og þeim mun betur heldur jarðvegurinn í nýtilegt vatn og miðlar því þannig að gróðurinn getur nýtt sér það.

Sandur og möl hafa ákaflega litla vatnsheldni eins og vænta má enda er yfirborðsflatarmálið lítið og innihald lífrænna efna takmarkað. Það er þess vegna sem grófur sandur og möl er notað sem frostfrítt efni. Vatnið hripar úr efninu svo engin frostlyfting á sér stað þegar frýs. Þetta er þó aðeins ágrip af þessum fræðum og ekki vinnst tími til að útskýra þetta allt. Má sem dæmi nefna að inn í þessar jöfnur vantar upplýsingar um hita. Vatnsþörf plantna eykst með auknum hita.

 Á Hólasandi. Nær er land sem grætt hefur verið með gor. Ákveðin framvinda er komin í gang þar sem gorinn inniheldur mikið af lífrænum efnum. Fjær sér í lúpínu og lerki sem vinna sitt verk. Eftir að landið varð örfoka hefur reynst erfitt að græða landið upp. Þarna þjáist gróður af þurrki. Ekki vegna þess að þarna rigni svo lítið, heldur vegna þess að vatnsheldni er lítil vegna skorts á smáum ögnum í jarðvegi. Mynd: Sig.A.

Holrými

Uppbygging jarðvegs getur verið býsna mismunandi enda eru jarðvegskornin af ýmsum stærðum og gerðum. Þau hafa áhrif á þá þætti sem ráða vatnsheldni jarðvegs. Mismunandi stærð jarðvegskorna skapar misjafnlega stór holrými í jarðvegi. Þorsteinn Guðmundsson (2018) fjallar nokkuð um þau í sinni bók frá bls. 96 og áfram. Holrými í jarðvegi geta verið mjög fjölbreytt að stærð og gerð en flest eru það lítil að við sjáum þau ekki með berum augum. Þau eru oft samtengd á einn eða annan hátt og hafa áhrif á eðliseiginleika jarðvegsins. Þessi holrými eru fyllt af vatni og lofti í mismunandi hlutföllum. Stærð þeirra og gerð hefur áhrif á flæði vatns og lofts um jarðveginn. Á mörkum vatns og yfirborðs agna fara fram lífræn og ólífræn efnahvörf sem hafa áhrif á frjósemi jarðvegsins. Gott er líka að minnast þess að rotnun í jarðvegi er háð því að súrefni komist að efnahvörfunum. Ef öll holrými moldarinnar fyllast af vatni dregur mjög úr rotnun. Þetta er vel þekkt úr mýrlendi. Annars bendum við á bók Þorsteins (2018) til frekari fróðleiks.

Einföld mynd úr bókinni Elements of Ecology sem sýnir hvernig rótarhár vaxa inn í holrými í leit að súrefni (hvít hólf) og vatni ásamt uppleystum næringarefnum (blátt). Samloðun vatnssameindanna veldur því að utan um jarðvegskornin myndast einskonar filma. Þarna fara fram efnahvörf sem gera næringarefnin aðgengileg fyrir plönturæturnar.

Rakastress. Skortur og ofgnótt

Of mikið af vatni getur stressað plöntur, rétt eins og skortur á vatni. Plöntur þurfa hæfilegt magn af vatni og ör loftskipti við umhverfið til að stunda sína ljóstillífun. Sumt af þessum loftskiptum fer fram í jarðvegi. Ef skortur er á vatni hægir á ferlinu. Ef loftrými milli jarðvegskorna fyllist af vatni dregur úr loftskiptum og rætur geta drukknað. Því geta einkenni ofgnóttar vatns verið svipuð fyrir sumar plöntur og einkenni vatnsskorts (Smith & Smith 2015, 6. kafli).

