Knut Bjørlykke og Per Arne Bjørkum. Foto: Ronny Setså / privat
Geologiske prosesser danner grunnlaget for kontinentenes egenskaper og bevegelser på jordoverflaten. Når vi går mer noen hundre år tilbake i tid, kan vi studere naturlige variasjoner i klima og andre forhold før det var betydelig menneskelig påvirkning.
Det er grunn til å tro at disse naturlige prosessene, som for en stor del er styrt av astronomiske prosesser – forsterket eller dempet av livsformene som skapte den oksygenrike atmosfæren. Disse naturlige prosessene fortsetter selv om vi i tillegg har fått tilført menneskeskapt CO2 i atmosfæren som en viktig faktor for klimaet.
Næringsstoffer styrer
Når det gjelder miljøet på kloden vår tenker de fleste på biologi som styrer fordelingen av planter og dyr, noe som selvfølgelig er helt grunnleggende. Men hva som vokser av planter og dyr på jorden er begrenset av tilgangen på vann og næringsstoffer. Det som gir næring til både planter og dyr er imidlertid bergartene eller sedimentene som langsomt går i oppløsning ved erosjon og forvitring.
Dette gjelder ikke bare for livet på land, men også for livet i havet. Her er marine organismer, inkludert fisk, avhengig av tilgangen på næringsstoffer fra land. Sedimenter som inneholder næringsstoffer både i fast form og oppløst i ferskvann fra land føres ut til havet av elver og bekker. Grunnvann siger også langsomt ut i havet uten at det synes på overflaten.
Vind fra ørkenområder fører med seg finkornet sand, silt og leire. Dette bidrar også til å gjødsle havvannet. Derfor er produksjon av klorofyll størst nært land (noen næringsstoffer kommer fra vulkansk aktivitet – hovedsakelig langs midthavryggene).
Oppdemning av elver for å produsere vannkraft eller til vanning av landbruket, fører til økt produksjon av organismer på land, men mindre fisk i havet. Utslipp fra landbruk har tilført havet ekstra mye nitrogen og fosfor. Det har ført til oppblomstring av alger som trekker oksygen ut av havet når de dør og brytes ned. Det går ut over dyrelivet, men livsformer som trives godt i vann med lite oksygen, så som maneter, blomster opp.
Sedimentene som avsettes på havbunnen inneholder nesten alltid noe organisk materiale som trekker oksygen ut av havet/porevannet (og danner CO2) slik at det kjemiske miljøet like under havbunnen blir reduserende (oksygenfattig). Sulfat, som finnes i betydelige mengder i havvannet over, felles da ut som sulfider (f.eks. jernsulfider) bare noen få cm under havbunnen. Også andre metaller er mer løselig i havvannet enn porevannet i sedimentene under.
Det skjer derfor en transport (diffusjon) av mange giftige metaller fra havvannet ned i sedimentene under. Dette gjelder også uran (fra uranholdige bergarter) som føres ut i havet hvor det er meget løselig i oksydert tilstand dvs. (UO22+), men lite løselig i redusert tilstand og felles ut. På denne måten får vi dannet svarte uranholdige skifre slik som alunskiferen.
pH og mineraler
Sammensetningen av havvannet er et resultat av vannets pH (konsentrasjon av H+ ioner) og hvor raskt material tilføres havet fra land av elver, eller med vind, og hvor raskt dette fjernes fra havvannet ved fysisk, kjemisk og biologisk utfelling.
Mens ferskvann har en pH på 6, har havvannet en pH på 8 og det gjør at mange metaller er lite løselige. Det som tilføres vil imidlertid fjernes fra havvannet med forskjellig hastighet. Bergartene og sedimentene som blir erodert/forvitret, inneholder omtrent like meget natrium som kalium og dette blir ført ut i havet med elver, grunnvann og vind. Til tross for det er det 30 ganger mer natrium (Na+) i havet enn kalium (K+).
Det er en enkel forklaring på det. Kationene Na+ og K+ trekker til seg den negative dipolen i vannmolekylene, som derfor danner et beskyttende lag, slik at det ikke så lett kan reagere med negativt ladete ioner (anioner) og/eller partikler som leirmineraler med negativ ladning.
Ettersom kalium K+ er et større ion (1,35 Å) enn Na+ (1 Å), er bindingen til dipolen i vannmolekylet svakere. Av den grunn vil kalium lettere bindes til negative ioner og til leirmineraler og fjernes fra havvannet. Det kan forklare hvorfor Na+/K+ = 30. Ferskvann inneholder færre K+ (og Na+ -ioner). Derfor blir ferskvann grumsete av leirpartikler som virvles opp i vannet.
I havet er det tre ganger mer magnesium (Mg2+) enn kalium (Ca2+). Til tross for det, omgir mange dyr seg med et karbonatskall som består av mer enn 95 prosent Ca2+. Det forklares på samme måten. Mg2+-ionet er et mindre ion enn Ca2+ og er derfor bedre beskyttet av at vannmolekyler. Disse «nekter» Mg2+ å gå inn i krystallstrukturen – slik de nektet Na+-ionet å «binde» seg til leirpartikler.
Så lenge industrien for en stor del ble drevet med kull, brakte røyken fra fabrikkene med seg store mengder med svovel og nitrogen – i form av svoveldioksid og nitrogenoksider. Mens normalt regnvann har pH omkring 6, har sur nedbør en pH som er lavere enn 5,6. pH verdier ned mot 4,0 har også blitt målt i nedbør i Norge. Det betyr at det kan løses 100 ganger mer av en del metaller enn i normalt ferskvann.
Dette var tilfellet under hele den industrielle revolusjon under 1800-tallet og videre det meste av 1900-tallet. Dette gjorde at regnvannet ble surere enn vanlig på grunn av forurensningen (forsuringen).