Sumar plöntur geta gert sér að góðu svæði þar sem vatn er ýmist of mikið eða of lítið. Sennilega stafar þetta af því sem hér að ofan er haft eftir Smith og Smith. Þessar plöntur geta gert sér að góðu allskonar vist sem hentar ekki meginþorra plantna. Þær hafa þróað með sér leið til að bregðast við annað hvort vatnsskorti eða ofgnótt vatns en eiginleikinn getur hentað í báðum tilvikum. Má nefna loðvíði sem dæmi. Í erlendum flórubókum er talað um að loðvíðir vaxi mest á blautum stöðum. Má sem dæmi nefna að í Noregi er sagt að tegundina sé fyrst og fremst að finna í bleytu til fjalla. Hér á landi vex loðvíðir ágætlega í nokkuð blautum mýrum en hann þolir einnig mikinn þurrk (Jón Kr. 2024). Þannig myndar hann sjaldan miklar breiður nema í mjög sendnum jarðvegi. Eins og að framan greinir getur sendinn jarðvegur þornað hratt, en það virðist loðvíðirinn þola mætavel. Svo rotna lauf loðvíðis mjög hratt og auðga sandinn af lífrænum efnum. Sveppafræðingurinn Guðríður Gyða Eyjólfsdóttir benti okkur á að laufin á honum rotna hraðar en lauf hinna þriggja íslensku víðitegundanna. Laufin verða að svartri „beinagrind “ þar sem einungis æðar verða eftir.

Sendnir hólmar í Skjálfandafljóti virðast henta loðvíði alveg prýðilega. Birkið virðist svo nema land í loðvíðinum. Mynd: Sig.A.

Af jurtkenndum gróðri má nefna burnirót. Algengust er hún þar sem sauðfé nær ekki í hana, svo sem í klettahömrum (það er reyndar sami vaxtarstaður og Föroysk Flora (2000) gefur upp fyrir loðvíði). Á Hornströndum er engin sauðfjárbeit og þar hefur hún þrennskonar kjörlendi. Stundum vex hún í mjög þurru landi, jafnvel í ógrónu fjörugrjóti við strönd. Hún getur einnig vaxið í snjódældum á Ströndum sem oft eru mjög blautar. Þar er hún þéttust. Að lokum má nefna að hún finnst einnig í mýrum. Þá oftast meðfram sytrum. Þar er svipuð vist og hófsóley velur sér víða um land (Jón Kr. 2024).

Tvær myndir af burnirót í grjóti. Á fyrri myndinni er hún í vegghleðslu. Þótt það kunni að verða nokkuð þurrt í veggnum mun hún lifa þarna ef sauðfé kemst ekki að henni. Mynd: Sig.A. Seinni myndin er tekin af burnirót í grjóthrúgu í efstu fjörumörkum norður á Hornströndum. Mynd: Jón Kr. Arnarson. Tegundin er sérbýlisplanta og ber annað hvort karlkyns eða kvenkyns blóm. Báðar eru þessar plöntur karlkyns.

Gróður í rakri snjódæld á Hornströndum nærri Hælavíkurbjargi. Burkninn þúsundblaðarós er mest áberandi þar sem snjórinn liggur lengst. Hann virðist ekki þurfa nema örfáar vikur í vöxt á hverju ári. Svo er burnirótin mjög áberandi þótt hún hopi undan þúsundblaðarósinni. Ofar, þar sem snjó tekur fyrr upp, eru aðrar plöntur. Trúlega gætir þarna áburðaráhrifa frá fuglabjarginu. Mynd: Jón Kr. Arnarson.

Þanþol eða seigla

Einföld mynd úr ritinu Að lesa og lækna landið. Hún sýnir að hringrásir orku, næringar og vatns eru nátengdar.

Hugtakið „þanþol“ lýsir því hvernig síkvik vistkerfi takast á við hverskyns rask. Sumir hafa nefnt þetta seiglu. Bæði orðin eru ágæt en í þessum pistli notum við fyrra orðið. Í þessum litla pistli höfum við fyrst og fremst skoðað nokkur hugtök sem tengjast vatninu í vistkerfunum. Segja má að meginhringrásir hvers vistkerfis séu þrjár; orka, næring og að sjálfsögðu vatn. Þessar hringrásir eru nátengdar og háðar hver annarri. Ýmislegt getur raskað þeim öllum. Má nefna ofnýtingu vistkerfa og jarðvegsrof sem dæmi. Við suma þessara þátta ráðum við ekki, svo sem öfgaveður (þó þau geti tengst athöfnum manna), öskufall, hraunrennsli og jökulhlaup. Aftur á móti eru aðrir þættir, svo sem nýting vistkerfa, sem við ráðum vel við og getum stjórnað. Því miður er það svo að ef þættirnir fara úr böndunum minnkar þanþol (eða seigla) vistkerfanna og það auðveldar öðrum ferlum að herja á vistkerfin. Þá hættir okkur mörgum til að loka augunum fyrir þeim atburðum sem við getum haft áhrif á en einblínum þess í stað á ytri atburði. Ástæða uppblásturs á Íslandi er fyrst og fremst röskun þanþols vegna ofnýtingar. Aðrir þættir geta svo lagst á sömu sveif.

 Svona var Staðaráin á Hallormsstað 14. nóvember 2022. Þótt hún renni í gegnum skóg er hún með moldarlit, enda eru upptök hannar ofan við Hallormsstaðaskóg. Ef þar væri betur gróið land gæti áin varla tekið með sér alla þessa mold, sem gróður hefur búið til með ljóstillífun. Mynd: Bjarki Sigurðsson.

Margir þættir gefa til kynna ástand vistkerfa. Gróður, lífræn efni, kornastærð og ísig vatns eru allt lykilþættir fyrir virkni vistkerfa. Til að skoða þessa þætti og meta ástand lands þarf að mæla marga þætti. Má nefna gróðurþekju, kolefni í jarðvegi og jarðvegsrof sem dæmi (Ólafur og Ása 2015). Taflan er úr ritinu Að lesa og lækna landið og sýnir mikilvægi einstakra þátta fyrir virkni hringrásanna þriggja 1: Töluverð áhrif. 2: Mikil áhrif. 3: Lykilþáttur.

Geta vistkerfa til að standast hverskyns áföll ræðst af ýmsum þáttum. Það er það sem við köllum þanþol vistkerfa. Eftir því sem við göngum nær vistkerfunum, þeim mun verr þola þau annað rask. Með öðrum orðum: Það dregur úr þanþoli þeirra. Ferlarnir sem móta umhverfisþættina hafa bein áhrif á þanþolið. Má nefna vind, snjósöfnun, traðk ferðamanna, beit og jarðvegsrof sem dæmi.

Hnignun lands felur í sér skerðingu á þessum hringrásum sem jafnframt dregur úr þanþoli eða seiglu vistkerfa sem getur leitt til landhnignunar og jafnvel hruns vistkerfa eins og dæmin sanna.

Fjölbreyttur skógur dáist að eigin fegurð og speglar sig í vatninu. Svona skógar miðla vatni og hafa mikið þanþol gegn hverskyns áföllum. Mynd: Sig.A.

Ástand lands

Segja má að vatnið sé ekkert eyland í umræðunni um vistkerfi. Til að meta ástand lands skiptir hringrás vatns miklu máli en það er eðlilegt að taka einnig tillit til hringrása næringar og orku eins og að framan greinir. Hugtakið orka þarf að taka tillit til framleiðni og grósku gróðursins á hverjum stað. Þá skipta ýmsir eðlisþættir einnig miklu máli. Má nefna rof, uppgufun, skjól við yfirborð og fleiri þætti.

Hér rennur lækur í gegnum vel gróið land, enda er það friðað fyrir beit. Birki og loðvíðir auka smám saman útbreiðslu sína. Það eykur gróskuna og verndar umhverfið. Mynd: Sig.A.

Algengt er að skipta landinu í nokkur stig þar sem fyrsta og besta stigið er heilt gróðurlendi. Síðan eru mismunandi hnignunarstig metin allt þar til komið er að auðnarstiginu. Á meðfylgjandi mynd er ástandinu skipt í sex stig. Eftir því sem ástandið versnar þeim mun minni hlutdeild gróðurs er að finna en hlutfall ógróins lands eykst. Eftir því sem ástandið er verra, þeim mun verra og kostnaðarsamara er að bæta og laga ástandið. Þetta er reynt að sýna með meðfylgjandi mynd (Ólafur og Ása 2015).

Mynd úr ritinu Að lesa og lækna landið, sem sýnir ástand lands með tilliti til gróðurs og kostnað við að koma því aftur á 1. stig. Í ritinu segir orðrétt: „Enda þótt hnignunin sé sýnd sem línulegt ferli á myndinni eru breytingar á milli stiga oft hraðfara þegar rask vegna beitar samfara slæmu árferði teygir kerfið umfram þanþol þess.“

Rask og þanþol

Ýmsir, afmarkaðir atburðir geta leitt til breytinga á vistkerfum. Kallast þeir einu nafni rask. Sumt af þessu raski er náttúrulegt eins og áður greinir.