For å bøte på det lokale miljøet rundt fabrikkene, ble det bygget stadig høyere fabrikkpiper. Dette førte til at fabrikkrøyken ble transportert enda lenger, og mye forurensning ble ført med vinden fra industristormakten Storbritannia over til Norge som sur nedbør. Normalt regnvann løser metaller og næringsstoffer fordi det er surt, men det avhenger av bergartenes mineralogiske sammensetning.
Sedimentene, også de med høyt organisk innhold blir overleiret av nye sedimenter. Men når noe av det organiske innholdet går over til olje og gass, får vi en oppdrift i forhold til vannfasen. Olje og gass som strømmer ut på havhunnen representerer en tilførsel av karbon som blir brukt av organismer, for det meste av alger som igjen er mat for høyere livsformer. Det er derfor kanskje ikke en tilfeldighet at det er mye hydrokarboner i sedimentene der mange av de rike fiskeyngelområdene utenfor norskekysten befinner seg?
Geologi og fiskevann
Livet i elver og innsjøer avhenger også av tilgangen på næringsstoffer. Vi finner mange eksempler på dette, men i Rondane er det i den sydlige delen for det meste kvartsitter som er svært næringsfattige fordi de for det meste består av silisiumrike bergarter (kvarts). Det er derfor lite fisk i Rondevannet som er omgitt slike kvartsitter. Lenger nord i Rondane kommer vi inn i Trondhjemsfeltet med basiske bergarter som grønnsteiner og skifrer med mye mer næringsstoffer som blir tilført vannene. Her er det også mye mer fisk.
Nasjonalparker skal være eksempler på forholdsvis uberørt natur uten betydelige menneskelige inngrep. Besøkende beundrer vakre landskaper og vegetasjon, men de får i de fleste tilfelle lite informasjon om hvorfor landskapene ser ut som de gjør.
Det er påfallende at det nesten ikke kommer frem noe informasjon om bergartene i nasjonalparkene. Det er en grunn til at områder med fjell gjerne består av harde bergarter. Andre områder hvor det er skifer eller andre bergarter som lettere eroderes, har daler eller flatere landskap. Det er sedimenter og faste bergarter som er ansvarlige både for topografien i området og for vegetasjonen og dermed også dyrelivet.
Det er til eksempel også en (geologisk) grunn til at det vokser granskog, furu eller bjørk på et område. Det gjelder også vegetasjonen på bakken som bestemmer hvor det er det er gode beiteforhold.
Også utenfor nasjonalparkene er det topografi og vegetasjon som blir beundret, ikke minst av turister. I turistbrosjyrene legges det lite vekt på å forklare hvordan landskaper har blitt til. Opplevelsen vil bli enda større dersom man forstår mer av naturen som skues.
Mesteparten av verden har ikke vært nediset slik Norge har vært, og der finner vi ofte dyp forvitring som har etterlatt lite næring. Der det er mye regn og hvis landskapet er flatt, blir det dessuten lite fysisk erosjon. Det er gir et næringsfattig jordsmonn. Elvevann som renner ut i havet fra disse områdene er derfor også næringsfattig.
Landheving og havnivåstigning
Forholdene i Skandinavia er veldig forskjellig, fordi her har vi både fast fjell og glasiale sedimenter. Det blir da eksponert kvartære sedimenter hvor mineralene er friske og uforvitret. I Norge har vi hatt ca. 40 istider de siste 2 millioner år, og landskaper er formet av glasial erosjon og avsetning av kvartære sedimenter. Under istidene ble Norge og resten av det Baltiske skjold (kontinentalplaten Baltika) tynget ned av vekten av opptil to-tre km tykk is.
Mjøsa var en del av Oslofjorden i den første tiden og rundt innsjøen ser vi marine terrassebergarter på det som nå er 190 meter over havet.
Etter nedsmeltingen av is på slutten av den siste istid, begynte landet å heve seg i forhold til havnivået. Da isen smeltet, etterlot den seg morener som er sandrike sedimenter dannet under og i fronten av isen. Da ble det også avsatt strandavsetninger og marine leirer (kvikkleire), som på grunn av landhevingen kan befinne seg langt inne på land.
Landhevningen har avtatt etter den siste istiden, og er nå på ca. én mm i året i Osloområdet. Landhevningen vil redusere effekten av en global hevning av havnivået, men det er vanskelig å beregne hvor mye.
Hvis den globale gjennomsnittstemperaturen øker med to-tre grader, vil det kunne føre til at de fleste isbreene på den nordlige halvkule smelter. Da vil havnivået stige. Ved Sydpolen vil nok deler av isen som ligger nær havet smelte, men sjøis – is som flyter i havet – gir ikke noe havnivåstigning.
Det vil derimot lede til mer fordamping fra et varmere hav og det tilsier mer snø inne på sydpolplatået der temperaturen er langt under frysepunktet hele året. Det vil faktisk kunne redusere den globale havnivåstigningen.
Den beste naturvitenskapelige kompetanse
Det er vanskelig å tenke seg at det kan bo åtte – ti milliarder mennesker på jorden uten at det påvirker miljøet på en ganske grunnleggende måte. Særlig i de siste 100 000 årene representer mennesket et nytt, viktig innslag i faunaen som befinner seg nær toppen av næringskjeden.
Naturen må beskattes slik at den blir mest mulig produktiv (også i forhold til menneskene). Hva vi gjør med naturen må administreres av den beste naturvitenskapelig kompetanse slik at det bli minst mulig skader.
KNUT BJØRLYKKE
Professor emeritus i geologi ved Universitetet i Oslo
PER ARNE BJØRKUM
Professor emeritus i geologi ved Universitetet i Stavanger