Margs konar landnýting getur einnig leitt til rasks á vistkerfum. Ólafur Arnalds og Ása L. Aradóttir (2015) nefna hluti eins og traðk og utanvegaakstur sem tengjast ferðamennsku, vegaframkvæmdir, gerð uppistöðulóna og breytingar á vatnafari í tengslum við virkjanir, ræktun lands og síðast en ekki síst beit búfjár.

Með auknum ferðamannastraumi að náttúruperlum landsins eykst hættan á jarðvegsrofi. Því er mikilvægt að stýra umferð ferðamanna og laga innviði eftir þörfum. Fremst á myndinni má sjá að gróðurhulan er að láta undan. Hringrásirnar eru að rofna. Mynd: Sig.A.

Áhrif alls þessa eru miklum breytingum háðar. Minniháttar rask hefur að sjálfsögðu minni áhrif en meiriháttar rask. Margskonar rask getur lagst á sömu sveifina og saman geta margir, litlir þættir valdið miklu tjóni. Einnig skiptir máli hversu lengi raskið varir. Um þetta má meðal annars lesa í þessu riti. Hversu vel vistkerfin eru búin til að takast á við hverskonar rask ræðst af gerð og ástandi kerfanna. Eftir því sem ástand þeirra er betra, þeim mun meira er þanþolið gegn hverskyns raski. Illa farin vistkerfi eru viðkvæmari eins og gefur að skilja. Hér að ofan er myndrit sem sýnir sex ástandsstig lands. Bati eftir rask ræðst auðvitað af þanþolinu en það tekur tiltölulega stuttan tíma fyrir vistkerfið að jafna sig ef þanþol hvers stigs er teygt. Ef raskið er mikið getur landið færst á milli ástandsstiga og þá tekur mun lengri tíma að laga ástandið (Ólafur og Ása 2015).

Enn ein myndin úr ritinu Að lesa og lækna landið eftir Ólaf Arnalds og Ásu Aradóttur (2015). Þessi mynd á að sýna vítahring landhnignunar. Eftir því sem ástandið versnar verður erfiðara fyrir vistkerfin að halda í auðlindir sínar. Ef ekki er tekið á vandanum getur það leitt til vítahrings þar sem landinu hnignar stöðugt uns auðnin ein er eftir (Ólafur og Ása 2015).

Við vonum að þessi pistill hafi varpað einhverju ljósi á hvernig vatn hagar sér í vistkerfum. Að þekkja það getur hjálpað öllum þeim sem rækta land eða nýta gróður þess á einn eða annan hátt til að nýta landið á sjálfbæran hátt.

Að lokum viljum við þakka Ólafi Arnalds fyrir að lesa yfir handritið og Guðríði Gyðu Eyjólfsdóttur fyrir yfirlestur prófarkar. Þakkir fá einnig þeir sem lánuðu okkur myndir og veittu okkur upplýsingar sem við nýttum við þessi skrif.

Heimildir og frekari lestur

Jóhannes Jóhansen (2000): Føroysk Flora. Føroya Skúlabókagrunnur. Tórshavn.

Jón Kristófer Arnarson (2024): Munnlegar upplýsingar.

Ólafur Arnalds (2020): Ástand lands og hrun íslenskra vistkerfa. Rit LbhÍ nr. 130. Landbúnaðarháskóli Íslands. Sjá: rit_lbhÍ_nr_130_Ástandsrit.pdf (moldin.net)

Ólafur Gestur Arnalds (2023): Mold ert þú. Jarðvegur og íslensk náttúra. Iðnú útgáfa, Reykjavík.

Ólafur Arnalds og Ása L. Aradóttir (2015): Að lesa og lækna landið. Bók um ástand lands og vistheimt. Útgefendur: Landvernd, Landgræðsla ríkisins og Landbúnaðarháskóli Íslands. Sjá: https://www.moldin.net/uploads/3/9/3/3/39332633/ad_lesa_og_l%C3%A6kna_landi.pdf

Thomas M. Smith & Robert Leo Smith (2015): Elements of Ecology. Person Education Limited. Edinburgh Gate, Exis, England.

Þorsteinn Guðmundsson (2018): Jarðvegur - Myndun, vist og nýting. Háskólaútgáfan, Reykjavík.

Þórunn Wolfram Pétursdóttir (2022): Í grunninn er þetta ekki flókið heldur fáránlega einfalt. Grein í Kjarnanum þann 14. mars 2022. Sjá: Í grunninn er þetta ekki flókið heldur fáránlega einfalt.